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Ordre des chapitres :
1–3–2–4
Chapitre 2
L’EXPRESSION DU
PATRIMOINE GÉNÉTIQUE
PLAN DU CHAPITRE
1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ?
2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN
3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE
4 – LA TRANSCRIPTION
5 – LE CODE GÉNÉTIQUE
6 – LA TRADUCTION
7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME
8 - BILAN
TD : Le transfert de l’information
1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ?
2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN
3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE
4 – LA TRANSCRIPTION
5 – LE CODE GÉNÉTIQUE
6 – LA TRADUCTION
7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME
8 - BILAN
TD : Le transfert de l’information
Qu’est-ce qu’une protéine ?
Problématique :
Qu’est-ce qu’une
protéine ?
Qu’est-ce qu’une protéine ?
Qu’est-ce qu’une protéine ?
Les protides sont les constituants du vivant.
•Acides aminés
•Polypeptides = polymères d’acides aminés
•Protéines = polypeptides fonctionnels
Les acides aminés
sont les briques du
vivant.
Il existe 20 AA
dans le monde
vivant.
Qu’est-ce qu’une protéine ?
Les acides aminés forment des chaînes polypeptidiques
Monopeptide = un seul peptide = 1 seul acide aminé
Oligopeptide = 2 à 10 peptides (dipeptide, tripeptide…)
Polypeptide = plus de 10 peptides
Une liaison peptide est une liaison entre le pôle amine d’un
1er acide aminé et le pôle acide d’un second acide aminé.
Qu’est-ce qu’une protéine ?
Le lysosyme est une protéine
constituée de 129 acides aminés.
Elle est présente dans la salive,
les larmes, les muqueuses…
Elle a un rôle antibactérien.
Sa structure primaire est
LYS-VAL-PHE-GLY-ARG…
La structure primaire d’une protéine est
l’ordre d’enchaînement des acides aminés.
Qu’est-ce qu’une protéine ?
Structure quaternaire d’une protéine
Le sang contient plusieurs millions de globules rouges (hématies)
Qu’est-ce qu’une protéine ?
Chaque hématie renferme 300 millions de pigments d’hémoglobine.
Chaque pigment est constitué de 2 chaînes alpha de 141 AA et 2
chaînes bêta de 146 AA, enfermant chacune un hème ferreux
Qu’est-ce qu’une protéine ?
Comment définir la structure quaternaire ?
Qu’est-ce qu’une protéine ?
Livre p. 52
La structure d’une
protéine est définie par
sa structure primaire et
sa structure quaternaire.
Qu’est-ce qu’une protéine ?
Protéines de structure et protéines de fonction
Livre p. 53
Qu’est-ce qu’une protéine ?
protéines de structure
mélanine (pigment de la peau)
kératine (durcisseur des poils, cheveux, ongles)
myosine (contraction musculaire)
protéines ABO (groupes sanguins)
protéines du CMH
Livre p. 53
protéines de fonction
hémoglobine (transport du dioxygène)
amylase (enzymes digestive)
insuline (hormone régulatrice de la glycémie)
certains neurotransmetteurs
Protéines de structure et protéines de fonction
1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ?
2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN
3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE
4 – LA TRANSCRIPTION
5 – LE CODE GÉNÉTIQUE
6 – LA TRADUCTION
7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME
8 - BILAN
TD : Le transfert de l’information
Relation entre protéine et ADN
Qu’est-ce qu’un gène ?
Livre p. 53
1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ?
2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN
3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE
4 – LA TRANSCRIPTION
5 – LE CODE GÉNÉTIQUE
6 – LA TRADUCTION
7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME
8 - BILAN
TD : Le transfert de l’information
Transfert de l’information
Problématique :
Où a lieu la synthèse
des protéines ?
Transfert de l’information
Zoom
Transfert de l’information
Zoom
Transfert de l’information
Transfert de l’information
Expérience d’autoradiographie
Pulse de 3 mn de
cellules acineuses de
pancréas (de cobaye)
dans un milieu
contenant de la leucine
tritiée.
Puis chasse en milieu
froid.
Prélèvements réguliers
de cellules et
autoradiographie
Transfert de l’information
Expérience d’autoradiographie
t = 0 = début du pulse
t = 3 mn
t = 10 mn
t = 40 mn
t = 120 mn
Résultats : la
radioactivité
intracellulaire
est figurée en
rouge
Transfert de l’information
Expérience d’autoradiographie
t = 0 = début du pulse
t = 3 mn
t = 10 mn
t = 40 mn
t = 120 mn
Transfert de l’information
Expérience d’autoradiographie
t = 0 = début du pulse
t = 3 mn
t = 10 mn
t = 40 mn
t = 120 mn
Transfert de l’information
Expérience d’autoradiographie
t = 0 = début du pulse
t = 3 mn
t = 10 mn
t = 40 mn
t = 120 mn
Transfert de l’information
Expérience d’autoradiographie
t = 0 = début du pulse
t = 3 mn
t = 10 mn
t = 40 mn
t = 120 mn
Transfert de l’information
Problématique :
L’ADN est le détenteur des plans de
fabrication des protéines. Il reste
dans le noyau or la synthèse des
protéines a lieu hors du noyau.
Comment se fait le transfert de
l’information ?
Expérience de nucléosynthèse
Pulse de 15 mn de
cellules acineuses de
pancréas (de cobaye)
dans un milieu
contenant de l’uridine
marquée.
Puis chasse en milieu
froid.
Prélèvements réguliers
de cellules et
autoradiographie
(voir Nathan 153-3)
Expérience de nucléosynthèse
t = 0 = début du pulse
t = 15 mn
t = 60 mn
t = 90 mn
Expérience de nucléosynthèse
t = 0 = début du pulse
t = 15 mn
t = 60 mn
t = 90 mn
Expérience de nucléosynthèse
t = 0 = début du pulse
t = 15 mn
t = 60 mn
t = 90 mn
Expérience de nucléosynthèse
t = 0 = début du pulse
t = 15 mn
t = 60 mn
t = 90 mn
Transfert de l’information
Livre p. 54
1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ?
2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN
3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE
4 – LA TRANSCRIPTION
5 – LE CODE GÉNÉTIQUE
6 – LA TRADUCTION
7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME
8 - BILAN
TD : Le transfert de l’information
La transcription
Problématique :
Comment l’ADN est
copié en ARN ?
La transcription : 1) Les ARN
Les molécules d’ARN
- sont des chaînes d’acides nucléiques
- se distinguent de l’ADN par leurs singularités
La transcription : 1) Les ARN
1) Le sucre des acides nucléiques
ADN : l’ossature du nucléotide est le
désoxyribose
ARN : l’ossature du nucléotide est le ribose
La transcription : 1) Les ARN
2) Les bases azotées des acides nucléiques
ADN : A – T – G – C
Adénine  d-Adénosine
Thymine  d-Thymidine
Guanine  d-Guanosine
Cytosine  d-Cytidine
ARN : A – U – G – C
Adénine  r-Adénosine
Uracile  r-Uridine
Guanine  r-Guanosine
Cytosine  r-Cytidine
La transcription : 1) Les ARN
3) La structure caténaire
[Nathan
p.55
doc. 3b]
La transcription : 1) Les ARN
4) La taille des acides nucléiques
Les ARN sont des petites molécules en
comparaison des molécules d’ADN
formées de plusieurs millions de paires
de nucléotides
La transcription : 2) Les mécanismes
Un gène comprend une unité de transcription encadrée par
un promoteur et un signal d’arrêt.
La transcription : 2) Les mécanismes
L’ARN polymérase se fixe sur l’ADN lorsque le
promoteur est démasqué
La transcription : 2) Les mécanismes
La transcription est orientée 3’ 5’
Le sens est imposé par le promoteur.
La transcription : 2) Les mécanismes
La chaîne d’ARN est rejetée en dehors de l’ARN
polymérase.
La transcription : 2) Les mécanismes
La transcription se poursuit jusqu ’au signal d’arrêt.
La transcription : 2) Les mécanismes
[Nathan
p.59
doc.3a]
La transcription : 2) Les mécanismes
Livre p. 55
La transcription : 2) Les mécanismes
1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ?
2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN
3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE
4 – LA TRANSCRIPTION
5 – LE CODE GÉNÉTIQUE
6 – LA TRADUCTION
7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME
8 - BILAN
TD : Le transfert de l’information
Le code génétique
Problématique :
L’ARN porte un message codé en séquences
nucléotidiques alors que la protéine est
constituée de séquences polypeptidiques.
Quel est le système de
correspondance?
Le code génétique
Le code génétique
Message codé
Code :
A=1
B=2
C=3
…
Message traduit
RENDEZ-VOUS…
Le code génétique
AUGCACUGU…
Message codé
en acides nucléiques
Code
Code :Génétique
A=1
B=2
C=3
…
Message traduit méthionine-histidine-cystéine…
RENDEZ-VOUS…
en acides aminés
Le code génétique
est le système de correspondance entre les
suites nucléotidiques de l’ARN et les suites
d’acides aminés de la protéine fabriquée.
Le code génétique
Livre p. 56
Le code génétique
Le code génétique
Livre p. 57
1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ?
2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN
3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE
4 – LA TRANSCRIPTION
5 – LE CODE GÉNÉTIQUE
6 – LA TRADUCTION
7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME
8 - BILAN
TD : Le transfert de l’information
La traduction
La traduction
On distingue 3 phases :
•L’initiation
•L’élongation
•La terminaison
La traduction
La traduction
Les polysomes sont des unités de fabrication de polypeptides
La traduction
Livre p. 59
La synthèse d’une chaîne polypeptidique se réalise dans le
cytoplasme au niveau des ribosomes assemblés sur un brin
d’ARNm (au niveau d’un polysome)
La traduction
Livre p. 58
La traduction
Livre p. 58
La traduction
1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ?
2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN
3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE
4 – LA TRANSCRIPTION
5 – LE CODE GÉNÉTIQUE
6 – LA TRADUCTION
7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME
8 - BILAN
TD : Le transfert de l’information
Du Génome au protéome
Livre p. 60
Problématique :
Alors que le génome humain
comporte environ 22 000 gènes, le
protéome est beaucoup plus
important.
Comment est-ce possible?
Qu’est-ce que le génome ? Qu’est-ce que le proténome ?
Du Génome au protéome
Livre p. 60
L’ADN est copié en pré-ARNm, lequel subit une
maturation.
Du Génome au protéome
Exemple de la bêta-globine.
Livre p. 60
Du Génome au protéome
Du Génome au protéome
Livre p. 60
Les gènes sont morcelés (on parle aussi de gènes « mosaïque »)
Du Génome au protéome
Livre p. 61
Un ARNm
n’est pas
toujours
formé des
mêmes exons
codants.
Les gènes
subissent un
épissage
alternatif.
Un gène peut être transcrit et ensuite épissé mais de façon alternative
(selon l’instant ou la cellule où il s’exprime par exemple).
Ainsi un même gène peut être à l’origine de plusieurs protéines.
Du Génome au protéome
Livre p. 61
Du Génome au protéome
3 exemples d’épissages alternatifs…
Livre p. 61
1 – QU’EST-CE QU’UNE PROTÉINE ?
2 – RELATIONS ENTRE PROTÉINE ET ADN
3 – LE TRANSFERT DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE
4 – LA TRANSCRIPTION
5 – LE CODE GÉNÉTIQUE
6 – LA TRADUCTION
7 – DU GÉNOME AU PROTÉOME
8 - BILAN
TD : Le transfert de l’information
Bilan
Bilan
Livre p. 66
Bilan
Livre p. 65
1970
à
1980
Bilan
Livre p. 65
1970
à
1980
2001 – séquençage de l’ADN humain
Bilan