Base de biologie moléculaire, organisation, transcription/trad/reparation
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Cours
Biologie moléculaire
Établissement
Lyon I - Université Claude-Bernard
Cours sur la transcription, la traduction, la replication et la réparation cellulaire. Base de biologie moleculaire, de l’organisation des genes à leur expression et système de regulation.
Historique :
- 1865 : lois de Mendel facteurs héréditaires
- 1915 : théorie chromosomes : grâce à des mutations chez la drosophile : identification de groupes
d’unités physiques réelles correspond aux gènes, et les chromosomes sont le support des gènes.
- 1944 : chez les pneumocoques : identification de la nature biochimique du matériel génétiques.
L’ADN ou acide nucléique est le support de l’information génétiques chez tous les êtres vivants
(Eucaryotes, procaryotes, virus …)
I) Définition d’un gène
En 1905 : une unité qui émet un caractère héréditaire. Un gène du grec genos signifiant origine, c’est une petite
partie de la longe molécule de l’ADN. Il va conditionner la transformation et la manipulation d’un caractère
héréditaire défini. Ce gène va stocker une information génétique qui va sera transcrite puis traduite en une
proteine ayant une fonction définie. La transmission du gène se fait d’une cellule mère vers une cellule fille.
Les instructions génétiques sont contenues dans toutes les cellules sous forme de gène. Et l’ensemble des gènes
est appelé génome qui est à l’origine de la détermination du développement et de la croissance.
Dogme centrale de la biologie moléculaire :
Comment se fait le transfert de l’information génétique ?
Le stockage de l’information génétique réside dans
l’arrangement de séquence de bases sous forme de
codon de 3 bases.
Le code génétique est un code à trois lettre (64 codant
possible) ce qui constitue un groupe instruction
indiquant l’ordre des Aa qui doivent être incorpore.
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,Organisation des gènes procaryotes :
La sequence codante du gène est continue pas de sequence inutile qui vont être éliminé. Il y a un regroupement
de gènes en opéron =ARN polycistronique duquel va résulter plusieurs protéines (enzymes). Il y a très peu de
contrôle autour de la traduction. La synthèse d’ARN est suivi par la synthèse protéique.
Les enzymes résultantes sont impliqués dans une seule voie métabolique
Cas de l’opéron lactose : synthèse OFF/ON
En présence de lactose : il y a synthèse des 3 protéines. Le contrôle se fait par promoteur ou operateur. Le lactose
se lie au répresseur, il y a changement de conformation du répresseur ce qui va diminue son affinité a l’opérateur
qui va se libérer donc là la transcription peut avoir lieu.
En absence de lactose : le répresseur est libre et il présente beaucoup d’affinité à l’opérateur donc pas de
transcription.
Le but de l’opéron est la synthèse de proteine au même temps.
Organisation des gènes eucaryote :
Le gène est morcelé en introns région transcrite mais pas traduite, et exons région transcrite et traduite.
La sequence promotrice en amont du +1 de la transcription peut s’étendre jusqu’au premier intron car il y a
présence de sites de liaison des facteurs de transcription. Parmi ces sites de liaison :
TATA box : elle se trouve à -25, elle correspond au lieu de reconnaissance de l’ARN polymérase.
Les régions UTR se trouvent dans l’ARNm mais elles ne sont pas traduites. L’ATG est le codant d’invitation de la
traduction.
La longueur du gène est non corrélée avec la
fraction du gène présent dans l’ARNm mature : la
longueur est variable car il y a des sequence non
traduite.
Il y a des tailles très variable d’exons.
Le ratio = taille exons / taille introns = variable en
fonction des gènes.
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,II) organisation des génomes :
Le génome eucaryote > génome procaryote > virus. La densité est le nombre moyen de gènes par 106 pb, est
inversement corrélé au nombre de gènes. Plus un génome comporte de gènes plus la densité est faible.
Ex homo sapiens : 22 000 gènes avec une densité de 9.3 (la plus faible) car il y a des séquences qu’on ne sait pas
encore leur utilité.
La valeur C = gène haploïde exprimé en nombre de paires de bases nucléotidiques chez une même espèce (dans
les cellules germinales)
- Variable d’une espèce à une autre
- Constant d’une espèce déterminé.
Le paradoxe de la valeur C : il y a une absence de corrélation entre la taille du génome et l’augmentation de la
complexité des organismes du a la présence de portions d’ADN non codant chez les eucaryotes.
Tous les gènes ne sont pas actifs en même temps et dans les mêmes tissus. Il y a une spécialisation phénotypique
des 10 000 milliares de Cellule grâce à la transcription d’un répertoire de gènes particuliers à chaque type de
cellule. Il y a10 000 à 15 000 gènes exprimée par phénotypes cellulaire donc il y a une adaptation.
La notion de gènes essentiels ce sont les gènes dont la délétion est létale
1) Organisation des génomes procaryotes :
Les cellules procaryotes possèdent un unique chromosome circulaire dont 85% est codant qui est localise dans le
nucléotide.
Le génome est constitué parfois de plasmides circulaires qui sont de
petite taille n et qui sont extra chromosomique présent en nombre
variable qui possède un nombre faible de gènes dont la réplication est
indépendante du chromosome.
2) Organisation des génomes eucaryotes
Chez l’homme il y a 23 chromosomes donc 22000 gènes qui représente que 1-2% du génome.
Sequence d’ADN répètes
Dénaturation d’ADN génomique et renaturation progressive, puis mesure du taux d’ADN non renature au cours
du temps, en fonction de la concentration initiale C0
OBM Bombonne 3
, Pour l’ADN des cellules unicellulaires = une seule courbe donc il y a qu’un seul type d’ADN et renaturation
progressive et régulière.
Pour les cellules multicellulaires = il y a 3 types d’ADN a taux de répétition différents
- ADN hautement répété qui représente 10 à 15% du génome, il est peu codant hétérochromatine.
- ADN moyennement répété qui représente de 25 – 40% du génome qui correspond aux gènes ARNt et
ARNr
- ADN unique ou faiblement répété
Cas de l’ARNr :
Cas de la famille des gènes de globine :
Famille de gènes = codent pour des produits exiges par
la cellule ARNr, ARNt, histone.
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