I- Unités monomériques: Nucléotides

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1 B- Les Acide nucléiques 1 acide nucléique = polymères de nucléotides Capacité: autoduplication transport et transmission de l information > Programme des protéines produites par chaque cellule base >reproduction des espèces. Groupement PHOSPHATE I- Unités monomériques: Nucléotides 2 types de monomères: Sucre DÉSOXYRIBOSE - Acides désoxy-ribonucléiques: ADN - Acides ribonucléiques: ARN Ou H

2 Les bases: 4 différentes Les nucléotides - 4 différents +sucre+groupement phosphate Rque: 2 formes tautomériques de chaque base rôle dans mutabilité

3 Polyméristaion: Liaison phosphodiester Les nucléotides peuvent se lier les uns aux autres par leur sucre (désoxyribose) et leur groupement phosphate. 5 Squelette phosphodiester: polaire 5 (P term) 3 (OH term) 5 -C-A-G-3 Rque: groupement phosphate, acide fort, pk a ~1 (acide nucléique) Élimination d une molécule d eau entre 2 monomères Pourtant: Réaction de déshydratation défavorable ( G=+25 kj/mole) 3

4 Structure primaire Erwinn Chargaff (1947): Si on sépare une molécule d'adn en nucléotides, on obtient toujours: A = T et C = G Mais: quantité de AT peut différer de CG (selon les espèces) Hypothèse: A peut s'apparier avec T et C avec G Structure secondaire: diffraction de RX: Par Crick et Watson Nobel de médecine 1962 à Crick, Watson et Wilkins Clichés de diffraction de rayons X de la molécule d'adn obtenus en 1952 par Rosalind Franklin ( ) et Maurice Wilkins.

5 Structure secondaire A avec T Et AT: -21kJ/mole GC: -63 kj/mole C avec G

6 Deux chaînes de nucléotides peuvent s associer si leurs bases sont complémentaires (A face à T et C face à G). Les liaisons H

7 L ADN de forme B Double hélice B: Droite 10 paires de bases par tour 35,9 entre deux bases consécutives Pas par résidu: 3,4Å 1 tour d hélice: 34Å. 2 sillons

8 Conditions physico-chimiques 3 formes hélicoïdales différentes A, B, Z Conditions physico-chimiques 3 formes hélicoïdales différentes: B, Z, A (RH \) A: 23 Å de pas, 11 paires de bases/ tour. B Z Z: gauche, 46 Å de pas,12 paires bases /tour

9 Physico-chimie des interactions protéines acides nucléiques Le fond des sillons : atomes appartenant aux bases. Chaque paire de base est apparente dans le petit et le grand sillon. Petit sillon: 2 groupements accepteurs de LH pour A-T et G-C Atomes dans le grand # atomes petit sillon GC ou AT Donc: Interaction avec protéines variable: - charge (+/- LH) - encombrement stérique: +encombrants (méthyle) - encombrants (hydrogène)

10 Reconnaissance Protéines/ADN Les protéines reconnaissent spécifiquement: - une séquence nucléique - sa séquence complémentaire interagissent avec les atomes orientés dans la suite de la séquence. De plus: rôle des distorsions de la molécule d'adn (coubure globale, locale ) atomes différents dans le grand et le petit sillons pour chaque paire de bases GC ou AT Ex: groupements reconnus par 3 enzymes

11 L ARN - Acides ribonucléiques: ARN base Groupement PHOSPHATE H Sucre RIBOSE ARN: messager transfert ribosomique

12 structure secondaire (et tertiaire) TRAP (trp RNA-binding attenuation protein) Aminoacyl-ARNt synthétase Régule l'expression des gènes de synthèse du tryptophane chez Bacillus subtilis (et d autres bacilli) Ribozyme (autocatalytique) en "tête de marteau": structures secondaire et représentation 3D En rouge: le brin enzyme En bleu le brin substrat dans les virus

13 Les chromosomes, l ADN et le code génétique Chaque cellule fabrique les protéines dont elle a besoin. Pour fabriquer une protéine il faut: - Des acides aminés. - Le protocole: quels acides aminés il faut assembler et dans quel ordre. Le protocole est contenue dans l ADN Chromatine = Association protéines (histones) et ADN

14 Dans une bactérie: 1 seule molécule d'adn, 5 millions de paires de bases. Longueur totale ~ 1,5 mm ~ 5000 paires de bases Bactérie E. coli "éclatée". L'ADN s'est répandu autour de la bactérie. Dans une cellule humaine : 46 molécules d'adn Chaque molécule d'adn s'enroule autour des protéines (histones) et forme un chromosome. Un chromosome = une molécule d'adn et les protéines sur lesquelles elle s'enroule. ADN Histones L'ensemble des chromosomes forme la chromatine

15 Le code génétique ADN = information CODÉE = code génétique Regroupant les 4 bases par trois:64 (4 3 ) combinaisons Dans la cellule, chaque groupe de trois nucléotides désigne un acide aminé: Un segment d'adn portant toute l'information nécessaire pour la synthèse d'une protéine = gène Ex. gène de l insuline gène du collagène

16 Le code génétique (déchiffré entre 1960 et 1964) AAA Phénylalanine AGA Sérine ATA Tyrosine ACA Cystéine AAG Phénylalanine AGG Sérine ATG Tyrosine ACG Cystéine AAT Leucine AGT Sérine ATT STOP ACT STOP AAC Leucine AGC Sérine ATC STOP ACC Tryptophane GAA Leucine GCA Proline GTA Histidine GCA Arginine GAG Leucine GCG Proline GTG Histidine GCG Arginine GAT Leucine GCT Proline GTT Glutamine GCT Arginine GAC Leucine GCC Proline GTC Glutamine GCC Arginine TAA Isoleucine TGA Thréonine TTA Asparagine TCA Sérine TAT Isoleucine TGG Thréonine TTG Asparagine TCG Sérine TAG Isoleucine TGT Thréonine TTT Lysine TCT Arginine TAC Méthionine TGC Thréonine TTC Lysine TCC Arginine CAA Valine CGA Alanine CTA Asparagine CCA Glycine CAT Valine CGG Alanine CTG Asparagine CCG Glycine CAG Valine CGT Alanine CTT Ac. glutamique CCT Glycine CAC Valine CGC Alanine CTC Ac. glutamique CCC Glycine N.B. 64 combinaisons pour 20 acides aminés. Code dégénéré: plusieurs triplets différents peuvent coder pour le même acide aminé. Trois triplets codent pour la fin du codage: triplets STOP

17 Liquide interstitiel Cours III: Constitution de La cellule animale: Les organites, les membranes, le cytosquelette Le liquide interstitiel: Maintien de l homéostasie Structure générale d une cellule animale eucaryote

18 La membrane cellulaire Limite entre l intérieur et l extérieur de la cellule et compartimentation interne Union des cellules entre elles Échanges entre le cytosol et le liquide interstitiel Épaisseur : 7 à 8 nm Deux feuillets (au microscope électronique) Composition chimique Lipides Phospholipides Cholestérol (10% à 50% des lipides) Protéines, Glucides

19 Réticulum endoplasmique (RE) et appareil de Golgi Réticulum endoplasmique et appareil de Golgi Réseau de membranes interne à la cellule, communiquant REL (Lisse), rôle: - pour la circulation à l abri des enzymes cytosoliques - transport par de petites vacuoles d exocytose - ses citernes servent au stockage (Ca intracellulaire) REG (Granulaire): en continuité avec le REL - dans la synthèse des protéines membranaires et des protéines sécrétées. - modification chimique de substances stockées

20 L'appareil de Golgi: Replis membranaires empilés, entourés de vésicules Finition des protéines et emballage dans des vésicules Etiquetage et adressage des protéines Mitochondrie - 1µm - Nombreuses dans chaque cellule: ~10nes à ~1000ers - Siège de la respiration cellulaire => énergie pour réactions chimiques

21 Production d'énergie par respiration Matière organique + O 2 (sucre,acide gras,acides aminés) Matière inorganique + H 2 O + Énergie 1 glucose + 6 O 2 6 CO H 2 O + Énergie * Tous les glucides peuvent se transformer en glucose * La majorité des étapes de respiration ont lieu dans la mitochondrie Dans la cellule: Certaines réactions chimiques dégagent de l'énergie = réactions (exothermiques): D'autres (la plupart) en nécessitent = réactions (endothermiques) Le transfert d énergie de la respiration aux réaction endothermiques se fait par l intermédiaire de l ATP

22 Structure de l'atp Une base azotée : l'adénine Trois groupements phosphates (PO 4 ) Un sucre : le ribose = sucre à 5 carbones (pentose) La respiration d'une molécule de glucose Energie pour assembler 36 ATP Chaleur Rendement ~ 50% Cette énergie «s'accumule» dans les ATP qui se déplacent dans la cellule. Les liaisons phosphates sont faciles à défaire production d énergie

23 Cytosquelette Mécanique et dynamique du cytosquelette: 3 familles de filaments - actines - microtubules - filaments intermédiaires Maintien de la forme de la cellule, ancrage aux parois des cellules voisines, maintien de la structure interne en particulier des organites, transport vésiculaire participant au mécanisme d endocytose et d exocytose.