Transcript Le cytosol - Morgane Gorria

Biologie cellulaire
IUT du Havre
HSE1
2007-2008
Morgane Gorria
Le cytosol
•
•
•
•
•
Tout ce qui n’est pas organites celulaires
Riche en eau et sels minéraux
Contient 20-50% des protéines
Contient ARN, lipides, glucides, nucléotides
Siège de la production/dégradation des
protéines
• Siège de la glycolyse, productice l’ATP
La synthèse protéique
Fixation AA
ARN de transfert
Anticodon
Des ARN aux protéines : le code génétique
• ADN = information sous forme CODÉE = code génétique
• Identique pour tous les êtres vivants
• Vingt acides aminés
essentiels pour la vie.
• Les AA sont des
molécules carbonées
comprenant une
fonction amine et une
fonction acide
carboxylique.
On veut coder 20 acides aminés avec 4 nucléotides
Si on attribue un acide aminé à chaque
couleur, on peut désigner uniquement 4
acides aminés
En regroupant les acides aminés par
2, on peut coder 42 = 16 acides
aminés
En les regroupant par 3, on peut coder
64 (43) acides aminés différents
Les 20 acides aminés peuvent donc être codés grâce à
des codons de 3 nucléotides
Le code génétique (déchiffré entre 1960 et 1964)
AAA
AAG
AAT
AAC
GAA
GAG
GAT
GAC
TAA
TAT
TAG
TAC
CAA
CAT
CAG
CAC
Phénylalanine
Phénylalanine
Leucine
Leucine
Leucine
Leucine
Leucine
Leucine
Isoleucine
Isoleucine
Isoleucine
Méthionine
Valine
Valine
Valine
Valine
AGA
AGG
AGT
AGC
GCA
GCG
GCT
GCC
TGA
TGG
TGT
TGC
CGA
CGG
CGT
CGC
Sérine
Sérine
Sérine
Sérine
Proline
Proline
Proline
Proline
Thréonine
Thréonine
Thréonine
Thréonine
Alanine
Alanine
Alanine
Alanine
ATA
ATG
ATT
ATC
GTA
GTG
GTT
GTC
TTA
TTG
TTT
TTC
CTA
CTG
CTT
CTC
Tyrosine
Tyrosine
STOP
STOP
Histidine
Histidine
Glutamine
Glutamine
Asparagine
Asparagine
Lysine
Lysine
Asparagine
Asparagine
Ac. glutamique
Ac. glutamique
ACA
ACG
ACT
ACC
GCA
GCG
GCT
GCC
TCA
TCG
TCT
TCC
CCA
CCG
CCT
CCC
Cystéine
Cystéine
STOP
Tryptophane
Arginine
Arginine
Arginine
Arginine
Sérine
Sérine
Arginine
Arginine
Glycine
Glycine
Glycine
Glycine
Trois codons STOP – Un codon START
Code redondant (dégénéré) : plusieurs triplets
différents peuvent coder pour le même acide aminé.
64 codons – une trentaine d’ARNt – 20 acides aminés.
Elongation (en 3 étapes)
Synthèse protéique
Site P
Initiation
Site A
Ribozyme
GTP
Terminaison
= codon Stop
Traduction cytoplasmique
Dans le cytoplasme, les
polyribosomes fournissent les
protéines du cytoplasme
et du noyau.
300 aa / 20 sec
Traduction associée au RER:
translocation dans la lumière du RER
Les protéines
• Présentes chez tous les organismes
vivants et les virus.
• Présentes dans tous les compartiments
cellulaires et les membranes.
• Rôle essentiel dans le fonctionnement
cellulaire.
• Synthétisées dans le cytoplasme et le
réticulum endoplasmique granuleux.
• Macromolécules constituées de longues
chaînes d’acides aminés liés par des
liaisons peptidiques et repliées dans
l’espace
Structure 3D de l’insuline
Structures des protéines
Structure primaire = séquence des acides aminés
Structure secondaire = repliement local d’une protéine (en hélices α et/ou
feuillets β)
Structure tertiaire = repliement dans l’espace, structure 3D
Structure quaternaire = polymères
Les manipulations génétiques
Le code génétique est le même pour tous les êtres
vivants.
Un même gène donnera toujours la même protéine, peu
importe l'espèce de l'individu.
On peut introduire un gène d'une espèce dans une
autre espèce = génie génétique
Ex. production d'insuline humaine par une bactérie :
On prélève le gène de l'insuline humaine et on l'introduit
dans le plasmide d'une bactérie.
Plasmide = petite boucle d’ADN présente dans certaines bactéries
On extrait les plasmides
de bactéries
Une enzyme ouvre
les plasmides
On extrait ou on
synthétise le gène
à greffer
On mélange des copies
du gène et des
plasmides. Une
enzyme fusionne les
brins d'ADN
Les plasmides sont
réintroduits dans des
bactéries
Le gène est
reproduit quand la
bactérie se reproduit
Exemples: bactéries qui synthétisent :
• Insuline
• Facteurs de coagulation
• Hormone de croissance
• Enzymes pouvant métaboliser certains polluants
(pétrole par exemple)
• Protéines synthétiques qui n'existent pas dans la
nature
• ETC.
On peut aussi modifier les êtres pluricellulaires:
Végétaux:
Le gène est introduit dans
une cellule isolée.
Cette cellule est multipliée
en éprouvette pour former
un nouvel individu (cloning).
Animaux:
Le gène est introduit dans
un ovule fécondé.
L'ovule fécondé est
implanté dans l'utérus
d'une mère porteuse.
Plantes résistantes aux insectes.
Résistantes aux herbicides.
Résistantes au gel.
Fruits et légumes qui se conservent plus longtemps.
Nouvelles saveurs.
Plantes plus riches en certains éléments nutritifs
(vitamines par exemple).
ETC.
La glycolyse et la production d’ATP
Une phase consomatrice d’énergie - Une phase productrice d’énergie
Bilan : 1 glucose → 2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH,H+
En présence d’oxygène : le pyruvate
permet la production d’ATP dans la
mitochondrie
En absence d’oxygène : le NADH permet la
production d’éthanol (fermentation alcoolique)
ou de lactate (fermentation lactique)
Le cytosquelette
• réseau de filaments
• dans toutes les cellules eucaryotes
• très organisé et en perpétuelle évolution
• rempli de nombreuses fonctions
• maintient/modification de la forme des cellules
• mouvement des organites dans le cytoplasme
• déplacement des cellules
• division cellulaire
•…
Le cytosquelette
• Microtubules
épais et rigides, 25nm de diamètre, polymères de tubuline
• Filaments d’actine
flexibles, 5 à 8 nm de diamètre, polymères d’actine
• Filaments intermédiaires
10nm de diamètre, composition vatiable
Microtubules
Polymère de tubulines α et ß alignés en protofilament
13 protofilaments forment 1 microtubule
1 microtubule = tube creux et rigide de 25 nm de diamètre
Microtubules
Instabilité dynamique
Stabilisation par des protéines MAP d’assemblage
Microtubules
Transport grâce aux protéines MAP motrices
les kinésines transportent vers l'extrémité positive (+)
les dynéines transportent vers l'extrémité négative (-)
Microtubules
Fuseau mitotique
Microtubules astraux
Microtubules polaires
Microtubules kinetochoriens
Chromatide
Kinetochore
Protéines
Centrioles
Centrosome
Microtubules
Mouvements des cils
et flagelles
Microfilaments
Actine G se polymérise en actine F
Filaments = actine F, double brin d’actine de 5 à 9 nm
Instabilité dynamique
Microfilaments
Structure de la cellule (microvillosités)
Mouvements des vésicules le long des microfilaments, médiés par une
protéine, la myosine I ; mouvements entre filaments médiés par la myosine II.
Microfilaments
Microfilaments
Microfilaments
Filaments intermédiaires
• diamètre de 8-10 nm ; plus stables que microtubules et
microfilaments
• polymères de polypeptides, avec zone centrale très concervée
• monomères s’enroulent en homo- ou hétéro-dimères
• dimères s’associent en protofilaments
• protofilaments d’associent par 8 en filament intermédiaire
Filaments intermédiaires
• Lamines, dans le noyau (face nucléoplasmique de la
membrane interne
• Kératines, assurent le soutien des cellules épithéliales
• Neurofilaments, intervienent dans la croissance des axones
et la vitesse de transmission de l’influx nerveux
Elements du cytosquelette d'une cellule eucaryote.
Bleu : noyaux. Vert : microtubules. Rouge : actine