Ordre des chapitres : 1 – 3 – 2 – 4 1

L’EXPRESSION DU PATRIMOINE GÉNÉTIQUE Chapitre 2 L’EXPRESSION DU PATRIMOINE GÉNÉTIQUE

PLAN DU CHAPITRE 1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ? 2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN 3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE 4 – LA TRANSCRIPTION 5 – LE CODE GÉNÉTIQUE 6 – LA TRADUCTION 7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME 8 - BILAN TD : Le transfert de l’information

1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ? 2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN 3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE 4 – LA TRANSCRIPTION 5 – LE CODE GÉNÉTIQUE 6 – LA TRADUCTION 7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME 8 - BILAN TD : Le transfert de l’information

Qu’est-ce qu’une protéine ? Problématique : Qu’est-ce qu’une protéine ?

Qu’est-ce qu’une protéine ?

Qu’est-ce qu’une protéine ? Les protides sont les constituants du vivant. Acides aminés Polypeptides = polymères d’acides aminés Protéines = polypeptides fonctionnels

Les acides aminés sont les briques du vivant. Il existe 20 AA dans le monde vivant.

Qu’est-ce qu’une protéine ? Les acides aminés forment des chaînes polypeptidiques Monopeptide = un seul peptide = 1 seul acide aminé Oligopeptide = 2 à 10 peptides (dipeptide, tripeptide…) Polypeptide = plus de 10 peptides Une liaison peptide est une liaison entre le pôle amine d’un 1er acide aminé et le pôle acide d’un second acide aminé.

Qu’est-ce qu’une protéine ? Le lysosyme est une protéine constituée de 129 acides aminés. Elle est présente dans la salive, les larmes, les muqueuses… Elle a un rôle antibactérien. Sa structure primaire est LYS-VAL-PHE-GLY-ARG… La structure primaire d’une protéine est l’ordre d’enchaînement des acides aminés.

Le sang contient plusieurs millions de globules rouges (hématies) Qu’est-ce qu’une protéine ? Structure quaternaire d’une protéine Le sang contient plusieurs millions de globules rouges (hématies)

Chaque hématie renferme 300 millions de pigments d’hémoglobine. Qu’est-ce qu’une protéine ? Chaque hématie renferme 300 millions de pigments d’hémoglobine. Chaque pigment est constitué de 2 chaînes alpha de 141 AA et 2 chaînes bêta de 146 AA, enfermant chacune un hème ferreux

Qu’est-ce qu’une protéine ? Comment définir la structure quaternaire ?

Qu’est-ce qu’une protéine ? Livre p. 52 La structure d’une protéine est définie par sa structure primaire et sa structure quaternaire.

Qu’est-ce qu’une protéine ? Livre p. 53 Protéines de structure et protéines de fonction

Qu’est-ce qu’une protéine ? Livre p. 53 Protéines de structure et protéines de fonction

1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ? 2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN 3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE 4 – LA TRANSCRIPTION 5 – LE CODE GÉNÉTIQUE 6 – LA TRADUCTION 7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME 8 - BILAN TD : Le transfert de l’information

Relation entre protéine et ADN Livre p. 53 Qu’est-ce qu’un gène ?

1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ? 2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN 3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE 4 – LA TRANSCRIPTION 5 – LE CODE GÉNÉTIQUE 6 – LA TRADUCTION 7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME 8 - BILAN TD : Le transfert de l’information

Où a lieu la synthèse des protéines ? Transfert de l’information Problématique : Où a lieu la synthèse des protéines ?

Transfert de l’information Zoom

Transfert de l’information Zoom

Transfert de l’information

Transfert de l’information Expérience d’autoradiographie Pulse de 3 mn de cellules acineuses de pancréas (de cobaye) dans un milieu contenant de la leucine tritiée. Puis chasse en milieu froid. Prélèvements réguliers de cellules et autoradiographie

Transfert de l’information Expérience d’autoradiographie t = 0 = début du pulse t = 3 mn Résultats : la radioactivité intracellulaire est figurée en rouge t = 10 mn t = 40 mn t = 120 mn

Transfert de l’information Expérience d’autoradiographie t = 0 = début du pulse t = 3 mn t = 10 mn t = 40 mn t = 120 mn

Transfert de l’information Expérience d’autoradiographie t = 0 = début du pulse t = 3 mn t = 10 mn t = 40 mn t = 120 mn

Transfert de l’information Expérience d’autoradiographie t = 0 = début du pulse t = 3 mn t = 10 mn t = 40 mn t = 120 mn

Transfert de l’information Expérience d’autoradiographie t = 0 = début du pulse t = 3 mn t = 10 mn t = 40 mn t = 120 mn

Comment se fait le transfert de l’information ? Problématique : L’ADN est le détenteur des plans de fabrication des protéines. Il reste dans le noyau or la synthèse des protéines a lieu hors du noyau. Comment se fait le transfert de l’information ?

Expérience de nucléosynthèse Pulse de 15 mn de cellules acineuses de pancréas (de cobaye) dans un milieu contenant de l’uridine marquée. Puis chasse en milieu froid. Prélèvements réguliers de cellules et autoradiographie (voir Nathan 153-3)

Expérience de nucléosynthèse t = 0 = début du pulse t = 15 mn t = 60 mn t = 90 mn

Expérience de nucléosynthèse t = 0 = début du pulse t = 15 mn t = 60 mn t = 90 mn

Expérience de nucléosynthèse t = 0 = début du pulse t = 15 mn t = 60 mn t = 90 mn

Expérience de nucléosynthèse t = 0 = début du pulse t = 15 mn t = 60 mn t = 90 mn

Transfert de l’information Livre p. 54

1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ? 2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN 3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE 4 – LA TRANSCRIPTION 5 – LE CODE GÉNÉTIQUE 6 – LA TRADUCTION 7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME 8 - BILAN TD : Le transfert de l’information

Comment l’ADN est copié en ARN ? La transcription Problématique : Comment l’ADN est copié en ARN ?

Les molécules d’ARN - sont des chaînes d’acides nucléiques La transcription : 1) Les ARN Les molécules d’ARN - sont des chaînes d’acides nucléiques - se distinguent de l’ADN par leurs singularités

ADN : l’ossature du nucléotide est le désoxyribose La transcription : 1) Les ARN 1) Le sucre des acides nucléiques ADN : l’ossature du nucléotide est le désoxyribose ARN : l’ossature du nucléotide est le ribose

ADN : A – T – G – C ARN : A – U – G – C La transcription : 1) Les ARN 2) Les bases azotées des acides nucléiques ADN : A – T – G – C Adénine  d-Adénosine Thymine  d-Thymidine Guanine  d-Guanosine Cytosine  d-Cytidine ARN : A – U – G – C Adénine  r-Adénosine Uracile  r-Uridine Guanine  r-Guanosine Cytosine  r-Cytidine

La transcription : 1) Les ARN 3) La structure caténaire [Nathan p.55 doc. 3b]

La transcription : 1) Les ARN 4) La taille des acides nucléiques Les ARN sont des petites molécules en comparaison des molécules d’ADN formées de plusieurs millions de paires de nucléotides

La transcription : 2) Les mécanismes Un gène comprend une unité de transcription encadrée par un promoteur et un signal d’arrêt.

L’ARN polymérase se fixe sur l’ADN lorsque le promoteur est démasqué La transcription : 2) Les mécanismes L’ARN polymérase se fixe sur l’ADN lorsque le promoteur est démasqué

La transcription : 2) Les mécanismes La transcription est orientée 3’ 5’ Le sens est imposé par le promoteur.

La chaîne d’ARN est rejetée en dehors de l’ARN polymérase. La transcription : 2) Les mécanismes La chaîne d’ARN est rejetée en dehors de l’ARN polymérase.

La transcription se poursuit jusqu ’au signal d’arrêt. La transcription : 2) Les mécanismes La transcription se poursuit jusqu ’au signal d’arrêt.

La transcription : 2) Les mécanismes [Nathan p.59 doc.3a]

La transcription : 2) Les mécanismes Livre p. 55

La transcription : 2) Les mécanismes

1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ? 2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN 3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE 4 – LA TRANSCRIPTION 5 – LE CODE GÉNÉTIQUE 6 – LA TRADUCTION 7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME 8 - BILAN TD : Le transfert de l’information

Quel est le système de correspondance? Le code génétique Problématique : L’ARN porte un message codé en séquences nucléotidiques alors que la protéine est constituée de séquences polypeptidiques. Quel est le système de correspondance?

Le code génétique

Le code génétique Message codé Code : Message traduit RENDEZ-VOUS… A=1 B=2 C=3 … Message traduit RENDEZ-VOUS…

méthionine-histidine-cystéine… RENDEZ-VOUS… en acides aminés Le code génétique AUGCACUGU… Message codé Code : Code Génétique A=1 B=2 C=3 … en acides nucléiques Message traduit méthionine-histidine-cystéine… RENDEZ-VOUS… en acides aminés

Le code génétique est le système de correspondance entre les suites nucléotidiques de l’ARN et les suites d’acides aminés de la protéine fabriquée.

Le code génétique Livre p. 56

Le code génétique

Le code génétique Livre p. 57

1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ? 2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN 3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE 4 – LA TRANSCRIPTION 5 – LE CODE GÉNÉTIQUE 6 – LA TRADUCTION 7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME 8 - BILAN TD : Le transfert de l’information

La traduction

La traduction On distingue 3 phases : L’initiation L’élongation La terminaison

La traduction

La traduction Les polysomes sont des unités de fabrication de polypeptides

La traduction Livre p. 59 La synthèse d’une chaîne polypeptidique se réalise dans le cytoplasme au niveau des ribosomes assemblés sur un brin d’ARNm (au niveau d’un polysome)

La traduction Livre p. 58

La traduction Livre p. 58

La traduction

1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ? 2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN 3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE 4 – LA TRANSCRIPTION 5 – LE CODE GÉNÉTIQUE 6 – LA TRADUCTION 7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME 8 - BILAN TD : Le transfert de l’information

Comment est-ce possible? Du Génome au protéome Livre p. 60 Problématique : Alors que le génome humain comporte environ 22 000 gènes, le protéome est beaucoup plus important. Comment est-ce possible? Qu’est-ce que le génome ? Qu’est-ce que le proténome ?

L’ADN est copié en pré-ARNm, lequel subit une maturation. Du Génome au protéome Livre p. 60 L’ADN est copié en pré-ARNm, lequel subit une maturation.

Du Génome au protéome Livre p. 60 Exemple de la bêta-globine.

Du Génome au protéome

Du Génome au protéome Livre p. 60 Les gènes sont morcelés (on parle aussi de gènes « mosaïque »)

Du Génome au protéome Livre p. 61 Un ARNm n’est pas toujours formé des mêmes exons codants. Les gènes subissent un épissage alternatif. Un gène peut être transcrit et ensuite épissé mais de façon alternative (selon l’instant ou la cellule où il s’exprime par exemple). Ainsi un même gène peut être à l’origine de plusieurs protéines.

Du Génome au protéome Livre p. 61

Du Génome au protéome Livre p. 61 3 exemples d’épissages alternatifs…

1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ? 2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN 3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE 4 – LA TRANSCRIPTION 5 – LE CODE GÉNÉTIQUE 6 – LA TRADUCTION 7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME 8 - BILAN TD : Le transfert de l’information

Bilan

Bilan Livre p. 66

Bilan Livre p. 65 1970 à 1980

2001 – séquençage de l’ADN humain Bilan Livre p. 65 1970 à 1980 2001 – séquençage de l’ADN humain

Bilan