Stage de Pré-Rentrée de Biochimie Chapitre 3 : Biologie Moléculaire Cours 30 août 2013 1
Les acides nucléiques Il existe plusieurs types d'acides nucléiques, mais essentiellement deux vont nous intéresser, l'acide DésoxyriboNucléique (ADN, ou DNA), et l'acide RiboNucléique (ARN, ou RNA). Ils sont composés d'un enchaînement d'unités appelées nucléotides. Ces nucléotides sont composés d'un sucre (le Ribose pour l'arn, et le Désoxyribose pour l'adn), d'une base azotée, et d'un phosphate. 30 août 2013 2
Les bases azotées On distingue deux grands types de bases : -Les bases puriques -Les bases pyrimidiques Ces bases peuvent s'apparier entre elles, via des liaisons hydrogènes, dans le cas d'un Acide Nucléique double brin par exemple. Ainsi, l'adénine s'appariera avec la Thymine (dans l'adn), ou l'uracile (dans l'arn), par deux liaisons hydrogènes. La guanine, à la cytosine, par trois liaisons hydrogènes. 30 août 2013 3
Les bases Puriques L'Adénine La Guanine 30 août 2013 4
Les bases Pyrimidiques L'Uracile La Thymine La Cytosine 30 août 2013 5
Les Liaisons entre les structures Les différentes structures d'un nucléotide sont liées entre elles par différentes liaisons : -Une liaison N-osidique, entre un azote de la base, et le carbone 1' de l'ose. -Une liaison ester entre le carbone 5' de la base, et le premier phosphate. -Une liaison anhydride d'acide, entre les phosphates 30 août 2013 (non représentée sur ce 6 schéma)
Quelques notions de nomenclature Un NuléoSide est une base reliée à un ose. Ils se nomment, (désoxy-)adénosine, (d-)thymidine, (d-)guanosine, (d- )cytidine et uridine. On peut ainsi avoir des nucléosides reliés à un, deux ou trois phosphates (respectivement, mono, di, et tri phosphate). Un NucléoTide, c'est une base, un ose, et un ou plusieurs phosphates. Ils se nomment, (d-)adenylate, (d-)guanilate, (d-)cytidilate, Uridilate, et (d-)thymidylate. 30 août 2013 7
Les liaisons entre nucléotide Les Acides Nucléique étant constitués d'un enchaînement de nucléotides, ils doivent pouvoir se lier entre eux. Ainsi, chaque nucléotide est lié au suivant par une liaison ester entre l'alcool porté par son carbone 3', et le phosphate du nucléotide suivant. On parle de liaison phosphodiester. 30 août 2013 8
Les liaisons entre nucléotides On a deux extrémités libres, une à chaque bout du brin d ADN/ARN. -La première correspondant au Nucléotide dont le phosphate n'est lié à aucun autre nucléotide, est nommé extrémité 5'. -La seconde, correspond au Nucléotide dont la fonction alcool n'est pas estérifiée avec un autre Nucléotide. Elle se nomme extrémité 3'. Par convention, le sens de lecture d'un Acide Nucléique est de 5' vers 3'. 30 août 2013 9
Les différences entre ADN et ARN Plus long ADN Il est «double brin», c'est à dire composé de deux brins complémentaires. L'ose de ses bases est le désoxy-ribose. Il y a de la Thymine mais pas d Uracile. Plus court. Simple brin ARN L'ose de ses bases est le ribose. Il n y a pas de Thymine, mais des Uraciles à leur place. 30 août 2013 10
Les gènes Un gène est une séquence de l'adn dont l'expression permet in fine la création d'une protéine Cette expression est divisée en deux étapes : -La Transcription, qui correspond à la synthèse (par l'arnpolymérase II) d'un ARNm comprenant la séquence nécessaire à la création d'une protéine -La Traduction, qui correspond à la traduction de l enchaînement des nucléotides de l'arnm en séquence d'acides Aminés par les ribosomes cytoplasmiques. (On ne traitera que la transcription lors de ce cours) 30 août 2013 11
Le brin sens, et le brin anti-sens L'ADN étant double brin, et le gène étant un «morceau» d'adn, on a donc une séquence sur chaque brin. -On appelle le brin sens, le brin contenant l'information génétique. Autrement dit, la séquence de nucléotide nécessaire a la création d'une protéine, et dont la séquence sera «recopiée» dans l'arnm. -Le brin antisens, est le brin complémentaire du brin sens. C'est celui qui servira de matrice à la création de l'arnm. 30 août 2013 12
La transcription Elle est divisée en trois étapes : L initiation L Élongation La Terminaison (oui, cette diapo est vide u_u ) 30 août 2013 13
L'initiation En amont des premiers nucléotides transcrits se trouvent des séquences non codantes, permettant la régulation de cette transcription. On y trouve en particulier le promoteur du gène, dont les deux principaux éléments sont : La boite TATA, située environ 30 nucléotides avant le premier nucléotide transcrit sur le brin sens. Elle est constituée par la même séquence (TATATA) sur les deux brins. La boite CAAT, située environ 80 nucléotides avant le premier transcrit sur le brin sens. Elle est donc en amont de la boite TATA sur le brin sens. 30 août 2013 14
L'initiation Les séquences d'adn permettant la régulation de cette étape sont les facteurs cis-régulateurs. Elles fixent les facteurs trans-régulateurs, qui sont des protéines. Le premier facteur trans-régulateur est TFIID. Il se fixe à la boite TATA, sur les deux brins. D'autres facteurs vont ensuite se fixer, et former ainsi le complexe d'initiation de la traduction. (vous le verrez de manière plus détaillée dans le cours cette année) La transcription débute une fois que ces facteurs transrégulateurs sont fixés, et commence une vingtaine de nucléotides (avant)après la boite TATA sur le brin 30 août 2013 15 (anti)sens.
L'élongation et la terminaison Après l'initiation, la RNA-Polymerase 2, va ajouter les nucléotides (complémentaires du brin anti-sens), les uns après les autres, consommant deux liaisons riches en énergie par nucléotide inséré. La RNA-Pol2, va synthétiser le transcrit de 5' vers 3', et va donc «lire» le brin matrice de 3' vers 5'. Une fois certaines séquences rencontrées, la RNA-Pol2 va arrêter d'ajouter des nucléotides et se détacher de l'adn, cela correspond à la terminaison de la transcription. 30 août 2013 16
La maturation A la fin de sa transcription, un ARN peut subir une maturation. (pas pour tous les types d'arn, mais, pour tous les ARNm). Cette maturation comporte trois étapes : L'épissage des exons, et l'excision des introns L'ajout d'une coiffe Me-GTP (tous les ARNm la possèdent) L'ajout d'une queue poly-a (les ARNm codant pour les histones n'en possèdent pas) 30 août 2013 17
Les introns et les exons Un gène est composé du Promoteur (non transcrit), des Introns, et des Exons. Le transcrit primaire ne comporte donc que les introns et les exons. Les introns sont des séquences non traduites, se situant entre deux exons. Les exons sont des séquences qui seront gardées (en général) dans le RNAm. L'excision des introns, consiste à «couper» le transcrit primaire pour enlever les introns. L'épissage des exons, consiste à rassembler les exons entre eux (pas forcement tous, vous le verrez au cours de l'année), une fois l'excision des introns terminée. 30 août 2013 18
Merci à tous de votre attention! On se retrouve le 3 septembre, avec un cours sur le Métabolisme, et la correction des exos sur la Biologie Moléculaire! A très bientôt!!! 30 août 2013 19