Martha Chase et Alfred Hershey (1952)

0 Ils ont réalisés une expérience sur les bactériophages (des virus qui infectent les bactéries).

James Watson et Francis Crick http://www.nature.com/nature/dna50/watsoncrick.pdf

0 Université de Cambridge 1953

0 Ils ont conçus des modèles à 3D de l’ADN et l’on nommé double hélice.

0 Ils ont aussi déterminé que les bases formaient des paires de bases complémentaires.

http://www.chemheritage.org/discover/online-resources/chemistry-in-history/themes/biomolecules/dna/watson-crick-wilkins-franklin.aspx

Structure

0 Double-hélice droite, composé de deux brins complémentaires.

0 Brins sont constitués d’un enchaînement de nucléotides.

0 Nucléotides composés de bases azotées, de sucres (désoxyribose) et de groupes phosphate.

0 Quatre nucléotides différents: l’adénosine, la thymine, la guanine et la cytosine

0 A est complémentaire avec T; C est complémentaire avec G

Fonctions à divers échelles

0 L’ADN stock l’information génétique dans l’enchaînement non-aléatoire de nucléotides

0 L’ADN détermine la synthèse des protéines, par l’intermédiaire de l’acide ribonucléique (ARN).

0 L’ADN transmet l’information génétique de génération en génération. Cela permet l’hérédité.

0 L’ADN est le support des variations, subissant les effets de la sélection naturelle et permettant l’évolution biologique des espèces.

Procaryotes

0 Présent dans le cytoplasme

0 En général, l’ADN est présent sous forme d’un seul chromosome circulaire superenroulé, ensuite compacté encore plus pour produire une structure hélicoïdale.

0 Certaines bactéries, comme E Coli, possèdent une partie de leur génome déportée sur un ou plusieurs plasmides.

E. coli

Eucaryotes

0 Présent dans le noyau cellulaire principalement, mais aussi dans le génome mitochondrial et le génome chloroplastique.

0 Dans le noyau, il est linéaire et est scindé en plusieurs ADN formant des chromosomes.

0 Dans le génome mitochondrial et le génome chloroplastique, l’ADN peut être linéaire, circulaire ou ramifiés.

Liaisons 5`—3` phosphodiester

0 Lien entre le phosphore d’un groupement phosphate avec deux autres molécules via 2 liens ester (donc il s’agit de deux liaisons phosphoester).

0 A—T a deux liaisons H

0 C—G a trois liaisons H

0 Les brins d’ADN sont orientés dans le sens 5` vers 3`

0 Deux brins d’une double hélice sont complémentaires et antiparallèles

Les bases azotées

Purines Pyrimidines

Taille 0 Une molécule d’ADN peut varier de mille paires de bases pour le génome le plus court à plus de 600 milliards pour le génome le plus long jamais observé (avril 2013- l’amibe Amoebia dubia).

0 Une molécule d’ADN a un diamètre d’environ 2 nm.

0 Le génome humain contient environ 3,2 milliards de paries de bases (dans les gamètes).

0 La taille du génome n’indique pas la complexité de l’organisme.

La réplication de l’ADN

Caractéristiques

0 Le brin originale s’appelle le brin parental (avancé)

0 Les deux brins parents sont antiparallèles

0 Le nouveau brin s’appelle le brin néoformé (retardé)

0 La réplication de l’ADN est un processus semi-conservateur (deux nouveaux brins hybrides)

0 La réplication de l’ADN est bidirectionnelle

0 La réplication s’effectue uniquement dans le sens

5`—3`

Étapes

0 Initiation

0 Élongation (Synthèse)

0 Terminaison

ADN polymérase

0 Attache les désoxyribonucléotides uniquement dans le sens 5` 3`

0 Ne sait pas commencer une chaine, elle ne sait qu’allonger une chaine de nucléotides

Synthétiser

Vérifier Supprimer les amorces

ARN polymérase (Primase)

0 L’ARN polymérase (ou primase) commence une chaine d’acides nucléiques par un fragment d’ARN de 4 à 12 nucléotides. Ce fragment d’ARN est appelé « amorce »

0 Les amorces d’ARN sont allongées de 5` 3` par ADN polymérase

Origine de réplication 0 L’origine de réplication chez E. coli est appelée OriC. Le locus

OriC fait 245 paires de bases. Cette séquence contient:

0 Ouverture de la chaîne par les hélicases

0 Synthèse de l’amorce par une primase

0 Reconnaissance de l’origine de réplication

0 Association des dnaA (protéines de dissociation des brins) avec l’ADN

Initiation (1) 0 dnaB (ADN hélicase) se fixe à l’hélice et le déroule en

présence d’ATP, créant des fourches de réplication

0 La protéine SSB (Single-Strand-Binding protein) s’attache aux sites détordus mais non encore copiés de l’hélice pour prévenir les enchevêchements

0 Le déroulement est également assuré par une topoisomérase, l’ADN Gyrase (introduisant des supertours négatifs)

Initiation (2) Un complexe est formé appelé primosome entre l’hélicase et une enzyme appelée primase qui synthétise une amorce d’ARN.

Hélicase

ARN polymérase (Primase)

Protéine SSB

Ligase

ADN polymérase III

Complexe enzymatique

ADN polymérase III ADN polymérase I

Fragment d’Okasaki

Élongation (1) 0 L’ADN polymérase III s’insère au niveau de la fourche de réplication et

commence la synthèse du brin complémentaire à partir de l’amorce

0 La synthèse de l’ADN se déroule dans le sens 5`—3`

0 Le brin retardé est synthétisé de façon discontinue sous forme de petits fragments appelés fragments d’Okasaki

Élongation (2) 0 L’enzyme polymérase I élimine les amorces d’ARN et resynthétise

à la place de l’ADN.

0 Les fragments d’ADN, libérés de leur amorce d’ARN et devenus contigus vont être soudé par une ligase.

Élongation (3)

0 Le brin parental forme une boucle autour de l’ADN polymérase III, produisant ainsi une inversion de sens de brin retardé. De cette façon, l’addition de nucléotides en 3` dans le sens 5` 3` pourrait se faire simultanément sur les deux brins.

Terminaison

0 Mécanismes non encore élucidé.

0 Sites de terminaison TER où se fixe une protéine Tus qui met fin à la réplication.

ADN polymérase I 0 3 fonctions:

0 La polymérisation 5` 3` pour remplacer les amorces d’ARN par un brin d’ADN et de remplir les lacunes au cours de la réplication de l’ADN

0 Fonction exonucléase

5` 3` qui va éliminer les amorces d’ADN

0 Fonction exonucléase 3` 5` qui va éliminer les nucléotides mal appariés et progresser en les remplaçant par des nucléotides corrects. Cela réduit la fréquence d’erreurs à 1 par million

Synthétiser

Vérifier Supprimer les amorces

ADN polymérase II

0 N’est pas encore bien éclairci

0 Pourrait intervenir dans la réparation de l’ADN lésée chimiquement

ADN polymérase III

0 2 fonctions: 0 Fonction polymérase

d’addition de nucléotides à l’extrémité 3`OH d’une chaine nucléotidique. C’est cette enzyme qui fonctionne aux fourches de réplication

0 Fonction exonucléase 3` 5` comme pour l’ADN polymérase I, ces enzymes sont douées d’une fonction « d’édition »

Synthétiser

Vérifier Supprimer les amorces

Réplication chez les eucaryotes

0 5 ADN polymérases minimum

0 Les chromosomes d’eucaryotes présentent à leur extrémité des séquences répétitives appelées télomères. Le brin avancé est synthétisé jusqu’au bout tandis que le brin retardé ne l’est pas, ce qui appel à une transcriptase reverse modifiée appelée télomèrase.

0 Télomèrase allonge la matrice du brin retardé à partir du bout 3`OH.

Vidéos

0 http://www.youtube.com/watch?v=oebogqrX5F4

0 http://www.youtube.com/watch?v=U8lgBVJAyzg

La dénaturation de l’ADN

0 La température de fusion des acides nucléiques comme l’ADN est la température pour laquelle 50% des molécules d’ADN sont désappariées ou dénaturées

Stabilité 0 3 facteurs:

0 Les ponts phosphate

0 Les liaisons hydrogène

0 Les réactions hydrophobes et hydrophiles 0 Sucre-Phosphate sont polaire et hydrophile

0 Bases azotées sont non-polaire et hydrophobe

H3PO4(l) + 2H2O(l) → HPO4-2(aq) + 2H3O+(aq)

RH2PO4(l) + 2H2O(l) → RPO4-2(aq) + 2H30+(aq)

La transcription et la traduction

0 La transcription est le transfert de l’information génétique de l’ADN vers une autre molécule, l’ARN

0 La traduction est un transfert d’information depuis l’ARN vers les protéines

0 L’activité des protéines détermine l’activité des cellules, qui vont ensuite déterminer le fonctionnement des organes et de l’organisme

Transcription

Traduction

Fonctions des protéines