Connaissance et technique du gne 2 Structure des

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Connaissance et technique du gène 2. « Structure des chromosomes » Biologie moléculaire et

Connaissance et technique du gène 2. « Structure des chromosomes » Biologie moléculaire et génie génétique

Chromosome et ADN chez l’homme Le génome humain contient 3 milliards de paires de

Chromosome et ADN chez l’homme Le génome humain contient 3 milliards de paires de bases répartis sur 23 paires de chromosomes. Chaque chromosome est un filament linéaire d’ADN Chaque chromosome a une longueur comprise entre 1, 7 et 8, 5 cm lorsqu’il est complètement déplié La taille totale du génome humain représente une longueur de 2 m Question : comment la cellule met 2 m d’ADN dans le noyau ?

Repliement et Compaction de l’ADN

Repliement et Compaction de l’ADN

La chromatine Observation d’une molécule d’ADN au M. E montre un structure en forme

La chromatine Observation d’une molécule d’ADN au M. E montre un structure en forme de collier de perle ceci suggère que l’ADN n’est pas « libre » dans le noyau mais complexé à d’autres molécules Le traitement des molécules d’ADN par de protéase entraîne la déstabilisation de la structure en collier de perle Protéase Ce complexe ADN-protéines est aussi appelé aussi chromatine

Compaction niveau 1: Le nucléosome est l’unité fondamentale de la chromatine qui ce répète

Compaction niveau 1: Le nucléosome est l’unité fondamentale de la chromatine qui ce répète toute les 200 pb 2 tours lévogyre L'unité structurale de base de la chromatine est le nucléosome qui est formé d'un assemblage de 8 histones (2 fois : H 2 a, H 2 b, H 3 et H 4) autour duquel s'enroule une portion d'ADN double brin de 146 paires de bases Le nucléosome est l’unité fondamentale d’empaquetage : un facteur 7 Chez l’homme on compte 3 x 107 nucléosomes par cellule

Les Histones Les histones sur des protéines très conservées chez les différentes organismes Les

Les Histones Les histones sur des protéines très conservées chez les différentes organismes Les histones sont des protéine basique riche en acide aminé de type lysine ou arginine Les histones jouent deux rôles majeurs dans les cellules: -un rôle dans la compaction de l’ADN (nucléosome) -un rôle important dans la régulation de l’expression des gènes (cours suivant)

Compaction niveau 2: La fibre chromatinienne Les nucléosomes adopte rarement une structure en perle

Compaction niveau 2: La fibre chromatinienne Les nucléosomes adopte rarement une structure en perle mais ils sont empilés Les un sur les autres grâce à l’histone H 1.

La fibre chromatinienne le modèle Solénoïde. La fibre nucléosomique se dispose selon un enroulement

La fibre chromatinienne le modèle Solénoïde. La fibre nucléosomique se dispose selon un enroulement hélicoïdal à tours contigus. Chaque tour contiendrait 6 à 8 nucléosomes d'où un taux de compaction total de l'ADN de 56 (7 x 8) environ. On parle de "super-hélice" pour ce deuxième niveau de compaction. Ainsi se constitue cette nouvelle fibre plus épaisse: la fibre chromatinienne

Compaction suite et fin http: //www. futura-sciences. com/fr/sinformer/actualites/news/t/genetique-1/d/en-video-la-physique-de-ladn_12426/

Compaction suite et fin http: //www. futura-sciences. com/fr/sinformer/actualites/news/t/genetique-1/d/en-video-la-physique-de-ladn_12426/

Structure des chromosomes

Structure des chromosomes

Remarque importante La célèbre image des chromosomes en forme de X ne représente pas

Remarque importante La célèbre image des chromosomes en forme de X ne représente pas l'état "normal" d'un chromosome, mais un état très précis, juste avant une division cellulaire, quand le matériel chromosomique a été dupliqué. Chromosome à deux chromatides Chromosome à une chromatide La plupart du temps, un chromosome ressemble a un bâton. Ce n'est pas un demichromosome : il contient tout son matériel génétique. On l'appelle un chromosome à une chromatide

Anatomie d’un chromosome Le chromosome est une structure microscopique représentant le support physique des

Anatomie d’un chromosome Le chromosome est une structure microscopique représentant le support physique des gènes. Il est constitué essentiellement d'ADN et de protéines, le tout constituant la chromatine. Télomère Trois éléments sont identifiables sur le chromosome: - La présence de 2 bras de taille variable Bras centromère - Un centromère important au cours de la division cellulaire - Deux extrémités télométriques : les télomères Télomère

Le centromère est le site de constriction du chromosome dont les fonctions sont essentielles

Le centromère est le site de constriction du chromosome dont les fonctions sont essentielles à la vie des cellules eucaryotes. Il assure trois fonctions principales: -Relier les deux chromatides soeurs entre elles, entre la réplication et l'anaphase -L’assemblage protéique du kinétochore -La ségrégation équitable des chromatides soeurs entre les deux cellules filles lors de la division cellulaire (si pb trisomie)

Les télomères Un télomère est une région hautement répétitive aux l'extrémités du chromosome. L’ADN

Les télomères Un télomère est une région hautement répétitive aux l'extrémités du chromosome. L’ADN télomérique est formé par des répétitions très régulières, en tandem, permettant la constitution de boucles très stables. Les séquences télomères associées à différentes protéines assurent une protection des terminaisons chromosomiques. Ils évitent que le chromosome ne s'effiloche et que son extrémité ne soit considérée comme une rupture du double brin d'ADN

 « Réplication de l’ADN »

« Réplication de l’ADN »

Transmission de l’information génétique Un organisme vivant doit être capable de transmettre l’intégralité de

Transmission de l’information génétique Un organisme vivant doit être capable de transmettre l’intégralité de son information génétique à sa descendance Ex: chez les bactéries: A la fin de la division cellulaire chaque cellules filles reçoivent l’intégralité de l’information génétique présente dans la cellule mère

Transmission de l’information génétique - Le fait que lors de la division cellulaire chaque

Transmission de l’information génétique - Le fait que lors de la division cellulaire chaque cellules filles reçoivent l’intégralité de l’information génétique impose un mécanisme de duplication de l’ADN de la cellule mère avant la division. - Ce processus de duplication de l’ADN est appelé: La Réplication

Dogme central en biologie moléculaire Transcription ADN Traduction ARN Protéine Réplication: Le processus de

Dogme central en biologie moléculaire Transcription ADN Traduction ARN Protéine Réplication: Le processus de réplication consiste en la formation d’une copie de la molécule d’ADN de la cellule mère.

Transmission de l’information génétique - La duplication de l'ADN (et donc des chromatides) permet

Transmission de l’information génétique - La duplication de l'ADN (et donc des chromatides) permet de passer de chromosomes à une chromatide à des chromosomes possédant deux chromatides identiques, portant la même information génétique. X 23 Chromosome à une chromatide Réplication X 23 Chromosome à une chromatide Chromosome à deux chromatides Division cellulaire X 23 Chromosome à une chromatide - Lors de la mitose, ces deux chromatides sont réparties, chaque cellule - fille héritant d'une chromatide de chaque chromosome. On obtient ainsi deux cellules possédant la même information génétique la cellule mère.

Le cycle cellulaire chez les eucaryotes

Le cycle cellulaire chez les eucaryotes

Comment l’ADN est dupliqué ?

Comment l’ADN est dupliqué ?

Structure tridimensionnelle de l’ADN Watson et Crick en 1953 décrivent la structure tridimensionnelle de

Structure tridimensionnelle de l’ADN Watson et Crick en 1953 décrivent la structure tridimensionnelle de l’ADN Depuis Watson et Crick (1953), on sait que l'ADN est une molécule formée de deux brins antiparallèles, formant une double hélice. Dès leur publication originale sur la structure de l'ADN, Watson et Crick ont proposé que cette double hélice puisse s'ouvrir, permettant ainsi la synthèse de nouveaux brins, complémentaires des brins originaux. Ce modèle se base sur l'utilisation de la molécule d'ADN "mère" comme matrice pour sa réplication.

Réplication de l’ADN Expérience de Meselson et Stahl (1958) La question: selon quelles modalités

Réplication de l’ADN Expérience de Meselson et Stahl (1958) La question: selon quelles modalités passe-t-on d'une molécule d'ADN formée de deux brins à deux molécules d'ADN bicaténaires identiques ? Les hypothèses: Pour expliquer la duplication d'un ADN bicaténaire, trois modèles ont été proposés. Ces modèles se basent tous sur l'utilisation de la molécule d'ADN "mère" comme matrice pour sa réplication, mais selon des modalités différentes : Le modèle conservatif Le modèle semi-conservatif Le modèle dispersif

Réplication de l’ADN Expérience de Meselson et Stahl Le modèle conservatif Le modèle semi-conservatif

Réplication de l’ADN Expérience de Meselson et Stahl Le modèle conservatif Le modèle semi-conservatif A partir d'une molécule d'ADN bicaténaire "mère", on forme une nouvelle molécule d'ADN bicaténaire. On garde donc ici une molécule "mère", non modifiée (elle est donc conservée), tout en "créant" une nouvelle molécule ("fille"). On dissocie les deux brins de la molécule d'ADN biacténaire "mère". Chaque brin sert donc de matrice à la synthèse d'un brin complémentaire, l'ensemble reformant une molécule d'ADN bicaténaire. Chaque nouvelle molécule "fille" ne conserve donc que la moitié de la molécule "mère". Le modèle dispersif On ne conserve aucun brin intact. La copie se réalise par fragments dispersés dans l'ensemble de l'ADN, permettant de former les deux molécules d'ADN bicaténaires "filles".

Sédimentation: centrifugation à l’équilibre La centrifugation à l’équilibre permet de séparer les particule en

Sédimentation: centrifugation à l’équilibre La centrifugation à l’équilibre permet de séparer les particule en suspension en fonction de leur densité. Les particules sont mélangées à un solvant (chlorure de Césium) capable de former son propre gradient de concentration sous l’effet d’un champ de gravitation. Pendant la centrifugation, le solvant forme un gradient de densité qui englobe les densités des différentes particules présentes à l’intérieur du tube. Chaque particule s’arrête à l’endroit où sa densité est égale à celle du solvant. En effet la différence de densité entre une particule et le solvant est nulle.

Centrifugation à l’équilibre: exemple avec ADN Extraction ADN N 15 « lourd » ADN

Centrifugation à l’équilibre: exemple avec ADN Extraction ADN N 15 « lourd » ADN Des bactéries cultivées longtemps en présence de molécules azotées 15 N Centrifugation ADN léger 24 H ADN lourd Extraction ADN Des bactéries cultivées longtemps en présence de molécules azotées 14 N ADN N 14 « léger »

Expérience de Meselson et Stahl Principe: Des bactéries cultivées depuis longtemps en présence de

Expérience de Meselson et Stahl Principe: Des bactéries cultivées depuis longtemps en présence de molécules azotées 15 N sont repiquées sur un milieu contenant des molécules azotées 14 N repiquer Des bactéries en azotées 15 N Des bactéries en azotées 14 N 0 1 2 3 Des fractions sont prélevées après différents temps correspondant à 1, 2, 3, . . . divisions. L'ADN est extrait, placé dans la solution de chlorure de Césium et centrifugé 24 h à 100. 000 g

Résultat de Meselson et Stahl 0 : début de l’expérience = ADN lourd 1

Résultat de Meselson et Stahl 0 : début de l’expérience = ADN lourd 1 : Première division = ADN hybride 2 : Deuxième division = ADN hybride et ADN léger 3 : Troisième division = ADN hybride < ADN léger Qu'attend-on pour les trois modèles proposés ? Le modèle conservatif Le modèle semi-conservatif Le modèle dispersif 0 1 Deux bandes une lourde et une légère Une seule bande Hybride (½ lourd+ ½ léger) On peut donc, dès cette première observation, rejeter le modèle conservatif.

Résultat de Meselson et Stahl 0 : début de l’expérience = ADN lourd 1

Résultat de Meselson et Stahl 0 : début de l’expérience = ADN lourd 1 : Première division = ADN hybride 2 : Deuxième division = ADN hybride et ADN léger 3 : Troisième division = ADN hybride < ADN léger Qu'attend-on pour les trois modèles proposés ? Le modèle semi-conservatif Le modèle dispersif 1 2 Deux bandes une Hybride ½ lourd+ ½ léger et une légère Une seule bande Hybride ¼ lourd+ ¾ léger L'expérience de Meselson et Stahl permet donc de mettre en évidence le fait que la réplication se réalise selon un mode semi-conservatif.

La réplication de l’ADN est un processus semi-conservatif La réplication se réalise selon un

La réplication de l’ADN est un processus semi-conservatif La réplication se réalise selon un mode semi-conservatif. Première division Deuxième division Troisième division http: //www. snv. jussieu. fr/vie/dossiers/m&s. html

La réplication de l’ADN est un processus semi-conservatif

La réplication de l’ADN est un processus semi-conservatif