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
ARN de transfert
Fixation AA
Anticodon
La synthèse protéique
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 Phénylalanine AGA Sérine ATA Tyrosine ACA CystéineAAG Phénylalanine AGG Sérine ATG Tyrosine ACG CystéineAAT Leucine AGT Sérine ATT STOP ACT STOPAAC Leucine AGC Sérine ATC STOP ACC TryptophaneGAA Leucine GCA Proline GTA Histidine GCA ArginineGAG Leucine GCG Proline GTG Histidine GCG ArginineGAT Leucine GCT Proline GTT Glutamine GCT ArginineGAC Leucine GCC Proline GTC Glutamine GCC ArginineTAA Isoleucine TGA Thréonine TTA Asparagine TCA SérineTAT Isoleucine TGG Thréonine TTG Asparagine TCG SérineTAG Isoleucine TGT Thréonine TTT Lysine TCT ArginineTAC Méthionine TGC Thréonine TTC Lysine TCC ArginineCAA Valine CGA Alanine CTA Asparagine CCA GlycineCAT Valine CGG Alanine CTG Asparagine CCG GlycineCAG Valine CGT Alanine CTT Ac. glutamique CCT GlycineCAC Valine CGC Alanine CTC Ac. glutamique CCC 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.
Initiation
Elongation (en 3 étapes)
Site P
Site A
Terminaison= codon Stop
GTP
Ribozyme
Synthèse protéique
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
• Microtubulesépais et rigides, 25nm de diamètre, polymères de tubuline
• Filaments d’actineflexibles, 5 à 8 nm de diamètre, polymères d’actine
• Filaments intermédiaires10nm de diamètre, composition vatiable
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
Microtubules
Fuseau mitotique
Microtubules astraux
Microtubules polaires
Microtubules kinetochoriens
Chromatide
Kinetochore
Protéines
CentriolesCentrosome
Microtubules
Mouvements des cilset flagelles
Actine G se polymérise en actine F
Filaments = actine F, double brin d’actine de 5 à 9 nm
Instabilité dynamique
Microfilaments
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