Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

36
Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria

Transcript of Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Page 1: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Biologie cellulaire

IUT du Havre

HSE1

2007-2008

Morgane Gorria

Page 2: 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

Page 3: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

ARN de transfert

Fixation AA

Anticodon

La synthèse protéique

Page 4: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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.

Page 5: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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

Page 6: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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

Page 7: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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.

Page 8: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Initiation

Elongation (en 3 étapes)

Site P

Site A

Terminaison= codon Stop

GTP

Ribozyme

Synthèse protéique

Page 9: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Traduction cytoplasmique

Dans le cytoplasme, les polyribosomes fournissent les protéines du cytoplasme et du noyau.

300 aa / 20 sec

Page 10: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Traduction associée au RER:translocation dans la lumière du RER

Page 11: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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

Page 12: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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

Page 13: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.
Page 14: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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 :

Page 15: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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

Page 16: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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

Page 17: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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.

Page 18: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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).

Page 19: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Animaux:

Le gène est introduit dans un ovule fécondé.

L'ovule fécondé est implanté dans l'utérus d'une mère porteuse.

Page 20: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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.

Page 21: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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)

Page 22: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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

• …

Page 23: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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

Page 24: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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

Page 25: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Instabilité dynamique

Stabilisation par des protéines MAP d’assemblage

Microtubules

Page 26: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Transport grâce aux protéines MAP motrices

les kinésines transportent vers l'extrémité positive (+)

les dynéines transportent vers l'extrémité négative (-)

Microtubules

Page 27: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Microtubules

Fuseau mitotique

Microtubules astraux

Microtubules polaires

Microtubules kinetochoriens

Chromatide

Kinetochore

Protéines

CentriolesCentrosome

Page 28: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Microtubules

Mouvements des cilset flagelles

Page 29: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Actine G se polymérise en actine F

Filaments = actine F, double brin d’actine de 5 à 9 nm

Instabilité dynamique

Microfilaments

Page 30: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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.

Page 31: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Microfilaments

Page 32: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Microfilaments

Page 33: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Microfilaments

Page 34: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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

Page 35: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

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

Page 36: Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria.

Elements du cytosquelette d'une cellule eucaryote.

Bleu : noyaux. Vert : microtubules. Rouge : actine