Chapitre 4 Biologie moléculaire titre 1ère partie Propriétés de l’ADN

plan 1. Notions de base. 1.1. Structure de l’ADN. 1.2. Rappel: ADN et chromosome. 1.3. Le chromosome. plan 1.4. Le caryotype. 1.5. L’ADN bactérien. 2. Génotype et phénotype. 2.1. Définitions. 2.2. Groupes sanguins. 2.3. Opéron.

1.1 ADN O OH P -O O- O- CH2 Base azotée O OH P -O O- O- CH2 1. Notions de base. 1.1. Structure de l’ADN. 1.1 ADN Extrémité 5’ - d’une chaîne Phosphate / ribose Un brin d’ADN est formée: O OH P -O O- O- CH2 Base azotée O OH P -O O- O- CH2 Base azotée - de bases azotées « latérales » Extrémité 5’ 5’ 4’ 1’ 3’ 2’ O OH P -O O- O- CH2 Base azotée 5’ 4’ 1’ 3’ 2’ PLAN 03 Extrémité 3’ Extrémité 3’

1,2 PLAN 04 1. Notions de base. Bases puriques 1.2. Rappel: ADN et chromosome. 1,2 Il existe cinq bases azotées: (Thymine, guanine, adénine, cytosine, uracile) Adénine Guanine Elles sont réparties en deux familles. Bases pyrimidiques Uracile Thymine Cytosine PLAN 04

1,2 PLAN 05 1. Notions de base. 1.2. Rappel: ADN et chromosome. Les deux brins sont reliés entre eux par des liaisons hydrogènes entre les bases azotées. Un brin simple est appelé monocaténaire. Un double brin est appelé bicaténaire. PLAN 05

1,2 T A C G PLAN 06 1. Notions de base. désoxyribose 1.2. Rappel: ADN et chromosome. 1,2 Thymine Les deux brins sont reliés entre eux par des liaisons hydrogènes entre les bases azotées. Adénine Une base pyrimidique se lie toujours à une base purique. Cytidine désoxyribose Une base formant 2 liaisons se fixe toujours à une autre qui forme 2 liaisons. T A C G Guanine PLAN 06

1,2 3’- ATTCTGGCTATCAAG – 5’ 5’- TAAGACCGATAGTTC – 3’ PLAN 07 1. Notions de base. 3’ 5’ 1.2. Rappel: ADN et chromosome. 1,2 Les deux brins antiparallèles forment une double hélice. Les deux brins sont complémentaires. 3’- ATTCTGGCTATCAAG – 5’ 5’- TAAGACCGATAGTTC – 3’ Le grand sillon Le cœur de l’hélice est accessible par: Le petit sillon PLAN 07

1,3 PLAN 08 1. Notions de base. 1.3. Le chromosome. ADN 2 nm Structure en collier de perles. L’ADN est enroulé autour de protéine, les histones. 11 nm Les histones se fixent les unes aux autres et condensent le brin d’ADN. 30 nm Chromatine Il existe deux niveaux d’organisation: la chromatine le chromosome (pendant la division) La chromatine forme des boucles. 300 nm Les boucles s’enroulent autour d’un axe 700 nm Le chromosome prend sa forme caractéristique en X au cours de la métaphase. 1 400 nm PLAN 08

1,4 PLAN 09 1. Notions de base. 1.4. Le caryotype. Une espèce est caractérisée par son caryotype, c’est à dire sa composition en chromosomes. le nombre de chromosome La morphologie des chromosomes - taille 1,4 - alternance des bandes Le caryotype humain est composé de 23 paires de chromosomes homologues : - 22 paires d’autosomes - 1 paire de chromosomes sexuels ou gonosomes femme homme PLAN 09

1,4 PLAN 10 1. Notions de base. 1.4. Le caryotype. Les caryotypes peuvent montrer de grands variabilités même chez des espèces proches. PLAN 10

Caryotype de drosophile 1. Notions de base. 1.4. Le caryotype. Caryotype de drosophile 1,4 PLAN 11

1. Notions de base. On pratique une électrophorèse sur gel d’agarose de l’ADN de plusieurs types bactériens. 1.5. L’ADN bactérien. Le document est le montage de deux électrophorèses correspondant à des longueurs d’ADN différentes (106 pb et 103 pb) 1,5 PLAN 12

1,5 PLAN 13 1. Notions de base. 1.5. L’ADN bactérien. Analyser la partie supérieure. 1,5 Bacillus et E.coli possèdent des chromosomes différents. Tous les E.coli possèdent des chromosomes semblables. PLAN 13

1,5 PLAN 14 1. Notions de base. 1.5. L’ADN bactérien. Le chromosome procaryote, se trouve dans une région de forme irrégulière appelée le nucléoïde. 1,5 Les procaryotes contiennent généralement un double brin d’ADN circulaire, mais certains possèdent un chromosome d'ADN linéaire. On a découvert récemment que certaines bactéries comme Vibrio cholerae ont plus d'un chromosome. PLAN 14

1,5 PLAN 15 1. Notions de base. 1.5. L’ADN bactérien. Analyser la partie inférieure. E.Coli 2 et 4 sont résistants à l’Ampicilline. Que peut-on en penser ? 1,5 Les bactéries possèdent des segments d’ADN supplémentaires. E.Coli 1 possède plusieurs exemplaires du même. Un seul ou plusieurs. Pas toujours les mêmes. PLAN 15

1,5 PLAN 16 1. Notions de base. 1.5. L’ADN bactérien. De nombreuses bactéries contiennent des plasmides en plus de leur chromosome. Ces plasmides sont des molécules circulaires à ADN double brin qui: soit existent et se répliquent indépendamment du chromosome, soit s'intègrent dans celui-ci Ils sont transmis à la descendance. Les plasmides ne sont généralement pas fixés à la membrane plasmique et sont parfois perdus pour une des cellules filles au cours de la division. Les plasmides ne sont pas nécessaires au développement de la bactérie ni à sa reproduction bien qu'ils puissent porter des gènes qui donnent à leur hôte un avantage sélectif. Les gènes plasmidiques peuvent rendre les bactéries résistantes aux médicaments, leur donner de nouvelles possibilités métaboliques, les rendre pathogènes ou conférer un certain nombre d'autres propriétés. Comme les plasmides peuvent se transférer d'une cellule à l'autre, une propriété comme la résistance aux antibiotiques peut se répandre dans toute une population. 1,5 PLAN 16

2.1 PLAN 17 2. Génotype et phénotype. 2.1. Définitions. Génotype: ensemble des gènes de la cellule / organisme Phénotype: ensemble des caractères de la cellule / organisme Morphologie, enzymes, activité biologique,… 2.1 Le phénotype dépend entièrement du génotype. Diploïde: organisme possédant deux exemplaire de chaque chromosomes (chromosomes homologues) Organismes eucaryotes. Haploïde: organisme possédant un seul exemplaire de chromosomes Organismes procaryotes, mitochondries,… PLAN 17

2,1 PLAN 18 2. Génotype et phénotype. 2.1. Définitions. Gènes codants Gène: séquence nucléotidique possédant une signification Gènes de régulation Séquences amorphes Exemple: gène de la couleur des yeux. 2,1 Allèles dominants: impose son phénotype Allèles: versions d’un même gènes Allèles récessifs: ne s’exprime qu’en absence d’un dominant. Exemple: allèle de la couleur marron. de la couleur bleue. L’allèle « couleur marron » domine l’allèle « couleur bleu » Hétérozygote: cellule possédant deux exemplaires différents d’allèle. Homozygote: cellule possédant deux fois le même exemplaire d’allèle. Les caractères récessifs s’expriment uniquement chez les cellules homozygotes. Les personnes aux yeux bleus possèdent les allèles bleu / bleu. PLAN 18

Ils sont reconnus par des anticorps spécifiques. 2. Génotype et phénotype. 2.2. Les groupes sanguins. Les transfusions sanguines ne sont pas possibles entre n’importe quels donneurs et receveurs: ils doivent appartenir au même groupe. 2,2 Ces incompatibilités sont dues à la présence à la surface des globules rouges d’antigènes reconnus par des anticorps spécifiques. Ces antigènes sont constitués par la partie glucidiques de glycoprotéines membranaires. Ils sont reconnus par des anticorps spécifiques. membrane Motif glucidique protéine PLAN 19

On en déduit les règles de transfusion. 2. Génotype et phénotype. 2.2. Les groupes sanguins. Il existe quatre groupes sanguins caractérisés par la présence ou l’absence de deux antigènes différents. groupe Ag AC A Ag-A anti-B B Ag-B anti-A AB O Ag-H groupe Ag A Ag-A B Ag-B AB O Ag-H Chaque individu d’un groupe possède des anticorps dirigés contre les antigènes des autres groupes. 2,2 On en déduit les règles de transfusion. PLAN 20

2,2 PLAN 21 2. Génotype et phénotype. 2.2. Les groupes sanguins. protéine membranaire de globule rouge sucres La nature du groupe sanguin dépend de la nature des enzymes présentes dans la cellule et, donc, de la nature des sucres fixés sur la protéine membranaire. galactose fucose transférase 2,2 Ag H fucose D galactosyl transférase N acétyl D galactosamine transférase Ag A Ag B PLAN 21

2,2 PLAN 21 2. Génotype et phénotype. 2.2. Les groupes sanguins. La nature des enzymes présentes dépendent de la nature des gènes (des allèles) chromosomiques. Il en existe deux catégories: Un gène H porté par le chromosome 9 qui code pour la L-fucose Transférase. Il est responsable de la présence du gène H. 2,2 Ce gène est présent chez tous les individus. l’allèle A qui code pour la N-acétyl-D-galactose Transférase Un gène de groupe sanguin codant pour les glycosyl Transférases. Ils sont portés par les chromosomes de la paire 9 et présents sous la forme de 3 allèles: l'allèle B code pour la D-galactose Transférase l'allèle O ne code pour aucune enzyme fonctionnelle (allèle amorphe). PLAN 21

Fin de la partie 1