A : rappels sur le génome
Les acides nucléiques Le DNA circulaire
La chromatine B: Les outils de la biologie moléculaire
Enzymes qui coupent les acides nucléiques Enzymes qui changent les contraintes des AN Enzymes qui travaillent sur les phosphates Enzymes qui recopient les acides nucléiques
C: Les techniques de la biologie moléculaire Purification des acides nucléiques
Dosage spectrophotométrique des AN
Dénaturation thermique des acides nucléiques Electrophorèse sur gel
Plan du cours : première partie
Qu’est ce que la biologie moléculaire ?
Plan du cours : deuxième partie
D : Réplication de l’ADN
Définitions élémentaires
Mécanismes de la réplication chez EColi
Mécanisme de la réplication chez les eucaryotes Mécanismes de la réparation
E: La Transcription
Les prokaryotes Les eucaryotes
F: La Traduction
Le Code génétique L’initiation
L’élongation La terminaison
G : De l ’ADN aux protéines
Comment cela a-t-il commencé ? !!
/
??Du gène à la protéine
Du gène à l’organisme
Décryptage d’un texte en écriture hiéroglyphique
En solution aqueuse le groupe aldehyde du ribose réagit avec
un groupe hydroxyle de la même molécule pour former un cycle Furanose.
C
C C
C O
OH H
H OH H H
CH2
H O H C
C C
C O
OH OH
H OH H H
CH2
H O H
3'
Ribose
1' 2'
4' 5'
1' 2'
4' 5'
2'-déoxyribose
Structure des riboses
NH
2
N O
4
NH2
NH
2
N H O
4 5
O
CH3 NH
2
N H O
4
O
Cytosine Thymine
Uracile N7
5 8 4 6
9N N3 N1
2
N3
2 4
N1
5 6
NH N
N N 6
NH2
NH N
N
6
2
N H
O
N H2
Purine Pyrimidine
Adenine Guanine
L’adenine est formée d’un noyau purine dont le carbone 6 est substitué par une fonction amine
L’adenine est formée d’un noyau purine dont le carbone 6 est substitué par une fonction amine
La guanine est formée d’un noyau purine dont le carbone 2 est substitué par une fonction amine et le carbone 6 par une fonction cétone
La guanine est formée d’un noyau purine dont le carbone 2 est substitué par une fonction amine et le carbone 6 par une fonction cétone
L’uracile est formée d’un noyau pyrimidine dont les carbones 2 et 4 portent des fonctions cétones L’uracile est
formée d’un noyau pyrimidine dont les carbones 2 et 4 portent des fonctions cétones
La thymine : un noyau pyrimidique dont les carbones 2 et 4 portent une fonction cétone mais dont le carbone 5 est substitué par par un methyl
La thymine : un noyau pyrimidique dont les carbones 2 et 4 portent une fonction cétone mais dont le carbone 5 est substitué par par un methyl
La cytosine est formée d’un noyau Purine dont le carbone 4 est Substitué par une fonction amine et le carbone 2 par une fonction cétone
La cytosine est formée d’un noyau Purine dont le carbone 4 est Substitué par une fonction amineet le carbone 2 par une fonction cétone
Structure des bases
N 7 5
8 4
6
9 N N 3
N 1
2
N 3
2
4
N 1
5 6
Purine Pyrimidine
Structure des bases
Tautomérie des Bases
Les bases sont sujettes à la tautomérisation.
amino vers imino ou keto vers enol
Les bases sont sujettes à la tautomérisation.
amino vers imino ou keto vers enol
Cette tautomérisation entraîne des modifications du potentiel de formation de liaisons hydrogènes donc des possibilités d’appariements
Cette tautomérisation entraîne des modifications du potentiel de formation de liaisons hydrogènes donc des possibilités d’appariements
Dans des conditions physiologiques les formes amino et keto ou lactam sont présentes à 99,99%.
Dans des conditions physiologiques les formes amino et keto ou lactam sont présentes à 99,99%.
Les bases peuvent s’associer entre elles par formation de
liaisons hydrogènes.
A T ou A U G C
6 1 4
3
6 1 2 4
2 3
A N
6N
1O
4N
3T A N
6N
1O
4N
3U
G
O
6N
1C
4N
3C N
20
2Liaisons hydrogènes entre bases
BASE PURIQUE OU PYRIMIDIQUE + OSE BASE PURIQUE OU PYRIMIDIQUE + OSE
(RIBOSE OU 2'
(RIBOSE OU 2' - - D D É É SOXYRIBOSE) SOXYRIBOSE)
UN NUCL
UN NUCL É É OSIDE OSIDE
O O O
N N
O
O CH3 O N
O
N O O
O N
Cytidine
O O O
N N
N
O
Désoxycytidine
O O O
N N
O O
O
Uridine
Désoxythym idine
O N
N N
O O
N N O
N N
N O
N O
N O O
O
O O O
N N
N
N N
O O O
N N
N
N O
N Guanosine
Adenosine
Désoxyadenosine Désoxyguanosine
Les nucléosides pyrimidiques
Les nucléosides puriques
La liaison ose – base est une liaison glycosidique qui se forme avec
l’élimination d’une molécule d’eau entre la base et la fonction hydroxyle située en C’1 de l’ose.
Liaison glycosidique
Conformations SYN et ANTI
La formation de la liaison glycosidique peut Conduire à deux types de conformation : SYN et ANTI
Le passage d’une forme à l’autre implique de très fortes contraintes stériques
NUCL NUCL É É OSIDE + ACIDE PHOSPHORIQUE OSIDE + ACIDE PHOSPHORIQUE NUCL NUCL É É OTIDE OTIDE
Un nucléotide est un nucléoside lié à un acide phosphorique par une liaison ester.
Nucléotide monophosphate
Nucléotides di- et tri- phosphates
Un nucléotide composé est une molécule composée d’un nucléoside liè par une fonction ester à un acide phosphorique suivi de deux autres phosphates liés par des liaisons anhydride d’acide.
Les nucléotides triphosphates sont des molécules riches en énergie.
Ex: TTP
Liaisons phosphodiester
Dans un acide nucléique(polymères des nucléotides), les nucléotides sont associés entre eux par des fonctions ester.
Quand l’acide phosphorique présente ses deux fonctions acide bloquées par la
formation d’ester on parle de liaison phosphodiester.
La liaison a est une liaison en 3’
du sucre alors que la liaison b est une liaison en 5’ du sucre suivant
Les acides nucléiques
La chaîne d’ADN La chaîne d’ARN
La polarité d’une chaine d’acide nucléique
Conformation du brin d’AN
Appariement des bases (règle de complémentarité)
La double hélice Structure
Sens de rotation L’ADN
L’ARN
Tableau récapitulatif de la
structure des AN
Les acides nucléiques: l ’ADN
Une chaîne (ou brin) d’ADN est formée par l ’enchaînement de désoxyribonucléotides
dGMP, dAMP, dCMP et TMP.
reliés par des liaisons phosphodiester entre le carbone 3 ’ d ’un nucléotide et le carbone 5 ’ du suivant.
Les acides nucléiques: l ’ARN
La chaîne (ou brin) d’ARN est formée par l ’enchaînement de ribonucléotides
GMP, AMP, CMP et UMP.
reliés par des liaisons phosphodiester entre le carbone 3 ’ d ’un nucléotide et le carbone 5 ’ du suivant.
La chaîne (ou brin) d’ARN est formée par l ’enchaînement de ribonucléotides
GMP, AMP, CMP et UMP.
reliés par des liaisons phosphodiester entre le carbone 3 ’ d ’un nucléotide et le carbone 5 ’ du suivant.
Extrémité 5’
Extrémité 5’
Liaison phosphodiester Liaison phosphodiester
Liaison phosphodiester Liaison phosphodiester
Extrémité 3’
Extrémité 3’
Polarité de la chaîne d’AN
Représentation schématique du fragment 5’- C-A-G-3’
5’Phosphate – C – A – G - 3’OH
OH-5 ’CGTGAATTCACG-3 ’OH
Brin d ’ADN (sens)
Les appariements de nucléotides
Vus par un modélisateur Vus par un modélisateur
Vus par un chimiste Vus par un
chimiste
Brin d ’ADN (antisens)
OH-5’CGTGAATTCACG-3 ’OH
Règle de complémentarité
5 ’
3 ’ 5 ’
3 ’
La double hélice d ’ADN
Deux chaînes hélicoïdales à rotation droite Deux chaînes hélicoïdales à rotation droite
Deux chaînes polynucleotidiques à polarité inversée (antiparallèles).
Deux chaînes polynucleotidiques à polarité inversée (antiparallèles).
Pourquoi antiparallèles ?
5 ’
5 ’
5 ’ 5 ’
3 ’
3 ’
3 ’ 3 ’
La double hélice d ’ADN
La forme B
La projection d'une hélice selon son axe est un cercle
Hélice droite: rotation anti horaire Hélice gauche: rotation horaire
H H é é lices droites et h lices droites et h é é lices gauches lices gauches
H H é é lices droites lices droites
▲
▲
H H é é lice gauche lice gauche
H H é é lices gauches lices gauches
▲
Double h
Double h é é lice gauche lice gauche
Deux chaînes hélicoïdales à rotation droite Deux chaînes hélicoïdales à rotation droite
Deux chaînes polynucleotidiques à polarité inversée (antiparallèles).
Deux chaînes polynucleotidiques à polarité inversée (antiparallèles).
Pourquoi antiparallèles ?
5 ’
5 ’
5 ’ 5 ’
3 ’
3 ’
3 ’ 3 ’
La double hélice d ’ADN
La forme B
Les sillons de l ’ADN
Observer la différence entre le grand sillon
le petit sillon
Intéressant pour la reconnaissance des protéines
L’ ADN sous forme B
L’ ADN sous forme B
5 ’- CAAGAGCCUAAUAACUCGGGCUAUAAACUAAGGAAU - 3 ’
La chaîne d ’ARN
L ’ARN est structuré en simple brin...
L ’ARN est structuré en simple brin...
...qui peut se replier en suivant la règle de complémentarité des bases.
...qui peut se replier en suivant la règle de complémentarité des bases.
5 ’- - 3 ’
L’un des éléments de structure ainsi formé, qui joue un rôle important dans les fonctions biologiques des ARN, est l ’épingle à cheveux ( hairpin ) ou tige boucle.
Tige
Boucle
La double hélice d ’ARN
Deux chaînes hélicoïdales à rotation droite
Deux chaînes hélicoïdales à rotation droite
Deux chaînes polynucleotidiques à polarité inversée.
(antiparallèles).
Deux chaînes polynucleotidiques à polarité inversée.
(antiparallèles).
Conformation A
Conformation A
L’ ARN sous forme A L’ ARN sous forme A
le petit sillon
Les sillons de l ’ARN
le grand sillon le petit sillon le grand sillon
Les différentes catégories d ’ARN
Les ARN participent à toutes les étapes de l ’expression des gènes et de la biosynthèse des protéines
Dans les cellules on trouve essentiellement quatre types d ’ARN.
Les ARN ribosomiques (rARN) Les ARN ribosomiques (rARN)
Les ARN de transfert (tARN) Les ARN de transfert (tARN)
Les ARN messagers (mARN) Les ARN messagers (mARN)
des ARN nucléaires de petite taille(snARN) des ARN nucléaires de petite taille(snARN)
5’
3’
rRNA 16S
rRNA 5S
3’
5’
mRNA tRNA
snRNA
Forme
Nombre de paires de bases par tour Angle de torsion par paire de base Pas de l'hélice
Distance axiale entre les paires de bases Angle de basculement
Largeur des sillons Grand Petit Distance du phosphore à l'axe de l'hélice
B 10 (10,4)
36°
34 Å 3,4 Å voisin de 0
11,4 Å 6,0 Å 9,3 Å
A 11 32,7°
29 Å 2,6 Å à peu près 20
2,4 Å 11,0 Å
9,5 Å
Caractéristiques des formes canoniques A et B des AN
34Å3,4Å
Forme B
