T. AL ANI Département Informatique ESIEE-PARIS

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1 Glossaire Mirobiologie T. AL ANI Département Informatique ESIEE-PARIS

2 Aide Déoxy-Ribonuléique (ADN) (Deoxy-RiboNulei Aid (DNA)) Une grosse moléule du noyau de la ellule. Le ADN est onstruite omme une éhelle, dont les montants se déroulent de façon à former une sorte de spirale «double hélie». Les hélies sont onstituées de brin longs qui tournent autour d un axe ommun. Chaque brin est formé de la suession régulière de nuléotides omposés d un sure, appelé déoxyribose (deoxyribose), du phosphore (phosphate groupe) et une des quatre bases (bases) sous forme d anneaux. 2

3 Aide Déoxy-Ribonuléique (ADN) (Deoxy-RiboNulei Aid (DNA)) (suite) Les quatre bases : Alphabet du ode génétique base purine (purine bases) : Adenine (A), Guanine (G) base pirimidine (pyrimidine bases) : Cytosine (C), Thymine (T). 3

4 Kilobase (kb) (kilobase) unité orrespondant à paires de bases d'adn. Note : Dans ette aeption, kilobase est un synonyme de kilopaires de bases (kbp). 4

5 Génome (Genome) La totalité d information sur l ADN. Pour l être humain, le génome onsiste de 3x10 9 de deux nuléotides ou paires de bases (bp). 5

6 Complémentarité (Complementarity) Les bases des deux brins sont faiblement ouplées (weakly bounded) par des bonds d hydrogène sous forme de paires omplémentaire haune de la forme CG ou AT (base pairing). Les haînes possède une «diretionnalité» (diretionality) (de 5 (phosphate) au 3 (sure)), et la séquene de bases sur une haîne détermine la séquene sur l autre, par la règle de omplémentarité. L ordre linéaire des nuléotides détermine l information génétique. 6

7 Aide aminé (Amino aid) Un aide aminé est une séquene de 3 bases suessives (triplet). 7

8 Codon (Codon) Cei est l ordre des bases dans un triplet. 8

9 Gène (Gene) Cei est le segment d ADN ontenant les triplets (aides aminé). Les gènes sont transmis à haque ellule fille. Les gènes sont transmis par les parents d une génération à une autre. 9

10 Allèles (Alleles) Il existe un gène assoié qui peut exister de deux versions, appelé allèles. Un individu possède deux opies du gène pour un trait. Si les deux opies sont les mêmes allèles l individu est (homozygous) pour le trait, autrement heterozygous. Des variations dans la séquene d un gène rée des allèles et des mutations différents. 10

11 Protéines (Proteins) Des substanes himiques fondamentales qui sont utilisés pour onstruire un organisme vivant : séquene d aides aminé (triplets). Ces larges moléules déterminent les propriétés physiques et himiques de la ellule. Un protéine est onstruit par une olletion d un grand nombre de moléules plus petites appelées aides aminés (amino aid). 11

12 Synthèse de protéine (Synthesis of Proteins) L assemblage des haînes d aides aminés pour onstruire le protéine se a lieu dans le ytoplasme. Le onduteur de ette opération, le ADN, réside dans le noyau et il est relativement himiquement inerte. Ainsi un autre aide nuléique appelé Aide Ribo Nuléique (ARN) (Ribo Nulei Aid (RNA) est un élément entral au proessus par lequel les gènes dirigent la prodution du protéine. 12

13 Aid Ribo Nuléique (ARN) (Ribo Nulei Aid (RNA)) L ARN est omme l ADN sauf que le sure déoxyribose est remplaé par le ribose. Les quatre bases : Alphabet du ode génétique base purine (purine bases) : Adenine (A), Guanine (G) base pirimidine (pyrimidine bases) : Cytosine (C), Urail (C) à la plae de Thymine (T). Le ARN ontient un seul brin. 13

14 Chromosomes (Chromosomes) Strutures onstituées essentiellement d un moléule ADN très long et ses protéines assoiés, présents dans toutes les ellules des êtres vivants et qui assurent la transmission d une partie ou toutes des aratères héréditaires d un organisme. Spéialement observés dans les ellules des plantes et des animaux pendant la phase de division ellulaire (mitosis ou meiosis). 14

15 Cellules Haploïdes (Haploid Cells) Ce sont les ellules possédant un ensemble de hromosomes, omme dans la ellule de spermatozoïde ou un batérie. 15

16 Cellules Diploïdes (Diploid Cells) Ce sont les ellules possédant deux ensembles de hromosomes homologues, et ainsi possédant deux opies de haque gène. 16

17 Chromatine (Chromatin) Un omplexe d ADN, de protéines histones*, nonhistone qui se trouvent dans le noyau d une ellule euaryote. Les hromosomes sont onstruits à partir du hromatine. * histone: un élément d un groupe de petites protéines abondantes, rihe en arginine et lysine. 17

18 ADN omplémentaire (ADN) (Complementary DNA (DNA)) ADN simple brin, qui est une opie d'un ARN obtenue par une transription inverse. Note : L'ADN double brin résulte de la opie du premier brin par une ADN polymérase. 18

19 Répliation de l ADN (DNA Repliation) Proessus par lequel sont produites des opies d ADN : il a un rôle fondamental dans la division ellulaire. 19

20 Fourhe de répliation (Repliation fork) Région où les 2 brins de l'adn parental se séparent pour former une fourhe permettant ainsi leur répliation. 20

21 Transversion (Transversion) Mutation au ours de laquelle une base purique est remplaée par une base pyrimidique, ou vie versa. Par exemple la mutation de la séquene nuléique: Séquene d origine: A G C C T A A G T Séquene après mutation : T C A G G A C T A Transversions (*): * * * * * * * 21

22 Transition (Transition) Mutation au ours de laquelle une base purique est remplaée par une autre base purique ou une base pyrimidique est remplaée par une autre base pyrimidique. Par exemple la mutation de la séquene nuléique: Séquene d origine: A G C C T A A G T Séquene après mutation : G A T C C A A A A Transversions (*): * * * * * 22

23 Télomères (Transition) Les télomères ont pour fontion de stabiliser les hromosomes (les moléules d'adn linéaires sont rapidement dégradées), de lier les hromosomes à l'enveloppe nuléaire et d'éviter le raourissement des extrémités des hromosomes à la répliation. Ces télomères sont onstitués d'un motif d'une dizaine de nuléotides, répété sur quelques dizaines de kilobases. 23

24 Rappel des génétiques lassiques (suite) Rappel des génétiques lassiques Chromosomes Un hromosome au début du yle d une ellule, dans la phase G1, est un seul long segment et il représente un long ADN double hélies. Centromère (entromère) une branhe ourte «p» une branhe longue «q» 24

25 Rappel des génétiques lassiques (suite) Gènes et Phénotypes Gène : une unité fontionnelle de l héritage, qui orrespond habituellement à un segment d ADN odant pour une seule protéine. Génome : l ensemble entier de gènes d un organisme. Lieu (lous) : l emplaement du gène dans le génome allèles : des formes possibles d un gène 25

26 Rappel des génétiques lassiques (suite) Gènotype et Phénotypes Gènotype : l ensemble spéifique des allèles formant le génome d un individu. Phénotype : le aratère visible d un individu. 26

27 Rappel des génétiques lassiques (suite) homozygous A/A phénotype 1 Wild-type : le type normal qui se produit naturellement hetrozygous a/a phénotype 1 homozygous a/a phénotype 2 Mutant : il est différent de «Wild-type» à ause des Allèle A est dominant (par rapport à a); allèle a est modifiations génétiques réessif (reessive) (par rapport à A) (mutation) 27

28 Rappel des génétiques lassiques (suite) Chromosomes Un hromosome au début du yle d une ellule, dans la phase G1, est un seul long segment et il représente un long ADN double hélies. Centromère (entromère) une branhe ourte «p» une branhe longue «q» Un hromosome à la fin du yle d une ellule, dans la phase «metaphase»; il est doublé et ondensé, onstitué de deux soeurs identiques de hromatides (haune ontient un ADN double hélies) attahées au entromère. Branhe ourte «p» branhe longue «q» 28

29 Rappel des génétiques lassiques (suite) Chromosomes (suite) Un ensemble de hromosomes diploide normales, dans la phase de diffusion «metaphase». Dans et exemple shématisé il y a deux pairs d autosomes (hromosomes hérités symétriquement de deux parents, quelque soit le sex) et dex hromosomes de sexes : un X de la mère et un Y du père. Le nombre et les types des hromosomes de sexe et leur rôle dans le détermination du sexe et les paires d autosomes sont variables d une lasse d un organismes à une autre. Autosomes maternel 1 maternel 2 paternel 1 paternel 2 Y X Chromosomes de sexe 29

30 Rappel des génétiques lassiques (suite) Le yle haploid-diploid de la prodution sexuelle Pour la simpliité, le yle est shématisé uniquement pour un paire de hromosome/ hromosome. mère père Diploïde MEIOSIS Haploïde ovule SEXUAL FUSION (FERTILISATION) Diploïde spermatozoïde Chromosome paternel zygote Chromosome maternel 30

31 Rappel des génétiques lassiques (suite) Myosis et Reombinaison génétique Plus grande la distane entre deux lieux (loi), plus grande la hane qu ils se re-ombinent par «rossing-over» à Chromosome maternel A B Chromosome paternel a b Deux hromosomes dans la ellule de germe diploïde génotype AB/ab Génotype Ab Myosis et reombinaison l emplaement entre eux. Si les hromosomes se re-ombinent à x% de gamètes, ils sont dites séparés par une distane de «x map» unités (ou x hromosomes). Génotype ab Des gamètes haploïdes (ovule ou spermatozoïde) A b Emplaement de «rossing-over» a B 31

32 Rappel des génétiques lassiques (suite) Types de mutations mutation pontuelle (point mutation) : mutation portant sur une seule base (substitution, addition ou délétion). Note : On distingue deux lasses de mutations pontuelles : elles ne modifiant qu'un seul odon et elles modifiant le adre de leture. Inversion (inversion) : inverser un segment d un hromosome. délétion (deletion) : supprimer un segment d un hromosome. Transloation (transloation) : asser un segment d un hromosome et l attaher à un autre. 32

33 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations Mutation déphasante (déalage du adre de leture) (reading frameshift, frameshift mutation) Mutation provoquée par des délétions ou des insertions qui ne sont pas des multiples de trois paires de bases, e qui hange le adre de leture*. * adre de leture (reading frame) : Le adre de leture définit quel ensemble de 3 nuléotides est lu omme odon. Il est déterminé par le odon d'initiation AUG et par le odon de terminaison. 33

34 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation létale (lethal mutation) Ce type de mutation provoque la mort prématurée de l organisme en développement. 34

35 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation onditionnelle (onditional mutation) Mutation ne s'exprimant que sous ertaines onditions (onditions restritives) (restritive onditions). Dans d autres onditions (permissive onditions), l effet du mutation n est pas remarqué. Ces mutations provoquent des effets phénotypiques. Les mutations létales ne peuvent exister à l'état homozygote dans une ellule que sous forme onditionnelle, par exemple si elles ne s'expriment qu'à ertaines températures. 35

36 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation ave perte de fontion (loss-of-funtion mutation) Cette lasse de mutations, qui est la plus répondue, réduis ou abolis l ativité du gène. Ces mutations sont d habitude réessives - l organisme peut d habitude fontionner normalement à ondition aussi longtemps que l organisme garde une opie normale de e gène. 36

37 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation nulle (null mutation) Cette lasse de mutations abolis omplètement l ativité du gène. Mutation ave gain de fontion (gain-of-funtion mutation) Cette lasse dominante de mutation augmente l ativité du gène ou le rend atif dans des ironstanes non appropriées. 37

38 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation dominante négative (dominant negative mutation) Cette lasse de mutation agit ativement en bloquant l ativité du gène provoquant ainsi un phénotype ave perte de fontion même en présene d une opie normale du gène. Ce phénomène se produit quand le produit du gène mutant interfère ave la fontion de produit normal du gène. 38

39 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Suppression intragénique (intrageni suppression) Effet d'une mutation de ompensation à l'intérieur du gène muté, qui restaure son ativité. La seonde mutation touhe le même gène que la première, mais en un site différent. 39

40 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Suppression extragénique (extrageni suppression) Réupération d'une fontion perdue grâe à une seonde mutation loalisée sur un autre gène que la mutation initiale. 40

41 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation réverse (suppressor mutation) Cette lasse supprime l effet phénotypique d une autre mutation, ainsi l organisme à mutation double apparaît normal. Elle peut résulter d'une réversion vraie ou d'une suppression intragénique ou extragénique. 41

42 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation onstitutive (onstitutive mutation) Mutation qui abolit la régulation normale d'un gène, rendant son expression indépendante des onditions environnantes. Mutation de régulation (regulation mutation) Mutation affetant la régulation de l'expression d'un ou plusieurs gènes, sans en altérer la partie odante. 42

43 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation mutation faux-sens (missense mutation) Mutation qui remplae un odon spéifiant un aide aminé par un odon qui en spéifie un autre. Mutation fuyante (leaky mutation) Mutation permettant une expression résiduelle du gène. 43

44 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation non-sens (nonsense mutation) Mutation qui remplae un odon spéifiant un aide aminé par un odon non-sens. * odon non-sens (odon d'arrêt, odon de terminaison, triplet nonsens) (stop odon, nonsense odon, nonsense triplet) Triplet qui signale la fin d'un message génétique sur un ARNm. Note : 1. Les odons non-sens ne orrespondent à auun aide aminé, la tradution de l'arnm en protéine esse don à partir du odon non-sens. 2. Les odons non-sens sont le plus souvent UAA, UAG, UGA. 44

45 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation pontuelle (point mutation) Mutation portant sur une seule base (substitution, addition ou délétion). On distingue deux lasses de mutations pontuelles : elles ne modifiant qu'un seul odon et elles modifiant le adre de leture. 2. Ce type de mutation est réversible. 45

46 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation silenieuse (silent mutation) Mutation qui ne provoque auune modifiation apparente du produit du gène. Mutation somatique (somati mutation) Mutation survenant dans une ellule non germinale. 46

47 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) Mutation polaire (polar mutation) Mutation non-sens loalisée dans un des premiers istrons d'un opéron* et provoquant un arrêt de la transription. Leur effet est polaire ar les istrons* situés en aval ne sont don plus exprimés. * opéron (operon) : Unité de transription onstituée par un promoteur**, un opérateur **et un ou plusieurs gènes de struture. * istron (istron) : Région du génome qui ne porte qu'une seule information génétique transrite en ARN. Note : 1. Il existe des ARN mono - ou polyistroniques. 2. Ce terme vient de l'emploi du test is-trans utilisé, en génétique lassique, pour mettre les istrons en évidene hez les batéries. 3. Pour un ARNm, un istron orrespond à un seul polypeptide. 47

48 Rappel des génétiques lassiques (suite) Classes de mutations (suite) * * promoteur (promoter) : Séquene d'adn néessaire à l'initiation de la transription et le plus souvent située en amont de la partie transrite des gènes. ** Répresseur (promoter) : Protéine qui se lie aux séquenes régulatries de l'adn (ou de l'arn) et qui bloque ainsi respetivement la transription ou la tradution. ** opérateur (operator) : Site de l'adn auquel un répresseur se lie, pour empêher le délenhement de la transription au niveau du promoteur adjaent. 48