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Martha Chase et Alfred Hershey (1952)
0 Ils ont réalisés une expérience sur les bactériophages (des virus qui infectent les bactéries).
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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
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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
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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.
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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.
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E. coli
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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.
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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).
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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
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Les bases azotées
Purines Pyrimidines
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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.
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La réplication de l’ADN
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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`
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Étapes
0 Initiation
0 Élongation (Synthèse)
0 Terminaison
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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
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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
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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
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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)
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Initiation (2) Un complexe est formé appelé primosome entre l’hélicase et une enzyme appelée primase qui synthétise une amorce d’ARN.
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Hélicase
ARN polymérase (Primase)
Protéine SSB
Ligase
ADN polymérase III
Complexe enzymatique
ADN polymérase III ADN polymérase I
Fragment d’Okasaki
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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
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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.
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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.
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Terminaison
0 Mécanismes non encore élucidé.
0 Sites de terminaison TER où se fixe une protéine Tus qui met fin à la réplication.
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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
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ADN polymérase II
0 N’est pas encore bien éclairci
0 Pourrait intervenir dans la réparation de l’ADN lésée chimiquement
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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
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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.
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Vidéos
0 http://www.youtube.com/watch?v=oebogqrX5F4
0 http://www.youtube.com/watch?v=U8lgBVJAyzg
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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
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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)
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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
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Transcription
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Traduction
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Fonctions des protéines