Plan du cours : première partie

Transcription

1 Plan du cours : première partie Qu est ce que la biologie moléculaire? A : rappels sur le génome Les acides nucléiques Le DA circulaire La chromatine B: Les outils de la biologie moléculaire Enzymes qui coupent les acides nucléiques Enzymes qui changent les contraintes des A 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 A Dénaturation thermique des acides nucléiques Electrophorèse sur gel

2 Plan du cours : deuxième partie D : Réplication de l AD 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 AD aux protéines Comment cela a-t-il commencé?!!??

3 Du gène à la protéine

4 Du gène à l organisme

5 Décryptage d un texte en écriture hiéroglyphique

6 Structure des riboses En solution aqueuse le groupe aldehyde du ribose réagit avec un groupe hydroxyle de la même molécule pour former un cycle Furanose. H 5' CH 2 H H 5' CH 2 H 4' C H H C 3' H 2' H C H C H 1' 4' C H H C H 2' H C H C H 1' Ribose 2'-déoxyribose

7 Structure des bases L adenine L adenineest est formée formée d un d un noyau noyau purine purine dont dont le le carbone carbone 6 est est substitué substituépar par une une fonction fonctionamine Purine L uracile L uracileest est formée formée d un d un noyau noyau pyrimidine dont dont les les carbones carbones 2 et et 4 portent portent des des fonctions fonctions cétones cétones Pyrimidine La La cytosine cytosine est est formée formée d un d un noyau noyau Purine Purine dont dont le le carbone carbone 4 4 est est Substitué Substitué par par une une fonction fonction amine amine et et le le carbone carbone 2 2 par par une une fonction fonction cétone cétone H 2 6 Adenine H H 2 La La guanine guanineest est formée formée d un d un noyau noyau purine purine dont dont le le carbone carbone 2 est est substitué substituépar par une une fonction fonction amine amineet et le le carbone carbone 6 par par une une fonction fonction cétone cétone H 2 6 Guanine H H 2 4 H Uracile H 2 4 H 5 Thymine CH 3 La La thymine thymine : : un un noyau noyau pyrimidique pyrimidique dont dont les les carbones carbones 2 2 et et 4 4 portent portent une une fonction fonction cétone cétone mais mais dont dont le le carbone carbone 5 5 est est substitué substitué par par par par un un methyl methyl 2 H 2 4 H Cytosine

8 Structure des bases Purine Pyrimidine

9 Tautomérie des Bases Les Les bases bases sont sont sujettes sujettes à à la la tautomérisation. tautomérisation. amino amino vers vers imino imino ou ou keto keto vers vers enol enol Cette Cette tautomérisation tautomérisationentraîne des des modifications modifications du du potentiel potentiel de de formation formation de de liaisons liaisons hydrogènes hydrogènes donc donc des des possibilités possibilités d appariements d appariements Dans des conditions physiologiques les formes amino et keto ou lactam sont présentes à 99,99%.

10 Liaisons hydrogènes entre bases Les bases peuvent s associer entre elles par formation de liaisons hydrogènes. 4 3 A T ou A U G C 1 6 A T A U G 6 1 C 4 3 C 2 0 2

11 U UCLÉSIDE BASE PURIQUE U PYRIMIDIQUE + SE (RIBSE U 2'-DÉSXYRIBSE) Cytidine Uridine Les nucléosides puriques CH 3 Désoxycytidine Désoxythymidine Les nucléosides pyrimidiques Adenosine Désoxyadenosine Guanosine Désoxyguanosine

12 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

13 Conformations SY et ATI La formation de la liaison glycosidique peut Conduire à deux types de conformation : SY et ATI Le passage d une forme à l autre implique de très fortes contraintes stériques

14 UCLÉTIDE UCLÉSIDE + ACIDE PHSPHRIQUE Un nucléotide est un nucléoside lié à un acide phosphorique par une liaison ester. ucléotide monophosphate

15 ucléotides 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

16 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

17 Les acides nucléiques La chaîne d AD La chaîne d AR La polarité d une chaine d acide nucléique Conformation du brin d A Appariement des bases (règle de complémentarité) La double hélice Structure Sens de rotation L AD L AR Tableau récapitulatif de la structure des A

18 Les acides nucléiques: l AD Une chaîne (ou brin) d AD 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.

19 Les acides nucléiques: l AR La La chaîne (ou brin) d AR est formée par l l enchaînement de de ribonucléotides GMP, AMP, CMP et et UMP. reliés par des liaisons phosphodiester entre le le carbone 3 d un nucléotide et et le le carbone 5 du du suivant.

20 Polarité de la chaîne d A Extrémité Extrémité 5 5 Représentation schématique du fragment 5 - C-A-G-3 5 Phosphate C A G - 3 H Liaison Liaison phosphodiester phosphodiester Liaison Liaison phosphodiester phosphodiester Extrémité Extrémité 3 3

21 Brin d AD (sens) H-5 CGTGAATTCACG-3 H

22 Les appariements de nucléotides Vus Vus par par un un modélisateur Vus Vus par par un un chimiste

23 Brin d AD (antisens) H-5 CGTGAATTCACG-3 H

24 Règle de complémentarité

25 La double hélice d AD

26 La double hélice d AD La forme B Deux Deux chaînes chaînes hélicoïdales hélicoïdales àà rotation rotation droite droite Deux Deux chaînes polynucleotidiques à polarité inversée (antiparallèles). Pourquoi antiparallèles?

27 Hélices droites et hélices h gauches La projection d'une hélice selon son axe est un cercle Hélice droite: rotation anti horaire Hélice gauche: rotation horaire

28 Hélices droites

29 Hélice gauche

30 Hélices gauches

31 Double hélice h gauche

32 La double hélice d AD La forme B Deux Deux chaînes chaînes hélicoïdales hélicoïdales àà rotation rotation droite droite Deux Deux chaînes polynucleotidiques à polarité inversée (antiparallèles). Pourquoi antiparallèles?

33 Les sillons de l AD L AD sous forme B bserver la différence entre le grand sillon le petit sillon Intéressant pour la reconnaissance des protéines

34 L AR est est structuré en en simple brin... La chaîne d AR 5 - CAAGAGCCUAAUAACUCGGGCUAUAAACUAAGGAAU -3...qui...qui peut peut se se replier replier en en suivant suivant la la règle règle de de complémentarité complémentaritédes des bases. bases. Boucle Tige L un des éléments de structure ainsi formé, qui joue un rôle important dans les fonctions biologiques des AR, est l épingle à cheveux ( hairpin ) ou tige boucle.

35 La double hélice d AR Deux Deux chaînes chaînes hélicoïdales hélicoïdales àà rotation rotation droite droite Deux Deux chaînes polynucleotidiques à polarité inversée. (antiparallèles). Conformation A

36 Les sillons de l AR L AR sous forme A L AR sous forme A le le petit petit sillon le le grand sillon

37 Les différentes catégories d AR Les Les AR ribosomiques (rar) Les AR 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 AR. Les Les AR de de transfert (tar) rra 16S Les Les AR AR messagers messagers (mar) (mar) des des AR AR nucléaires de de petite petite taille(snar) tra snra rra 5S mra

38 Caractéristiques des formes canoniques A et B des A Forme B Forme B A ombre de paires de bases par tour 10 (10,4) 11 34Å Angle de torsion par paire de base Pas de l'hélice Å 32,7 29 Å 3,4Å Distance axiale entre les paires de bases Angle de basculement 3,4 Å voisin de 0 2,6 Å à peu près 20 Largeur des sillons Grand 11,4 Å 2,4 Å Petit 6,0 Å 11,0 Å Distance du phosphore à l'axe de l'hélice 9,3 Å 9,5 Å