Biologie Cellulaire 101-SN1-SA Chapitres 16 PDF Automne 2024

Les bases moléculaires de l’hérédité 101-SN 1 -S A - A U TOMN E 2024 SA R A H DGHYN LOU ISSA IN T 16.1 L’ADN constitue le matériel génétique (rappel) 16.2 De nombreuses protéines travaillent de concert pour la réplication et la réparation de l’ADN 16....

Les bases moléculaires de l’hérédité 101-SN 1 -S A - A U TOMN E 2024 SA R A H DGHYN LOU ISSA IN T 16.1 L’ADN constitue le matériel génétique (rappel) 16.2 De nombreuses protéines travaillent de concert pour la réplication et la réparation de l’ADN 16.3 Un chromosome est constitué d’ADN et de protéines regroupés en un complexe nucléoprotéique Questions Les nucléotides sont les unités de base de l'ADN, composées: d'un groupement phosphate (P), d'un sucre à 5C (désoxyribose) et d'une base azotée (A, C, G ou T) qui code l'information génétique. Il y a 4 types de bases azotées dans l’ADN: Purines: 1. Adénine (A) 2.Guanine (G) Pyrimidines 3. Thymine (T) 4. Cytosine (C) Les bases complémentaires se lient par des liaisons H: Adénine avec Thymine (A et T : 2 liaisons H) Guanine avec Cytosine (G et C : 3 liaisons H)  Lors de la réplication, chaque brin matrice sert de modèle pour la synthèse d'un nouveau brin, garantissant ainsi que l'information génétique est correctement copiée. Le modèle semi-conservateur a été confirmé pour les procaryotes et les eucaryotes par Matthew Meselson et Franklin Stahl  Bactérie E. Coli: ⚬ 1 chromosome circulaire ⚬ 4,6 millions pb (paires de bases, ou paires de nucléotides) ⚬ Peut copier tout son ADN, se diviser et former 2 cellules filles: Moins d’1h Humain: ⚬ 46 molécules d’ADN (1 longue molécule double brin hélicoïdale par chromosome) ⚬ Environ 6 milliards pb ⚬ Copie de l’ADN en quelques heures ⚬ Rapidité et très peu d’erreurs dans la réplication (1 par 10 milliards de nucléotides) ⚬ Plusieurs enzymes et autres protéines interviennent dans la réplication de l’ADN Si on remplaçait le texte du Campbell par les lettres du code génétique d’une cellule humaine, il faudrait imprimer environ 1400 manuels de biologie.  Origine de réplication: Courts segments d’ADN ayant une séquence nucléotidique spécifique servant de point de départ pour la réplication E. Coli : 1 seule origine de réplication (oriC: 245 paires de nucléotides avec + de paires A-T) Humain: Peut avoir jusqu’à 100 00 origines de réplication dans une cellule  Fourche de réplication: Région en forme de Y où les deux brins sont Hélicases: déroulés Enzymes qui déroulent la double hélice en rompant les liaisons hydrogène entre les bases azotés (à l’aide de l’hydrolyse d’ATP) Protéines fixatrices d’ADN monocaténaire: Enzymes s’attachant aux brins d’ADN déroulées (non appariés) et les empêchent de se réenrouler. ADN gyrase (topo-isomérase): Enzyme qui fait diminuer la tension causée par la fourche de réplication en effectuant des coupures, en faisant pivoter les brins d’ADN, pour réparer ces coupures. Primase: Enzyme synthétisant les Amorce: amorces Court segment d’ARN (et non d’ADN) de 5-10 nucléotides permettant d’amorcer la synthèse du nouveau brin  ADN polymérase(s): Enzymes catalysant la synthèse du nouveau brin en ajoutant des nucléotides à l’extrémité 3'-OH de la chaîne préexistante (ancien brin) 2 ADN Polymérases plus importantes: ⚬ ADN Pol III : Synthétise un brin complémentaire d’ADN ⚬ ADN Pol I : Remplace l’ARN des amorces par de l’ADN La vitesse d’élongation: ⚬ E. Coli : Environ 500 nucléotides par seconde ⚬ Humain: Environ 50 nucléotides par seconde Remarquez que les 2 brins de la double hélice de l’ADN son antiparallèles, donc vont dans des sens opposés ! À cause de l’ADN Pol III, les deux brins sontsynthétisésdifféremment. ADN Pol III: Brin directeur: brin synthétisé À cause de sa structure: dans le même sens que la ⚬ Peut ajouter des nucléotides fourche de réplication seulement à l’extrémité 3' d’une amorce ARN ou d’un brin d’ADN Brin discontinu: brin synthétisé en croissance en s’éloignant de la fourche de ⚬ Nouveau brin: Peut s’allonger réplication seulement dans le sens 5' 3' Àcausedel’ADNPolIII, lesdeuxbrinssontsynthétisésdifféremment. Brin directeur: brin synthétisé dans le même sens que la fourche de réplication Brin discontinu: brin synthétisé en s’éloignant de la fourche de réplication ⚬ L’élongation ne se réalise pas de manière continue : de courts segments appelés fragments d’Okazaki (ARN +ADN) sont synthétisés et ensuite reliés par une enzyme. ⚬ l’ADN Pol I remplace les nucléotides d’ARN des fragments d’Okazaki par leur équivalent en ADN ⚬ l’ADN ligase : Relier les squelettes désoxyribose-phosphate de tous les fragments d’Okazaki en un brin d’ADN continu  https://fb.watch/ukMAid96wM/ DNA Replication (Updated) (youtube.com) Réplisome: Grand complexe comprenant plusieurs enzymes et protéines responsables de la réplication de l’ADN et, ce faisant contribuent à rendre le complexe plus efficace L’ADN polymérase fait sa propre relecture pendant la réplication afin de s’assurer qu’elle n’a pas fait d’erreurs. Si un nucléotide est mal apparié, l’ADN Pol l’enlève et le remplace Les rares erreurs restantes de mésappariement des bases sont prises en charge par d’autres enzymes. L’ADN subit divers types de lésions. Elle peut subir des modifications physiques et chimiques spontanées dans des conditions normales de la cellule. Les mêmes types de protéines ou enzymes vont réparer l’ADN en corrigeant les nucléotides mal appariés. La réparation de l’ADN par excision est assurée par 1 enzyme dee découpage (Endonucléase) et 2 enzymes de remplacement (ADN polymérase et ADN ligase) Si ces changements de sont pas réparés immédiatement, ils deviennent permanents et on obtient une mutation Au fil du temps, l’ADN linéaire raccourcit à chaque réplication. L’ADN Pol peut ajouter un nucléotide seulement à l’extrémité 3'-OH. L’amorce d’ARN liée à l’extrémité 3' du brin matrice ne peut pas être remplacée par de l’ADN une fois enlevée. ⚬ car il n’y a plus d’extrémité 3' pour ajouter un nucléotide. ⚬ L’ADN Pol ne peut pas s’agripper pour ajouter d’autres nucléotides  Télomères: Séquences répétées d’ADN situées aux extrémités des molécules d’ADN. Télomère humain: séquence de 6 nucléotides répétée entre 200 et 2500 fois 2 fonctions de protection: ⚬ Protéger les gènes situées à l’extrémité d’un chromosome ⚬ Agir comme une zone tampon pour prévenir le raccourcissement des gènes de l’organisme L’ADN télomérique est plus court dans les cellules qui se sont divisées un grand nombre de fois, par exemple chez les individus âgés. Si les télomères raccourcissent avec l’âge, comment fait-on pour passer tous les gènes nécessaires aux futures générations ? Télomérase: Enzyme permettant l’élongation des télomères dans les cellules reproductrices eucaryotes. Elle restaure ainsi leur longueur originale et compense les raccourcissements successifs de l’ADN au fil des réplications. (Inactives dans les cellules adultes, mais actives dans les cellules reproductrices) (*Recherche sur le cancer) L’ADN humain déplié au complet ferait environ 2m de long Chromatine: Complexe d’ADN et de protéines (histones) tient à l’intérieur du noyau grâce à un système de compactage en plusieurs niveaux (moins condensée que les chromosomes). Régions où les gènes sont actifs. La chromatine des différents chromosomes ne s’emmêlent pas. Euchromatine (): Peu compacte. L’ADN est accessible pour la transcription des gènes Hétérochromatine: Amas irréguliers et plutôt denses -> ADN des gènes non accessibles État de densité semblable à celui d’un chromosome, présente même hors mitose. Typiques des centromères, des télomères et une partie du chromosome Y chez les mammifères. Chromosomes: structures d’ADN très denses, condensées à leur maximum État requis lors de la mitose Les gènes sont inaccessibles pour la transcription C’est une structure dynamique qui est condensée, relâchée. modifiée et remodelée au besoin pour différents processus cellulaires tels que la mitose, la méiose et l’activité génique