L’EXPRESSION DU PROGRAMME GENETIQUE

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1 L’EXPRESSION DU PROGRAMME GENETIQUE
27/04/2017

2 Tout ce que vous avez toujours voulu savoir
sur la synthèse des protéines mais que vous n’avez jamais osé demander...

3 Qu’est-ce que tous ces composés ont en commun?
-hémoglobine -kératine -insuline -collagène

4 Alors???? Ce sont des protéines!!!!! kératine hémoglobine collagène
insuline

5 Mais comment une cellule fait-elle pour fabriquer une protéine?
La recette est dans le noyau, c’est l’ADN!

6 STRUCTURE DE L’ADN

7 LES NUCLEOTIDES DE L’ADN (Acide DésoxyriboNucléique)
Groupements phosphate A P T P C P G P Désoxyribose (=sucre) Base Azotée ADENINE THYMINE CYTOSINE GUANINE A P T P T P A P T P + + P

8 SYNTHESE DE LA DOUBLE HELICE

9 T C G A T T G G A C 1 BRIN D’ADN= 1 SEQUENCE NUCLEOTIDIQUE P P P P P P
1 BRIN D’ADN= 1 SEQUENCE NUCLEOTIDIQUE COMPLEMENTAIRE

10 + = 1 DOUBLE HELICE D’ADN 1 BRIN D’ADN= 1 SEQUENCE NUCLEOTIDIQUE
1 BRIN D’ADN= 1 SEQUENCE NUCLEOTIDIQUE COMPLEMENTAIRE = 1 DOUBLE HELICE D’ADN

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13 LA SYNTHESE DES PROTEINES
1ère ETAPE : LA TRANSCRIPTION

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17 A U C G LES NUCLEOTIDES DE L’ARN (Acide RiboNucléique) Groupements
phosphate A P U P P C G P Ribose (=sucre) Base Azotée ADENINE URACILE CYTOSINE GUANINE

18 ARN prémessager simple brin
TRANSCRIPTION Polymérase ARN T P C G A U P A G C T P C G A U P G P G P P C A P ARN prémessager simple brin

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22 De nombreuses molécules d’ARN sont transcrites simultanément sur chaque gène et leur longueur croissante indique l’état d’avancement et le sens de la transcription sur la molécule d’ADN.

23 L’expression du programme génétique.
ARN Polymérase Noyau ARNm pré-messager 1 2 3 4 Membrane nucléaire Transcription ADN 1 gène Pore nucléaire Epissage 2 Epissage 1 Maturation 2 3 1 ARNm 1 2 4 1 ARNm 2 Exportation Cytoplasme Acides Aminés Membrane plasmique C G U A Nucléotides L’expression du programme génétique.

24 CELLULE TRANSCRIPTION TRADUCTION Migration de l’ARNm du noyau vers le
cytoplasme de la cellule TRANSCRIPTION ARNm NOYAU TRADUCTION CYTOPLASME

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26 LA SYNTHESE DES PROTEINES
2ème ETAPE : LA TRADUCTION

27 Formés de deux sous-unités: une petite et une grande
Les ribosomes Plus petites structures cellulaires : visibles au microscope électronique seulement. Formés de deux sous-unités: une petite et une grande Les ribosomes sont soit libres dans le cytoplasme soit sur la membrane du REG. Ils se présentent associés en polysome au niveau duquel s’effectue la traduction de plusieurs ARN prémessagers. 27/04/2017

28 LE RIBOSOME GRANDE SOUS-UNITE REGION DE RECONNAISANCE DU CODON PETITE SOUS-UNITE

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30 INITIATION DE LA TRADUCTION
MET ALA Codon initiation

31 Formation de la liaison peptidique
ELONGATION DE LA TRADUCTION Formation de la liaison peptidique MET ALA

32 ELONGATION DE LA TRADUCTION
Déplacement du ribosome d’un codon MET ALA

33 ELONGATION DE LA TRADUCTION
ILE MET ALA

34 ELOGATION DE LA TRADUCTION
ALA MET ILE

35 ELOGATION DE LA TRADUCTION
ALA ILE ALA MET

36 ELONGATION DE LA TRADUCTION
MET ALA ILE MET STOP

37 TERMINAISON DE LA TRADUCTION et Libération du peptide
MET ALA ILE STOP

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40 La protéine synthétisée pénètre dans le reticulum endoplasmique où elle prendra sa forme finale.
27/04/2017

41 SEQUENCE PRIMAIRE DE LA PROTEINE
=UNE CHAÎNE D’ACIDE AMINE MET ALA ILE

42 LE REPLIEMENT DE LA PROTEINE
STRUCTURE SECONDAIRE

43 HELICE α FEUILLET β STRUCTURE TERTIAIRE STRUCTURE QUATERNAIRE

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45 Code déchiffré entre 1961 et 1964
Découverte du code Code déchiffré entre 1961 et 1964 Expériences de Nirenberg et Khorana (Nobel 68) DONC: UUU = PHE 27/04/2017

46 Chaque anti-codon correspond à un acide aminé spécifique.
Chaque triplet de nucléotides sur l'ADN correspond à un codon de l'ARNm. Chaque codon de l'ARNr correspond à un anti-codon spécifique de l'ARNt. Chaque anti-codon correspond à un acide aminé spécifique. DONC: chaque triplet de nucléotides sur l'ADN correspond à un acide aminé. 27/04/2017

47 Le code génétique Le codon AUG (code pour MET) = codon d'initiation. Tous les gènes commencent par ce codon. La MET est souvent enlevée à la fin de la synthèse. 27/04/2017

48 Introduction de gènes dans une bactérie
Code = UNIVERSEL : c'est le même pour tous les êtres vivants sauf quelques rares exceptions: Certains protistes : un seul codon STOP (UGA); les autres codent pour un acide aminé. Les mitochondries ont leur propre ADN et leurs propres ribosomes qui sont plus petits (ressemblent à ceux des procaryotes). Il peut y avoir jusqu'à 6 codons différents (5 chez humains). Cette caractéristique permet le transfert de gènes d'une espèce à l'autre = génie génétique Introduction de gènes dans une bactérie Introduction de gènes dans un organisme pluricellulaire 27/04/2017

49 Hypothèse de l'origine endosymbiotique des mitochondries et des chloroplastes
27/04/2017

50 Mutation = modification de l'information génétique (ADN)
Les mutations Mutation = modification de l'information génétique (ADN) Une mutation peut être: Chromosomique = altération d'un chromosome complet Ponctuelle = anomalie dans la séquence des nucléotides 27/04/2017

51 Erreur dans l'ADN = mutation
Une erreur dans l'ADN peut entraîner une erreur dans la protéine codée. Cette erreur peut changer un ou plusieurs acides aminés de la protéine et la rendre non fonctionnelle. Erreur dans l'ADN = mutation Les mutations peuvent être causées par: Des erreurs lors de la reproduction des cellules Des substances chimiques toxiques (substances mutagènes) Des radiations nocives (rayons X, UV) 27/04/2017

52 Ex. la chaîne ß de l'hémoglobine 145 AA)
Anémie falciforme = maladie génétique caractérisée par une hémoglobine anormale. Anomalie dans la chaîne ß de l'hémoglobine : 6e acide aminé = VAL alors qu'il devrait être GLU 27/04/2017

53 Quels codons codent pour VAL ? GUU GUG GUC GUA
Quels codons codent pour GLU ? GAA GAG Quelle est la mutation ? Dans l'ADN, un triplet CTC a été remplacé par CAC OU CTT par CAT 27/04/2017

54 Peut entraîner la modification d'un acide aminé de la protéine.
Parfois peu ou pas d'effet. Parfois diminue ou supprime l'efficacité de la protéine. Rarement confère une nouvelle propriété (enzyme plus efficace ou possédant de nouvelles propriétés catalytiques par exemple). Dans certains cas un codon devient un codon STOP Ex. AAG devient UAG (STOP) ==> arrêt de la synthèse avant la fin = mutation non sens 27/04/2017

55 La mutation ne devient héréditaire que si elle se transmet à la descendance, donc si elle survient dans un gamète ou une cellule formant des gamètes. Généralement les mutations provoquent un dérèglement mortel de la cellule. Dans certains cas, c'est la reproduction de la cellule qui se dérègle = CANCER 27/04/2017

56 27/04/2017

57 Protéine en cours de synthèse
ARN Polymérase Noyau ARNm pré-messager 1 2 3 4 Transcription Membrane nucléaire ADN 1 gène Pore nucléaire Epissage 1 Epissage 2 Maturation 2 3 1 ARNm 1 2 4 1 ARNm 2 Exportation Cytoplasme Protéine en cours de synthèse Acides Aminés 2 3 1 Ribosome 2 4 1 Ribosome Traduction Protéine 1 Protéine 2 Membrane plasmique C G U A Nucléotides L’expression du programme génétique.

58 Information génétique Phénotypes alternatifs
Œuf Individu Mitoses Erreurs + corrections Environnement Information génétique ARN pré messager ARN m1 ARN m2 ARN m3 Protéine 1 Protéine 2 Protéine 3 Phénotypes alternatifs Cellules germinales Descendance avec modification Réplication Maturation 27/04/2017

59 FIN