Chapitre 1 La duplication de l’information géné .La duplication de l’information génétique

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  • Chapitre 1 La duplication de

    linformation gntique

    Partie IA - LeBiologie - Partie IV - La biodiversit et sa dynamique

    B - Rplication de linformation gntique et mitose

  • Cycle cellulaire dune souche dE. coli croissance lente

    2

  • Le cycle cellulaire dune Eubactrie

    3

    Divisionbinaire Rplication

    Croissance

    Formation dune cloison transverse

    Croissance mdiane

  • 1. La rplication, une copie fidle

    4

  • 3 hypothses de rplication

    5

    Semi-conservatif

    Conservatif

    Dispersif

    ADN parentalADN nosynthtis par copie

  • Intuition de Watson et Crick

    6

    ! Ouverture! Copie fidle utilisant la complmentarit des bases

  • Effet hyperchromique de lADN

    7

  • La rplication du chromosome bactrien

    8

    2 fourchesde rplication

    1 oeil de rplicationavec 1 origine de rplication

    la figure en

  • Exprience de Cairns

    9

    1er marquage : long en prsence de 3H-thymidine faible activit2me marquage : bref et en prsence de 3H-thymidine forte activitAutoradiographie

  • Bilan des travaux de Cairns

    10

    Connaissances fondamentales acquises Chromosome E. coli circulaire notion de fourche de rplication notion de rplication bidirectionnelle partir dune

    origine ORI (squence riche en A-T)

  • Le sens de rplication : 3 hypothses

    11

    35

    reprsentation schmatique dun nuclotide

    5 3A C T T A G T C G T C A T T G

    amorce non radioactive pulse court chasse longue non radioactive

    5 3A C T T A G T C G T C A T T G

    chasse longue non radioactive amorce non radioactivepulse court

    Hypothse 1synthse 5 3

    Hypothse 2synthse 3 5

    Hypothse 3synthse dans les deux sens

    355 3

    zone radioactive

    zone radioactivemlange des deux brins

  • Rsultat du pulse-chase et digestion

    12

    lexonuclase de rate dgrade lADN depuis lextrmit 5

    lexonuclase de venin de serpent dgrade lADN depuis lextrmit 3

    radioactivit dans lADN

    temps daction des exonuclases

    exonuclase de venin

    exonuclase de rate

  • Fourche : brin ortho et brin rtro

    13

    ?

    ?

    SiteOri

    SiteOri

    Progression de la

    fourche

    Progression de la

    fourche

    35

    35

  • Exprience dOkazaki (1968)

    14

    Distance partir du sommet du tube

    Rad

    ioac

    tivit

    (cpm

    )

  • Expriences dOkazaki (2)

    15

    Bactries ligase+/+ Bactries ligase-/-

    ligase

    ATP

  • Interprtation

    16

    Synthse continue

    Synthse continue

    Synthse discontinue

    Synthse discontinue

    Origine derplication

    Le brin prcoce est synthtis de faon continue et le brin retard de faon discontinue

    brin rtro

    brin ortho

  • Synthse in vitro de Kornberg

    17

    dATP*dCTP*dTTP*dGTP*

    32P-dXTP

    Milieu ractionnel contenant du Mg++

    Extraits acellulairesdE. coli

    ADN + ADN*+ ADN

    Isolement des protinesde lextrait ncessaires pour obtenir de lADN*

  • La polymrisation dADN

    18

  • LADN polymrase

    19

  • LADN polymrase III, un dimre

    20

    Synthse du brin continu

    Synthse des fragments

    dOkazaki

    Bride

    Activit polymrase5 -> 3

    Activit exonuclase3 -> 5Connecteur

    Chargement de la bride

    bride = 2 sous-units entourant le brin dADN pendant sa rplication

  • Existence dune boucle

    21

    Fourche de rplication en MET : une boucle inversant localement la polarit du brin

    Boucle dADN sb

    Complexe de rplication

    ADN db parental

  • Interprtation de la boucle

    22

  • Synthse du brin retard

    23

    Une ligase relie les deux fragments dOkazaki

    LADN pol I remplace lARN des amorces par de lADN

  • Initiation de la rplication

    24

  • Un dlai entre 2 rplications

    25

  • Lhlicase spare les 2 brins de lADN

    26

    ATP

    un brin dADN passe au centre des 6 sous-units

    anneau hexamrique

    reprsentation lchelle

    x

  • Les protines SSB empchent la renaturation

    27

  • Les topoisomrases librent les contraintes

    28

    a coince en avant de la fourche !

  • Brins matrice Brin nosynthtis synthse continueADN db non

    rpliqu

    Brin nosynthtis synthse discontinue(= brin retard)

    Progression de la fourche

    Pol III

    ssb

    amorce ARN

    fragment dOkazakin

    primosome

    Ouverture de la bride

    Boucle dADN sb

    Pol I: remplacement de lamorce ARN par de lADN+ Ligase -> ADN db

    gyrase

    ADN (Pol I ) ligase

    La fourche de rplication

    29

  • Existence de variants

    30

    Bactrie sensible la streptomycine mise en

    culture sur bote de Ptri.Rpliques sur diffrents

    milieux.La bote 4 montre

    lapparition dun variant, rsistant la

    streptomycine.milieu avec streptomycine

  • 2. Les erreurs possibles :des mutations ?

    31

  • La tautomrisation

    32

    Frquence: 10-4

    Consquences:A* sapparie avec C

  • Dautres modifications possibles

    33

    ! Dpurination perte de A ou G

    ! Dsamination

    ! T et U non dsaminables

    ! A dsamine base azote aberrante

    ! C dsamine U

  • Lactivit exo-nuclasique de lADN pol III

    34

    Lorsque la base apparie est incorrecte, le brin en cours de synthse quitte plus facilement le site P et entre dans le site E o il est cliv.

    site P : Site polymrase

    5 -> 3

    Site E : Site exonuclase

    3 -> 5:Dtection de

    msappariements

    Brin matrice

    Brin nosynthtis

  • Rparation dun msappariement

    35

    Msappariement

    Incision

    Excision

    Synthse

    Ligation

  • 36

    Reprer le brin erron

  • *

    *

    **

    **

    * Erreur de copie-> msappariement* Copie correspondant

    la base azote fautive

    Mutant

    1er cyclecellulaire

    2me cyclecellulaire

    ADN db

    Consquence des erreurs : la mutation

    37

    Cas dune substitution due une tautomrie

  • Apparition de dltions et insertions

    38

  • Consquence : le dcalage de la trame de lecture

    39

  • Consquences des mutations

    40

    Profonds remaniements de la structure dun chromosome = anomalies chromosomiquesinversion (sens d'un segment au sein d'un chromosome), translocation (changes) , dficience ou insertions...

    Modification dune seule paire de bases = mutation ponctuelle = substitution! mutation silencieuse (3me nt du codon ou hors phase codante)! mutation faux-sens : 1 aa la place dun autre (rarement grave si laa est de la mme famille ou dans un domaine peu important)! mutation non-sens : introduction dun codon stop => protine tronque : grave

    Dltion ou insertions de quelques paires de basesmutation du cadre de lecture = dphasage => souvent grave