cours 1998 crash corse 2
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Bio 1020 Page 1 Département Des sciences Biologiques Synthèse des acides nucléiques • Leur déduction que la synthèse des acides nuclé devait s'opérer par duplication des chaînes d' ADN s'est révélée exacte. • Les phénomènes associés à la duplication des acides nucléiques ont donné naissance à deux vastes domaines d'intenses recherches en biologie moléculaire • La réplication de l’ADN ◊ La croissance et la division cellulaires • La synthèse d'ARNm spécifiques ◊ L'adaptation et la différenciation cellulaires (synthèse des protéines) Principes régissant la synthèse des acides nucléiques • Les chaînes d’ADN et d’ARN sont l'une et l’autre formées dans les cellules par réplication d'un brin d’ADN préexistant Selon les règles d'appariement de Watson-Crick «Nous sommes bien conscients que notre hypothèse de l'appariement spécifique suggère directement l'existence d'un mécanisme de duplication du matériel génétique ◊ L'ADN qui sert à recopier le nouveau brin est le moule ou matrice • L'information portée par la matrice est conservée : bien que la copie directe n'en contienne pas une séquence identique mais une séquence complémentaire une copie de cette copie reproduit la séquence originale ° Dans la réplication d'une molécule bicaténaire ou duplex d’ADN ⇒ Les deux brins originaux sont recopiés • ° ((Chez certains virus ⇒ Ex : chez les rétrovirus I' ADN est produit par copie d'un ARN))BIOLOGIE CELLULAIRE et TOXICOLOGIE - C. Daniel ...
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Département Des sciences Biologiques
Bio 1020
Synthèse des acides nucléiques •Leur déduction que la synthèse des acides nuclé devait s'opérer par duplication des chaînes d' ADN s'est révélée exacte. •Les phénomènes associés à la duplication des acides nucléiques ont donné naissance à deux vastes domaines d'intenses recherches en biologie moléculaire •La réplication de l’ADN ◊La croissance et la division cellulaires •La synthèse d'ARNm spécifiques ◊L'adaptation et la différenciation cellulaires (synthèse des protéines) Principes régissant la synthèse des acides nucléiques •Les chaînes d’ADN et d’ARN sont l'une et l’autre formées dans les cellules par réplication d'un brin d’ADN préexistant Selonles règles d'appariement de Watson-Crick «Nous sommes bien conscients que notre hypothèse de l'appariement spécifique suggère directement l'existence d'un mécanisme de duplication du matériel génétique ◊L'ADN qui sert à recopier le nouveau brin est le moule ou matrice •est conservée : bien que la copie directe n'en contienne pas une séquence identique mais une séquenceL'information portée par la matrice complémentaire une copie de cette copie reproduit la séquence originale °Dans la réplication d'une molécule bicaténaire ou duplex d’ADN Les deux brins originaux sont ⇒recopiés •°((Chez certains virus Ex : chez les rétrovirus I' ADN est ⇒ produit par copie d'un ARN))
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•cellules la vaste majorité des synthèses d'ARN et d' ADN cellulaires s'effectue néanmoins à partir d'une matrice d’ ADN préexistantDans les •Le brin d'acide nucléique grandit uniquement dans un sens ◊De l’extrémité 5' vers l’extrémité 3' •Comme les acides nucléiques sont des phosphodiesters (polymères de nucléotides réunis régulièrement par un groupe phosphate entre le -OH sucre et le -OH 3' du sucre adjacent) chaque brin a une orientation chimique définie une extrémité 5'(phosphate) et une extrémité 3'(hydroxyle) °Toute synthèse d’ARN ou d’ADN cellulaires ou viraux progresse dans ce même sens chimique •◊Les nucléotides utilisés pour la construction des chaînes d'acides nucléiques sont les triphosphates de « ribo » ou de désoxyribonucléotides •◊La croissance de la chaîne est défavorisée au point de vue énergétique mais est entraînée par l'énergie tirée des triphosphates eux-mêmes
•Par une pyrophosphatase qui
en deux molécules de phosphate inorganique (Pi)
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•Des enzymes spécifiques les polymérases, mettrent en place les copies d’ ADN ou d’ARN sur la matrice d’ADN °Les enzymes qui copient l' ADN en ADN additionnel sont appelées ADN polymérases °L' ADN en ARN : les ARN polymérases
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••La synthèse d’ARN sur une matrice d’ADN s'appelle transcription ◊Étant donné que les deux brins sont complémentaires et non identiques °Ils n'encodent évidemment pas les mêmes protéines Ainsi c’est presque toujours qu’un seul brin du duplex ⇒ d’ADN qui est utilisable pour effectuer la transcription en ARN •On a cependant découvert récemment quelques exceptions où I 'ADN encode des protéines sur chacun des brins d'un segment limité de la chaîne d' ADN •((Les cellules contiennent plusieurs types d’ ADN polymérase, chacune synthétisant une variété particulière d'ARN )) •L’ARN polymérase Il(Produit surtout I 'ARNm )((L'ARN polymérase I(d'Eucaryotes produit l'ARN ribosomial )(Fournit l'ARNt et d'autres petits ARN )))L 'ARN polymérase III •Les ARN polymérases commencent la synthèse d'un brin d'acide nucléique de novo alors que les ADN polymérases ne le peuvent pas ◊Une ARN polymérase est capable °De repérer un site d'initiation adéquat sur un ADN bicaténaire °De s'attacher à l’ADN °D'écarter les deux brins dans cette zone °Et d'amorcer la synthèse d'un nouveau brin d’ARN
•léique de novoAu lieu d'amorcer une chaîne d'acide nuc ◊Les polymérases incorporent les nucléotides °Au groupe hydroxyle de l'extrémité 3' d'un ARN ou d‘ADN préexistant
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•La synthèse d' ADN bicaténaire requiert la présence d’une fourche de réplication particulière •Une amorce est nécessaire au démarrage de la synthèse d' ADN •Mais la synthèse de la chaîne est grevée d'encore bien d'autres contraintes ◊Comme l’ADN bicaténaire consiste en deux brins appariés par leurs bases et enroulés l'un autour de l'autre °La réplication de l'un des deux brins par appariement de bases nécessite le déroulement de l'hélice bicaténaire •Tout autant que le relâchement ou l'absorption de la force de torsion résultante Processus accomplis par des « protéines de ⇒ détorsion » ou topoisomérases •Enzymes qui incisent I 'ADN de façon à y introduire •un point de détorsion •La synthèse de brins-fils s'opère •ainsi à la fourche de réplication ouverte entre les deux brins parentaux •Tous les brins d'acides nucléiques grandissent de 5' en 3' mais les deux brins du duplex d' ADN étant antiparallèles
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•◊Sur l'un des brins parentaux,la synthèse du brin-fils progresse continuellement dans le sens 5'~3'
°Sens de progression de la fourche de réplication
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◊Sur l'autre brin parental •°Des segments discontinus d’ADN sont de même synthétisés de 5' en 3' ... soit dans le sens opposé à celui de la progression de la fourche de réplication •°Cette chaîne-fille discontinue est le brin retardé Les courts segments discontinus ⇒ appelés fragments d'Okazaki Sont raboutés en un brin continu par une ADN ligase ⇒ •La synthèse du duplex d’ADN est bien plus complexe que celle de l'ARN •Car pas moins de 12 protéines différentes sont mises en jeu au niveau d'une fourche de réplication •La maturation de l'ARN est une étape cruciale pour obtenir des ARN fonctionnels ◊Tant dans les cellules Procaryotes que Eucaryotes le brin d’ARN néoformé sur la matrice d’ADN est rarement biologiquement actif •◊Les ARNt et les ARNr de toutes les cellules proviennent du découpage d'un long transcrit primaire et de l'élagage des extrémités des tronçons primaires •Dans les cellules d'Eucaryotes les extrémités 5' aussi bien que 3' de toutes les molécules d'ARNm doivent être modifiées chimiquement avant que l'ARNm ne soit fonctionnel ◊De plus, le transcrit primaire d’ARN peut être raccourci et même subir un épissage °Opération par laquelle la chaîne d’ARN est scindée à chaque extrémité d'une séquence interposée (l'intron) et les segments flanquants rescellés °Il arrive que l'excision d'introns se produise en différents endroits le long du transcrit primaire •Divers segments pourront même s’unir par association latérale: réticulation
•Le mécanisme chimique de l'épissage n'est pas identique dans chaque cas
Bio. Mol. De la cel. - Darnell J. 1
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•Un autoél)issage peut se produire dans l'ARN lui-même sans l'intervention de protéine mais dans la plupart des cas d'épissage c’est complexe. ! ! ! ! •Différences entre ARN et ADN •Pourquoi existe-t-il une quelconque différence entre l'ARN et l' ADN alors que l'addition de mononucléotide des par les ARN et ADN polymérases est identique ? Une explication plausible est que l' ADN est chimiquement plus stable et que les nucléotides d'ARN peuvent se modifier pendant la croissance cellulaire;
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