Post on 11-Sep-2018
Chapitre 1 - Les génomes procaryote et eucaryote
Partie IA - LeBiologie - Partie IV - La biodiversité et sa dynamique
A - Génomique structurale et fonctionnelle
L’ADN : rappel
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✭ Une double hélice formée par :- un axe pentose-phosphate = squelette stable indépendant de la séquence- des bases azotées en une séquence spécifique
L’ADN : rappel
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✭Structure condensée : grande capacité de stockage dans un faible volume
Bases protégées entre les 2 brins
Bases stabilisées par des liaisons H qui évitent la tautomérie
Structure stable grâce aux interactions (stacking, liaisons H, ioniques)
Accessibilité possible grâce aux sillons
Brins orientés : 5’P et 3’OH et antiparallèles
Les pneumocoques
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Bactéries Streptococcus pneumoniae (= pneumocoques)
colonies lisses (smooth S)colonies rugueuses (rough R)
bactéries à capsule bactéries sans capsule
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/A/Avery.html
L’ADN porte l’information génétique
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webapps.fundp.ac.be
d’après edu.upmc.fr
Expérience de Griffith (1928) sur
les pneumocoques
Expérience de Avery, Mac
Leod et Mac Carthy (1944)
Cytosol de bactéries S
+ protéase + ARNase + ADNase
transformation pas de transformation
Ajout dans une culture de bactéries R
La transformation bactérienne
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bactérie
This electron micrograph (courtesy of Dr. Alexander Tomasz) shows a DNA molecule entering a pneumococcus. This DNA molecule — only a portion of which (scroll down) is shown here — is approximately 7 micrometers (µm) in length, long enough to include a dozen genes. The process of transformation follows the uptake of such a molecule by the bacterium.
ADN
La transmission de l’ADN à l’identique
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✭ Une bactérie E.coli lac- AmpS
des millions de bactéries E.coli lac- AmpS
mise en culture
répliques sur velours
toutes les bactéries sont E.coli lac- AmpS
sauf 1 colonie devenue AmpR
fréquence de variants très faible : 10-6 à 10-8
Différents types de séquences
11http://www.edu.upmc.fr/sdv/masselot_05001/introduction/differentes.html
- génome dénaturé à la chaleur puis refroidi lentement pour renaturer.- mesure de la fraction d’ADN non encore renaturée en fonction du temps.
ordonnée = % ADN simple brinabscisses = log du produit de la concentration initiale de l’ADN en mol.L-1 par le temps écoulé en s : C0t.
100
50
Les séquences codantes
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E.coli Levure Arabette Homme
taille du génome en 106 pb 4,64 12 119 3 400
nombre de gènes 4 288 6 200 25 500 30 000
% de fraction codante 88 % 68 % 29 % 1,4 %
Le séquençage : méthode de Sanger
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Principe : une copie de l’ADN à séquencer est réalisée en présence d’un di-désoxynucléotide phosphate qui bloque la polymérisation
site snv.jussieu
Automatisation du séquençage
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séparation des brins synthétisés par chromatographielecture de l’ADN marqué par fluorescence
A T C G
Méthode de Maxam et Gilbert (1)
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Université de Montréal
Hydrolyse ménagée par des réactifs spécifiquesqui coupent à des bases précises.
Méthode de Maxam et Gilbert (2)
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Université de Montréal
3 G dans la séquence => 3 brins écourtés possibles
le brin d’ADN purifié à séquencer
marquage au 32P
Tube1 : Traitement au sulfate de diméthyl + pipéridine=> cassure du brin d’ADN au niveau de G.
Méthode de Maxam et Gilbert (3)
19 Université de Montréal
Séparation des brins coupés par électrophorèse.
Chromosome d’Escherichia coli
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Observation au MET du chromosome bactérien étalé après éclatement du colibacille
© Inserm
Séquences de chromosome bactérien
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Génome de Hémophilus influenzae
séquences codantes(couleurs selon la fonction)
OriC
Carte des opérons d’E. coli
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Les opérons sont des groupes de gènes transcrits sur le même ARN et contrôlés par le même processus.
Le noyau des cellules eucaryotes
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Au microscope photonique Au microscope électronique
acinus pancréatique
euchromatine
hétérochromatine
nucléole
Composition de la chromatine30% ADN5% ARN30% protéines histones25% protéines autres
Observation de l’euchromatine
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✭
fibre nucléosomique de30 nm de diamètre
nucléofilament de11 nm de diamètre
nucléosome = noyau d’histone + ADN enroulé autour
Le nucléosome
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✭
ADN150 pb enroulées
+ 50 pb linker
Noyau du nucléosome= 8 histones
igbmc.f r
les queues interviennent dans le compactageAlbert s
La chromatine
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✭
Euchromatine = fibre nucléosomique enroulée en solénoïde, de diamètre 30 nm
Hétérochromatine = repliement encore plus compact de la fibre nucléosomique.
Fibre nucléosomique = euchromatine
Nucléofilament
ADN
ADN raccourci d’un facteur 7
nucléofilament raccourci d’un facteur 6
Des boucles liées par un squelette protéique
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La fibre nucléosomique est liée à une squelette protéique (scaffold)
fibre nucléosomique
boucle condensée (microconvule)✄
La chromatine est liée sur un support protéique
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✭
euchromatinehétérochromatine
fibre de 30 nm
Albert s
300 nm
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Bilan✭
raccourcissement d’un facteur 9
raccourcissement d’un facteur 4
raccourcissement d’un facteur 6
raccourcissement d’un facteur 7
raccourcissement total d’un facteur 1500
L’ADN satellite des télomères
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Des séquences répétées très conservées
Organisme Nature des répétitions Longueur du télomère
LevureSaccharomyces cerevisae TGGG 400 pb
Caenorhabditis elegans TTAGGC 9 000 pb
souris Mus musculus TTAGGG 150 000 pb
Arabidopsis thaliana TTTAGGG 9 000 pb
Homo sapiens TTAGGG 10 000 pb
Les télomères, une architecture de stabilité
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Les motifs répétés sont reconnus par des protéines TRF1 qui stabilisent l’extrémité des chromosomes
journal.f ront iersin.org
protéines TRF
protéines associées✄
Les éléments transposables
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✭
Un élément transposable est encadré par des séquences opposées
séquence longue = LINE : 1000 - 6000 pb, riche en AT, 50 000 copiesséquence courte = SINE : 300 pb (séquence Alu), 500 000 copies
Principe de la transposition
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Le transposon est un élément d’ADN qui peut se déplacer
transposition de type «couper-coller»
transposition de type «copier-coller»
✭
Les gènes des ARNr
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✭
Les gènes des ARNr sont groupés et répétés dans le génome. Ils sont transcrits d’un bloc puis séparés. Ils sont localisés dans le nucléole.
Des gènes morcelés : mise en évidence
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Micrographie d’un appariement entre l’ADN et l’ARNm du gène d’ovalbumine de poule
bio3400.nicerweb.com
boucle = ADN non codant = intronrégions appriées = séquences codantes = exons
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Le génome extra-nucléaire
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Mitochondrie avec marquage de l’ADN
200 nm
chromosome de chloroplaste isolé et étalé observé au MET
bio3400.nicerweb.com
Le génome chloroplastique
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✭ ADN long de 70 à 200 kbquelques séquences répétées50 gènes de protéines + 4 gènes des ARNr (23S, 16S, 4,5S et 5S) en groupes répétés + 30 gènes d’ARNt
Le génome des mitochondries
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✭ ADN de taille très variable13 gènes de protéines + 2 gènes des ARNr + 22 gènes d’ARNt
Un exemple d’hérédité cytoplasmique
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Transmission de la maladie LHON(neuropathie optique héréditaire de Leber)