II/ La transcription : synthèse d une copie d un gène

Transcription

1 II/ La transcription : synthèse d une copie d un gène 1. La synthèse des protéines se déroule dans le cytoplasme (& page 38/39) Un marquage «froid» Fluorescence L expression des gènes correspond à leur traduction en protéines Différentes expériences de marquages ont permis de localiser la synthèse des protéines Rappel : le marquage : On distingue le marquage dit 'chaud' utilisant des isotopes radioactifs qui émettent des rayonnements repérables et les marquages 'froids' qui utilisent des molécules aux propriétés fluorescentes, luminescentes. Ces dernières sont de plus en plus employées car plus pratiques. Le principe est d utiliser un élément caractéristique de la molécule (où autre) à localiser ou suivre en fonction du temps. Le marquage radioactif peut être révélé par autoradiographie (page 397) Le marquage des acides aminés, constituants des protéines, permet de monter que la synthèse des protéines se déroule dans le cytoplasme. Nous savons que l, support de l information génétique est situé dans le noyau, comment peut il commander la synthèse des protéines? L expérience de coloration avec le vert de méthyl pyronine qui colore en vert l (noyau) Et en rose l (cytoplasme +noyau) montre qu on identifie un autre acide nucléique dans le cytoplasme : l. On peut réaliser des synthèse in vitro de protéine à partir de cellules énuclées (sans noyau, donc sans ) en injectant de l On constate que l disparaît en 30 minutes symétriquement à l intégration des acides aminés dans les protéines. L induit la synthèse des protéines 2. L est synthétisé dans le noyau On réalise un marquage radioactif avec un précurseur (molécule à l origine de la synthèse de l et caractéristique de celui-ci) de l : Uracile radioactif. On visualise la radioactivité par autoradiographie : (les points noirs correspondent à la précipitation des grains d argent de la pellicule sensible sous l effet des rayonnements produits par l élément radioactif)

2 Radioactivité localisée dans le noyau au bout de 12H à puis déplacement vers le cytoplasme via les pores du noyau. 3. L : un acide nucléique (& page40/41) Nombre de chaînes Lieu de synthèse dans la cellule 2 Noyau Déplacement vers 1 Noyau Cytoplasme L Acide Ribo Nucléique est un polynucléotide, constitué - d un seul brin - de 4 nucléotides différents : A, U, C, G (U remplace T, il peut établir les mêmes liaisons hydrogène avec A, donc l appariement des nucléotides = A-U ; C-G - Dans les nucléotides, le Ribose remplace le désoxyribose C est la copie complémentaire du brin d codant du gène (séquence qui contient l information nécessaire à la synthèse d une protéine) NB : il correspond à la séquence du brin non codant mais où T est remplacé par U Brin codant Brin non codant Gène TRANSCRIPTION 4. Le mécanisme de la transcription (& page40) Schéma Brin non codant (non transcrit) Nucléotides à Brin codant (transcrit) Sens de transcription polymérase

3 L polymérase appartient à un complexe enzymatique qui se fixe sur l, au début d un gène, déroule l et l ouvre en rompant les liaisons hydrogène : les 2 brins se séparent L polymérase synthétise un en positionnant face à chaque nucléotide du brin codant, le nucléotide complémentaire. Observation microscopique de la chromatine pendant la transcription. polym.. Début Fin Schéma d interprétation 1 Gène 1 Gène Plusieurs polymérase transcrivent en même temps un gène à un gène est transcrit à une fréquence qui dépend des besoins de la cellule en la protéine dont le code est contenu dans le gène. Observation en microscopie électronique à balayage d une empreinte de l enveloppe nucléaire L enveloppe du noyau est muni de pores dont la taille permet le passage des mais pas de l Schéma de l ultrastructure du noyau Pore Réticulum Endoplasmique L enveloppe nucléaire est formée de 2 membranes séparées par un espace. Ce système de «cavités» internes se prolonge pour former le réticulum endoplasmique (dont nous reparlerons plus tard) 5. Le devenir de l (& pages 46/47) La transcription terminée, l contenant la copie d un gène ( messager = m) gagne le cytoplasme grâce aux pores présents dans l enveloppe nucléaire. Ø Doc 1 page 46 : on compare les séquences du gène de la ß globine humaine et l mature présent dans le cytoplasme (qui contient les informations nécessaires à la synthèse de la protéine) : on constate que cet contient moins de nucléotides que le gène!!!!

4 Si on compare maintenant avec l présent dans le noyau à la fin de la transcription, on voit que cet contient bien la copie (en nucléotides complémentaires) du brin transcrit! Il se passe donc quelque chose entre la transcription et le déplacement vers le cytoplasme : une partie de l est éliminé. En effet des fragments du gène ne sont pas codantes. Ø Exercice 8 page 57 La mise en contact de l présent dans le cytoplasme et le brin transcrit de l (gène) montre que l hybridation ne se fait pas sur toute la longueur du gène. Les boucles du brin d correspondent aux parties non codantes qui ont été éliminées : on parle de maturation ou encore d épissage Le brin codant est transcrit en pré-messager 1 gène Pré- messager messager Au cours de l épissage, les parties non codantes du gène transcrites en (introns) sont éliminées et l messager, mature ne contient plus que les copies codantes (exons). C est l m qui sera traduit en protéine.

5 Ø Doc 3 page 47 : comment obtenir des protéines différentes à partir d un seul gène : De plus cet épissage peut s accompagner d une recombinaison des exons : ils peuvent être assembler de façon différente donnant ainsi plusieurs protéines différentes à partir d un même pré-messager (donc à partir d un gène) : on parle d épissage alternatif. Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 1 Exons 1+ 2 Exon 2 Exon 3 Exons Ø Doc 2 page 46 : un intérêt évolutif : Avant la publication de la séquence complète de l du génome humain, au début des années 2000, on estimait le nombre de gènes à environ Aujourd hui, ce chiffre est tombé à environ , un résultat étonnant car finalement très voisin de celui d autres espèces parmi les préférées des généticiens : la souris, le poisson-zèbre ou même le simple ver nématode, qui possède également plus de gènes! En d autres termes, le nombre de gènes d un organisme vivant ne reflète pas sa réelle complexité biologique. Ce paradoxe résulte de la combinaison de plusieurs phénomènes, dont ce qu on appelle l épissage alternatif des pré-messagers, une étape fondamentale de l expression des gènes Grâce à l épissage, plusieurs protéines différentes peuvent être produites à partir d un seul gène (vers la TS à génétique des anticorps) : La définition de gène devient ainsi plus complexe! BILAN TRANSCRIPTION polymérase Acides aminés Protéine 1 Protéine 2