BASE DE LA BIOLOGIE Flashcards
DE QUOI EST COMPOSEE LA CELLULE ?
COMPO
- très peu d’atomes (H;C;N;O)
- 70% H2O
- membrane (forme des compartiments. Composée de bicouches phospholipidique avec une tete hydrophile et une queue hydrophobe)
- système endomembranaire =) compose diff membranes interne en suspension dans le cytoplasme (ORGANITES)
- macromolecules (POLYSACCHARIDES, PROTEINES, ACIDES NUCLEIQUES)
CELLULOSE (caract, compo, loca, fonctions)
CARACT
- polymere monotone
- l’association de cellulose forme une MICRO-FIBRILLE très résistante
COMPO
- CELLOBIOSE
LOCA
- chez les plantes
FONCTIONS
- formations de fibres ++ solides qui protègent les membranes - donnent la structure aux cell
PROTEINES (caract, compo)
CARACT
- polymère ayant des caractéristiques particulières et diverses
COMPO
- ACIDES AMINES
ACIDES AMINES (caract, compo, fonctions)
CARACT
- presence de 500 acides amines
COMPO
- groupe carboxylique et amines
- possèdent des chaines redondantes mais ce sont les chaines latérales qui complexifie les fonctions des protéines
- enantiomers de forme D ou L
FONCTIONS
- role dans le METABOLISME et PHYSIOLOGIE DES CELL
- forment des polypeptides où les monomères sont unis entre eux par des liaisons peptidiques
ACIDES NUCLEIQUES (caract, compo)
CARACT
- polymeres de nucleotides
- ADN = acide désoxyribonucléiques
- ARN = acide ribonucleiques
COMPO
- 1 groupe PHOSPHATE
- 1 SUCRE
- 1 BASE FONCTIONS
- molecules distributrices de l’information dictant aux cell et aux protéines (qui? cb?)
4 molecules de base de la vie
1- NUCLEOTIDES
2- ACIDES AMINES
3- SUCRES
4- ACIDES GRAS
D’OU PROVIENT L’ENERGIE ? (5)
Les 5 sources d’E :
1- le 2nd Principe de la THERMODYNAMIE =) apporter de l’E pour que le règne du désordre devient de l’ordre
2- photosynthese
3- cycle du carbone
4- le sucre =) l’E se trouve dans les aliments ou se trouve le sucre.
Le sucre est transformé avant d’être utilise par les cell.
Les nutriments vont être synthétises pour que notre métabolisme ne garde seulement les formes d’E utiles par nos cell
5- la transformation du Glucose en ATP
ATP (caract, compo, fonctions)
CARACT
- adenosine triphosphate
- materiaux de constitution pour la synthèse des acides nucléiques
- donneur immediat d’E libre car elle ne possède pas de stock donc est soumise a un renouvellement intense nécessitant une production permanente, rapide, importante
- distribution de l’E le plus utilise par nos cell
COMPO
- un sucre a 5C (DESOXYRIBOSE + BASE AZOTEE + CHAINE 3 ACIDES PHOSPHORIQUE)
FONCTIONS
- transformer le glucose (sucre) en ATP pour fournir de l’E pour nos cells
D’OU PROVIENT LE MATERIEL POUR LA SYNTHESES DE MOLECULES DE BASE DE LA VIE ?
LES PROTEINES sont composées de 2O acides amines
LES ACIDES AMINES (caract, fonctions)
CARACT - sont lies par des liaisons amides =) LIAISONS PEPTIDIQUES - molecule AMPHIPHILIQUE =) a la fois un acide “acide” et une base “amine” en meme temps - une configuration en forme d’origami car la forme linéaire n’est pas une forme favorable energetiquement car les chaines polaires et non polaires se retrouvées du meme cote. Le fait de se replier sur soi, permet de placer les chaines latérales hydrophobe a l’intérieur de la prot et hydrophile a l’extérieur FONCTIONS - SA STRUCTURE LUI DONNE SA FONCTION
POLYPEPTIDES (caract, 4 nv d’organisation)
CARACT
- une simple suite linéaire d’acides amines réunis par des liaisons peptidiques
- court =)
30 acides amines de long (peptides)
- taille variable entre 40 a 100 acides amines
- porte un groupe amine (NH- terminal) libre a une extrémité et groupe carboxylique a l’autre (COOH-terminal)
- replie en structure tridimensionnelle spécifique
(du aux liaisons non covalentes) :
BATONNET
(prot fibreuses =) donne aux tissus leur inextensibilité)
GLOBULE COMPACT
(prot globulaire=) enzymes)
COMBINAISON ENTRE GLOBULES ET BATONNETS 4 NV D’ORGANISATION
- STRUCTURE 1er :
arrangement linéaire des résidus d’acides amines le long de la chaine polypeptidiques en sequences
- STRUCTURE 2nd :
repliement des zones de ces chaines en structures régulieres (MOTIFS) (helices alpha ou chaines plissées beta)
- STRUCTURE 3rd :
accolement des helices alphas et chaines plissees par la combinaison des structures secondaires en zones compactes
- STRUCTURE 4th :
organisation de plusieurs chaines polypeptidiques en 1 seule molecule protéique (hémoglobine)
Les deux structures 2rd régulières
1- L’helice alpha 2- la chaine plissée beta
L’HELICE ALPHA (caract, compo, fonctions)
CARACT - organisation helicoidal reguliere -architecture stable, raide, composée d’acides amines - chaine alpha est AMPHIPATHIQUES =) toutes les chaines latérales chargées sont rassemblées d’un cote du cercle et les chaines hydrophobes au bord oppose du cercle COMPO - l’oxygene carbonyle de toutes liaisons peptiques est lie par -H a -H amine de la liaison peptidiques suivante - C=O et N-H participent a une liaison hydrogene - acides amines FONCTIONS - prot globulaire =) courts bâtonnets l’hélice alpha attaches a des segments coudes pour s’accoler - prot superficiel du virus influenza =) en bâtonnet sur une long distance - longues fibres (kératine de la peau) =) ou 2 a 3 hélices alpha combinées pour former une superhelice (les helices alpha droit sont torsades l’une autour de l’autre en hélices gauche) - prot se liant a l’ADN =) le cylindre de l’helice alpha entre en interaction avec la chaine d’ADN
LE FEUILLET PLISSE BETA (caract, fonctions)
CARACT - structure repetitive -chaines polypeptidiques adjacentes sont soient parallèles ou antiparallèles - leur cambrure peut se refermer en tonneau - apparie totalement les atomes donneurs/ accepteurs d’H portes par les liaisons peptidiques - feuillet confèrent a chacune des faces un caractère hydrophobe ou hydrophile FONCTIONS - une accumulation de feuillets beta assure la resistance et la rigidité des prot de la structure (la fibroine (soie) sont des rangées de feuillets plisses beta antiparallèle)
LES PROTEINES (caract, compo)
CARACT
- structure compact/ globulaire
- formes variées et leurs arrangements spécifiques leurs permettent des interactions très spécifiques (les chaines latérales voisines peuvent s’influencer mutuellement/ l’arrangement des chaines latérales permettent une interaction spécifique entre les diff prot)
- les protéines peuvent s’associer en complexe protéiques énormes (ribosomes/ microtubules) COMPO
- elements de la structure secondaires (hélices alpha; feuillet plisse beta)
- ponts dissulfures ayant un role dans la structure des protéines extra cellulaires (insuline)
L’ADN : UNE DOUBLE HELICE (caract, compo, mecanisme)
CARACT
- double helice
- une helice : ANTI PARALLELE = 2 brins polynucleotidique peuvent former une helice de pas droit ou une helice de pas gauche
- molecule circulaire pour les ADN bacteriens, ADN mitochondrial et petites molecules d’ADN codant pour les petites prot.
Le fait de se tordre lui permet d’atteindre une confromation la plus stable : TOUS LES NUCLEOTIDES SONT ARRAGES EN HELICES BICATENAIRE DROITE
- l’orientation des brins est anti-parallele (5’P->3’OH)
- chaque brin possede une orientation =) BRIN POLAIRE
- les brins maintienent le contact par des liaisons hydrogenes et des interactions hydrophobes
- les bases des brins sont alignes avec precision ; A(adenine) -T(purine) C(cytosine)-G(guanine)
- chaque base complementaire sont liees par 2 liaisons H
- la geometrie de l’helice douche exgige qu”une purine soit toujours appariee a une pymiride
COMPO
- 2 brins de sucres phosphate torsades l’un autour de l’auttre
- les couples de bases sont entasses entre les brins
- de grandes bases : PURINE (AG)
- de petites bases : PYRIMIDES (CG)
MECANISME
- LA REPLICATION : environ 1 faute par 1 milliard de bases, il n’existe pas de replication parfaite sinon il n’y aurait pas d’evolution
: PRE- replication = un systeme de controle a 3 etapes qui garantit une fidelite
(1) CONTROLE le bon appariement des bases
(2) COUPURE “exonucleotidique” en cas d’une mauvaise integration
(3) DETECTION d’un mauvais appariement dans le double brin et replication d’un nouveau
: REPLICATION = en 3 etapes
(1) Au cours de la replication de l’ADN, les 2 brins de l’helice se disjoignent.
Chaque brin tend a retrouver des nucleotides complementaires avec leurs liaisons hydrogenes perdues.
Le nouveau brin est synthetise dans la direction 5’ a 3’ par l’enzyme : ADN POLYMERASE
Les nucleotides nouveaux sont ligatures l’un a l’autre pour former deux helices bicatenaires identiques a l’originale, compose d’un brin PARENTAL et d’un brin FILLE
(2) l’ADN polymerase a besoin d’une sequence double brin d’ADN pour catalyser l’integration d’un nucleotide
En cas de mauvaise integration, l’enzyme de synthese de l’ADN se corrige en effectuant une coupure “EXONUCLEOTIDIQUE”.
Ou le nucleotide qui ne possede pas sa place a cet assemblage est “chew back” pour creer une paire de base complementaire a l’autre.
Ainsi, la replication pourra se faire de maniere continue et juste
(3) La REPARATION d’ADN : on detect un mauvais appariement dans le double brin.
On casse les allentours et on attend l’arrive d’une enzyme reparatrice.
L’enzyme vient reparer le brin errone
Suite a cela, une enzyme check la reparation de la sequence d’ADN
QUESTION ? comment savoir quel brin est mutile, l’ancien ou le nouveau ?
On sait que l’ADN est METHYLE apres replication.
Cependant, seulement l’ancien brin est methyle.
Donc on coupe le nouveau brin et ce sera lui qui sera repare
L’ADN : LA POLYMERISATION DES NUCLEOTIDES
COMPO
- l’ADN est composee d’une BASE, d’un groupe PHOSPHATE et d’un SUCRE
CARACT
- UNE BASE + UN SUCRE = NUCLEOSIDE
- UNE BASE + UN SUCRE + UN PHOSPHATE = NUCLEOTIDE
AMP : Adenosine monophosphate
* AMP cyclique agit comme une intermediaire dans l’action des hormones ou des neurotransmetteurs (une 2eme messager)
* AMPc active des enzymes (PKA : prot Kinase A) qui phosphoryle des prot
ADP : adenosine diphosphates
* peut etre retransformee en ATP par des procedes qui permet d’extreraire de l’E dispo dans la nourriture assure par les mitochondires qui transforment l’E libre par la destruction du glucose en milieu oxygene pour le convertir en ATP
* stocke dans des granulations denses dans les plaquettes asanguines et est liberee par l’activation des plaquettes
ATP : adenosine triphosphates
* unite d’E cellulaire
* fournit de l’E necessaire aux reactions chimique du metabolisme, locomotion, division cellulaire, transport actif a travers les membranes biologiques
* pour liberer cette E, l’ATP perd une liaison P par hydrolyse (reaction chimique et enzymatique dans laquelle une liaison covalente est rompue par l’action de l’H20) et devient ADP
* la molecule ATP se regenere (ADP -> ATP) par PHOSPHORYLATION jouant un role dans la respiration cellulaire, la photosynthese, glycolyse, cylce de krebs)
L’ADN DANS LA CELLULES N’EST JAMAIS NU
LE NUCLEOSOME :
une structure reguliere revele une chromatine constituee de particules regulierement espacees =) COLLIER DE PERLES
LES HISTONES :
sont des molecules qui s’associent a la region d’ADN de liaison entre 2 nucleosomes
3 STRUCTURES :
(1) PARTICULE DE COEUR :
formee d’un coeur proteique de 8 proteines d’HISTONES autour duquel s’enroulent 147 pailes de bases d’ADN sur 1,65 tour.
Au sein de la chromatine, les particules de coeurs sont separees les une dese autres par des segments d’ADN (liaisons)
(2) CHROMATOSOMES :
association d’une histone de liaison H1 a la particule de couer
L’histone H1 lie l’ADN au nouveau ou il rentre/sort de la particule de coeur.
Elle induit le rapprochement des ADN de liaison entrant et sortant.
(3) NUCLEOFILAMENTS :
l’enchainement des nucleosomes
- NUCLEOFILAMENTS
- FIBRES DE CHROMATINES
- COLLIER DE PERLES
Les particules de coeur y apparaissent separees par des segments d’ADN de liaison dont la longueur varie selon les espaces et les tissus
LES CHROMOSOMES (caract, compo, fonctions)
CARACT
- presents sur un CARYOTYPE
- 23 paires chez l’Homme
- element microscopique constute de molecules d’ADN, protines (histones) et prot non- histone
- pour les cellules eucaryotes : localisation dans le noyau
- pour les cellules procaryotes : localiation dans le cytoplasme
COMPO
- un chromosome est compose de 2 chromatides identiques (l’une est l’exacte copie de l’autre contenant chacune une molecule d’ADN)
- armp : structure d’un bras coup
- centromere : point de croisement des chromatides
- armq : structure d’un bras long
- molecule d’ADN : long fil comme une molecule d’ADN formee dans une structure compacte par des proteines = HISTONES
FONCTIONS
- portent les genes
- il est le support de l’information genetique
- transmet de cellules mere a cellules filles lors de la division cellulaire (MITOSE)
- se transmet lors de la meiose pour former les gametes d’un futur foetus
- peut presenter des accidents de meiose par un mauvais desassemblage des chromosomes homoogues, ce qui peut donner soit une mort cellulaire soit une individu trisomique
Le dogme central de notre ADN (rappels)
- ADN—-transcription—> ARN—-traduction–> proteine
- Tout notre ADN n’est pas transcrit, seules les regions correspondant a des genes le sont.
Cette expression peut etre regulee selon le stade de developpement, types cellulaire, environnement.
- Lors de la transcription, seulement un des deux brins d’ADN peut etre utiliser.
L’ARNp ne peut synthetiser l’ARN que dans la direction de 5’(P) a 3’(OH)
Dans l’ADN, les 2 brins, l’un sert pour coder et l’autre pour fideliser (redondance du code)
Comment l’ARNp choisit-elle les regions a transcire ? (I- II- (7))
I- Le nv de transcription : la phase de controle de l’expression des genes agissant au niveau de la transcription de l’ADn
: cette regulation modifirait la quantite d’ADN produit =) facteur determiant du nombre de proteine a produire dans 1 cellule
II- L’initiation de la transcription :
(1) LE PROMOTEUR
: le site de l’initiation non transcrite de l’ADN en amont (cote 5’ du brin codant) de la region transcrite, dont la sequence permet le recrutement de l’ARNp2
Certaines sequences promoteur (“boites”) ont une importance particuliaire dans ce processus (ces sequences sont reconnues specifiquement par differentes proteines appartenant aux complexe d’initiation)
* LA TATA BOX : riche en T&A, situee vers -25 a _“à du site de demarrage de la transcription
*LA CAAT BOX : continet de la C, situee vers -120 a -80 nucleotides du site de demarrage de la transcription
* LA GC BOX : contient G&C, peut etre present entre la CAAT BOX et la TATA BOX
(2) LE COMPLEXE D’INITIATION
- l’ARNp2 des eucaryotes ne reconnait pas seul le promoteur proximal.
Grace a de nombreux co-facteurs, proteines qui se recrutent les uns aux autres et forment avec elle un complexe d’initiation
=) facteurs : TF2A; TF2B….. (transcription factors RNAp2)
Ce sont les facteurs generaux de la transcription, car ils s’assemblent sur tous les promoteurs utilises par l’ARNp2
(RAPPEL : ARNp1 = synthese de ARN ribosomique
: ARNp2 = catalyse la formation ARNm ou ARNpm
: ARNp3 = synthese ARNt
: ARNp4 = specialise chez les plantes)
MECANISME
- La TBT est la premiere proteine qui reconnait une sequence specifique de l’ADN initiatrice de la transcription (TATA BOX).
Le facteur TF2B semble implique dans la selection precise du site d’initiation (nucleotique a partir duquel se deroule la transcription).
Le facteur TF2H comporte plusieurs activites enzymatiques dont une activite helicase permettant l’ouverture de la double helice d’ADN au nv du promoteur, et une activite kinase responsable de la phosphorylation de la queue C-terminale de l’ARNp2
Cette phosphorylation provoque une modification de la structure tridimentionnelle de l’ARNp qui entraine la dissociation du complete d’initiation et le debut de la transcription
(3) INTERVENTION DE FACTEURS SPECIFIQUES DE TRANSCRIPTION
: le complexe d’initiation compose d’ARNp2 et des differents TF2 est suffisant pour une transcription in vitro.
L’augmentation de cette activite basale est sous la dependance de facteurs specialise qui vont integres avec le complexe d’initiation.
Ces proteines activatrices ou inhibitrices (toujours regulatrices) se lient a des promoteurs distingaux specialise dans l’ADN : AMPLIFICATEURS =) lorsq recrutent des cofacteurs activateur
SILENCEURS =) lorsq recrutent des cofacteurs inhibiteurs
Ils peuvent etre situes a plusieurs nucleotides du promoteur proximal, ces dernier agissent sur le promotteur proximal par le jeu de courbures de l’ADN, des facteurs de transcription et mediateur qui maintient lies tous ces acteurs (favorisent ainsi la TRANSCRIPTION)
Cette activation est specifique du gene et utilise unr multitude de facteurs de transcription sepcifiques (prot activatrices) qui agissent generalement sous forme dimerique
(4) L’ELONGATION
: L’ARNP2 est equipee de facteur proteique d’elongation qui facilitent sa propagation au travers d’une chromatine dont ils relachent la structure.
Un ARNpm complementaire du brin matrice de l’ADN (brin anti-sens), donc identique au brin codant de l’ADN (brin sens), aux ribosomes et uraciles, commencent a etre synthetises selon la directioini 5’-3’
(5) LA TERMINAISON
: l’ARNp2 est egalement equipe de facteur proteique de terminaison.
ARNp2 reconnait un ou plusieurs signaux de terminaison portes par le brin progressivement parcouru et annonce la fin de la transcription sur le brin de l’ADN matrice (TTATTT ou plus en aval ATACAAC….)
Elle arretera son travail de transcription et libere l’ARNpm quelle a assemble.
(6) L’ADDITION D’UNE COIFFE
: l’export des ARNm n’utilise pas le système de Ran-GTP.
Sur la terminaison 5’ de l’ARNm est liee à une coiffe (CBC= cape biding complex))et sur l’ARNm se trouve le RECEPTEUR D’EXPORTATION NUCLEAIRE.
Toutes les proteines qui sont exclusivemetn nucleaires restent dans le noyau, les autres vont etre exportees vers le cytosol.
Munie de cette coiffe, l’ARNm va etre exportee en passant par les pores nucleaires.
En arrivant dans le Cytosol, le recepteur d’exportation nucleaire se detache de l’ARNm et les FACTEURS D’INITIATION DE LA SYNTHESE PROTEIQUES (eIF4G et eIF4E) viennent se fixer sur la terminaison 5’ de la molecule. La coiffe se detache et laisse place au facteur d’initiation de la synthese proteique eIF4E sur la terminaison 5’ qui elle meme attache eIF4G.
Grace a ce complexe, l’ARNm va s’enrouler pour debuter la traduction (synthese des proteines) et avoir en bout de chaine le codon STOP.
(7) L’EXCISION-EPISSAGE
: L’excision-epissage est realisee par reaction d’un nucleotide a adenine (A) situe dans l’intron avec un nucleotide a guanine suite en 5’ de l’intron.
Cela entraine la separation de l’intron d’exon 1 (situe en amont) et la formation d’une structure en lasso interne a l’intron.
Ensuite, l’extremite 3’ de l’exon 1 reagit avec l’extremite 5’ de l’exon 2 permettant l’epissage des deux exons et la liberatioin du lasso qui sera degrade par des ribonucleases.
: Mais l’epissage n’est pas seulement constitutif : il existe egamelemnt des epissage alternatifs, dans lesquels l’elimination des introns (ou exons) peut faire se lier entre eux des exons differents.
Par ce mecanisme, ca demultiplie les capacites codantes d’un gene.
Qu’est ce que la traduction de l’ARN ? (rappel)
- L’ARN : suite lineaire de 4 bases diff
- Les proteines : siutes lineaires de 20 acides amines differents
3 bases = 1 codon
total : 64 codons (61 pour les acides amines + 3 pour les codons STOP (UAA, UAG, AAG))
- la traduction : traduire le code de l’ARN en proteine par une ARNt et une proteine ARNt synthase
OU l’ARN sert a coder l’ADN pour l’information et faire le boulot d’une proteine (ARNt) comme une machine.
Comment le ribosome sait par ou commencer ?
- le 1er AUG = DEBUT
=) designe le cadre et lance la traduction
- avant l’apparition du 1er AUG il peut y avoir une partie non traduite
- une fois 1er AUG trouve, le RIBOSOME va traduire jusqu’au CODON STOP ou il arretera la traduction.
- si au bout de 200 codons, il n’a pas eu de codon STOP, on parle d’“open reading frame” et le ribosome arrete la traduction.
l’ARNt (fonctions, mecanismes)
FONCTIONS
- le code est dechiffre par les ARN transferts (ARNt)
MECANISMES
- code dechiffre par le principe de reconnaissance complementaire codon-anticodon.
- L’ARNt possede une sequence a 3 nucleotides complementaire au codon, c’est l’ANTICODON, qui s’appariera avec lui.
Chq ARNt est specifiquement lie a un acide amine precis.
La structure specifique de l’ARNt est reconnue par son ARNt synthetase partenaire.
Pour lier l’acide amine a l’ARNt, il faut la presence d’une source d’E : ATP qui perdre 2P et devenir AMP (molecule permettant la transduction d’un signal venant de l’exterieur d’une cellule vers l’interieur)
Si il n’y a pas reconnaissance de son partenaire, la liaison sera enlevee.
Par consequent chaque codon de l’ARNm appellera un acide amine specifique qui se liera au precedent : TRADUCTION DU GENE
e.g. ARNt(phe) est represente sous forme de feuille de trefle montrant la position de l’anticodon, le site de fixation de la phenylalanine (Phe), les nucleotides impliques dans l’interaction avec la phenylalalnine-ARNt-synthetase et nucleotiddes implques dans l’appariement intramoleculaire
Si la vie etait construite par un ingenieur…
ON AURAIT :
20 triplets pour 20 acides amines
20 ARNt et 20 ARNT synthethase
ON A :
61 triplets pour 20 acides amines
48 ARNt et 2à ARNt synthethase
LES MODIFICATIONS :
- plus de 50 modifications differentes des bases des ARNt (connnues)
- 1/10 nucleotides dans un ARNt est modifie
- les modifications augmentent la specificite d’interaction entre la synthese et son ARNt
- anticondon peut etre modifie
CERTAINES CAUSES
(1) LE WOBBLING PAIRING :
Le wobble pairing, littéralement « appariement bancal », est un mode d’appariement non canonique entre bases nucléiques que l’on observe principalement dans l’ARN.
On trouve en particulier des paires de bases G–U, I–U, I–A et I–C, qui peuvent jouer un rôle important dans la structure secondaire des ARN.
Les appariements wobble jouent un rôle très important dans la traduction du code génétique.
Ils permettent en effet de pallier en partie la disparité entre le nombre de codons codant (61, hors codons stop) et le nombre d’acides aminés (20), en utilisant des wobble, à la première position de l’anticodon de l’ARNt, ce qui permet à un même ARNt de reconnaître plusieurs codons synonymes.
Appariement Wobble Anticodon/Codon
L’inosine, base modifiée que l’on trouve fréquemment en première position de l’anticodon des ARNt, est particulièrement importante, car elle permet des appariements avec l’uracile (U), l’adénine (A) et la cytosine (C). La paire G–U est également très fréquente dans de nombreuses structures d’ARN.
(2) ENTRE 2 ARNt :
Lorsq la peptidyl de l’ARNt est attachee au C-terminal de la chaine polypeptidique en construction, un autre ARNt vient se fixer sur la C-terminal.
A ce moment la, l’ARNt prealablement attache perd sa liasion peptidique et l’autre ARNt garde sa nouvelle place.
LE RIBOSOME : nom des 5 mecanismes
(1) initiation a la traduction
(2) elongation de la chaine peptidique
(3) terminaison de la traduction
(4) regulationi du taux d’expression des prot
(5) repliements des prot
ARN RIBOSOMAL (compo,caract, meca)
COMPO
- chez l’homme, le risobome est une particule formee de 2 sous unites de taille inegale, LA PETITE SOUS UNITE (40S) et la GRANDE SOUS UNITE (60S)
- Ces sous unites sont composees de 4 chaines d’ARN ribosomial et de nombreuses proteines
CARACT
- Le genome humain contient environ 200 genes identiques codant l’ARNr, repartis sur 5 chromosomes (13,14,15,21,22)
Chq gene est transcrit dans le nucleole, dans des zones FIBRILLAIRES, par une ARNp1, en un precurseur de 47S
- Certaines sequences de ce precurseur sont excisees, ce qui donne naissance aux sequences 5,8S et 28S (pour l’assemblage de la grande sous unite) et 18S (pour la petite)
Ceci est une facon simple d’assurer une production equilibree des differents composants du ribosome.
- L’ARNr 5S participe aussi a la grande sous unite du ribosome, est transcrit par l’ARNp3 dans le nucleoplasme et est code par un gene different.
PETITE SOUS UNITE
- 33 proteines det l’ARNr 18S composent la petite sous unite
GRANDE SOUS UNITE
- 49 proteines et 2 ARNr 5S,8S,28S
MECANISME
=) Toutes ces proteines sont importees dans le noyau ou elles se combinent a l’ARNr pour former les ribosomes
Cette structure etablit des sites precis ou se feront les interactions des sous-unites ribosomiales avec l’ARNm et l’ARNt.
Elle determine aussi le site de l’activite peptidyl transferase (enzyme realisant la liaison peptidique entre les acides amines)
La particule complete (40S + 60S) n’est assemblee que dans le cytoplasme, en presence de l’ARNm , l’ARNmet initiateur et des facteurs d’initiation (eIF)
L’initiation a la traduction : mecanisme
MECANISME
- Elle consiste a reconnaitre le point de depart du message code porte par l’ARNm, cad le codon de depart AUG.
Pour cela, il y a formation prealable d’un complexe, le complexe pre-initiation, forme de la petite sous unite (40S), de l’ARNtmethionie (ARNtmeth initiateur) et du facteur d’initiation eIF-2, compose de sous unites alpha, beta, gamma, dont le eIF-2 gamma est lie au GTP.
Le complexe de pre-initiation reconnait la tete 5’ de l’ARNm, grace a la presence de plusieur facteurs d’initation se fixant soit a la tete de l’ARNm soit a la petite sous unite (40S)
L’un des facteurs d’initiation, a activite HELICASE, elle aura pour fonction de lineariser la molecule d’ARNm, ce qui permettra le deplacement du complexe de pre-initialisation le long de l’ARNm (a la recherche du codon de depart)
- Le complexe de pre-initiation repere le codon de depart porte par l’ARNm de 2 facons :
(1) L’ARNr 18S de la petite sous unite reconnait la sequence nomme KOZAK chez les eucaryotes situee sur l’ARNm immediatement en amont du codon de depart, et
(2) l’ARNtMet initiateur se lie au codon de depart 5’-AUG-3’, grace a son anit-codon 3’-UAC-5’.
Le GTP lie a eIF-2 gamma est alors hydrolyse, ce qui declenche la dissociation des facteurs d’initation et l’association de la grande sous unite a la petite.
L’ARNm est alors pris entre les deux sous unites et donc en mesure de coulisser par rapport au ribosome
L’ élongation de la chaine peptidique : mecanisme
MECANISME
- L’elongation est le processus au cours duquel les acides amines s’associent un a un pour former une chaine polypeptidique.
- L’ARNt(meth) a ete forme par l’ARNt synth
L’ARNt synth se trouve dans le cytoplasme
Elle eset constituee de 2 sites de liaisons :
(1) reconnait l’amino acide : methyonine qui va se combiner avec la molecule d’ATP qui pert 2 groupes phosphate
(2) ARNt : qui va se combiner avec l’amino acide et former l’ARNt (meth)
- chq acide amine, lié a son ARNt qui porte un anticodon specifique, est appele a rejoindre la chaine en elongation par la reconnaissance de son codon situe sur l’ARNm
- Apres fixation de l’ARNtMet sur le. site P (peptidyl site) et l’association de la grande sous unite a la petite,
le deuxieme codon pourra lier son ARNt, acide amine sur le site A (acceptor site) , cette fois lie au facteur d’elongation eEF-1, qui a son tour declenche la liaison entre la methionine et le deuxieme acide amine.
La liaison entre ARNt meth et son acide amine va etre deacetylee et l’ANRt meth se retrouvera “tout nu”.
Le ribosome se decale d’un codon pour mettre l’ARNt meth sur le site E (Exit site) et le faire partir pour tout decaler d’un.
Un autre ARNt vient se placer sur le site A avec son acide amine, deuxieme facteur d’elongation, eEF2, et qui s’effectue grace a l’hydrolyse de GTP.
Cette operation s’accompagne d’un deplacement relatif de l’ARNm et du ribosome, appele TRANSLOCATION.
A l’inverse, si l’appariement n’est pas fort, l’ARNt quitte le site sans que le GTP puisse etre hydrolyse et donc le lien entre les acides amine n’est pas realise
Donc, le processus s’effectue par essais successifs de differents couples ARNt, acide amine qui se presentent de facon aleatoire.
Seule une forte reconnaissance codon-anticodon autorise la liaison peptidique.
Cette selection rigoureuse de l’ARNt, qui garantit la traduction fidele du message, est connue sous l’appellation ‘proofreading”.
L’ensemble du processus se repete d’une facon systematique pour chq codon suivant jusqu’au codon de terminaison
Terminaison de la traduction : mecanisme
MECANISME
- La translocation s’effectue jusqu’a l’un des codon STOP, UAA, UAG ou UGA, qui est lie a une proteine : FACTEUR DE TERMINAISON DE L’ELONGATION (eTF ou eRF), elle meme associee au GTP
Aucun autre acide amine ne peut plus etre ajoute, et la traduction est terminee par l’hydrolyse de la liaison du dernier acide amine avec son ARNt (ARNtPhe), formant ainsi l’extremite carboxy terminal de la proteine.
La chaine proteique alors complete est liberee et les deux sous unites du ribosome se dissocient liberant ainsi l’ARNm
REGULATION DU TAUX D’EXPRESSION DES PROTEINES : mecanisme
MECANISME
- la synthese complete d’une proteine de 50kDa necessite environ 64 secondes.
Autrement dit, le ribosome parcourt l’ARNm en 64s
Cependant, il est possible que le meme ARNm soit silmutanement parcouru par plusieurs ribosomes, formant aisin un POLYRIBOSOME augmentant la capacite de la traduction et en consequence de la synthese proteique.
Cependant, le nombre de ribosomes est limite.
e.g. Un ARNm codant 490 acides amines mesure 245nm.
Etant donne qu’un ribosome occupe 30nm, on peut estimer que cet ARNm ne peut heberger simultanement que 8 ribosomes.
- La formation de polyribosomes est dependante de la vitesse d’initiation de la traduction.
Ce processus est regule par les facteurs d’initiation qui pour leur part sont regules par des signaux externes, provenant des facteurs de croissance.
Pour donner une idee : on peut dire qu’une cellule en division necessite un taux de synthese 3X plus eleve qu’une cellule quiescente (au repos).
- Il existe d’autres niveaux de regulation de la production de proteines : l’une base sur la selection de l’ARNm a traduire (il existe des ARNm disponibles dans le cytoplasme qui sont tres peu traduits) et l’autre base sur la duree de vite, limitee a quelques heures, de l’ARNm.
Une production intense de proteines necessitera donc la synthese permanente d’ARNm par persistance du processus de transcription.
À l’inverse, une cellule limitera la production d’une proteine donnee en interrompant la transcription du gene concerne ou en degradant rapidement son ARNm
LA DIFFERENCIATION CELLULAIRE
CARACT
- est un resultat des differences cans l’EXPRESSION GENETIQUE
- l’INFORMATION GENETIQUE est codée dans l’ADN et reste inchangee durant la differenciation cellulaire
- la differenciation cellulaire :
* change profoncdement la STRUCTURE et la FONCTION des cellules dans un organisme mais le materiel genetique reste le meme
- les proteines :
INFLUENCES et DETErMINENT les differences.
*PROTEINES COMMUNES : proteines du cytosquelette, ribosomes, polymerases, histones
*PROTEINES SPECIFIQUES a une molecule : enzyme specialisee
- Ces differences dans l’expression des proteines ne sont pas STABLES
Certes, une cellule contient dans son noyau toute l’information genetique, mais toutes les cellules peuvent etre clonees
=) ON PEUT REFAIRE UN ORGANISME ENTIER A PARTIR D’UNE CELLULE DIFFERENCIEE DONC, CETTE CELLULE DOIT ENCORE POSSEDER TOUTE L’INFORMATION GENETIQUE NECESSAIRE (clonage : mouton Dolly ou plantes)
Comment une cellule parvient elle a controler sa composition proteique ?
MECANSIME
- Lors de la REGULATION TRANSCRIPTIONELLE :
*permet la production de proteines (si absence de transcription abs de proteines)
*la transcription peut donner proteines ou pas proteines (si destruction, degradation, mauvaise traduction)
Comment la proteine peut reconnaitre une sequence specialisee dans l’ADN ?
MECANISME
- La transcription d’un gene est controle par ddes proteines qui se lient a une sequence specialisee d’ADN :
*MINOR GROOVE
*MAJOR GROOVE
- pour que ca marche, l’ADN DOIT ETRE RECONNU :
* La proteine est due a une repartition speciallise des groupements chimiques de chauqe paires de bases
* cette repartitioin est variable si on regarde du cote major groove ou minor groove
* une suite specialisee de bases se traduit dans une suite specifique des groupements chimique a la peripherie du doubles brins
- on a une repartition moleculaire ou certaines proteines pourraient se coller, ssi il y a un match
=) interaction ADN/Prot
(1) HELICE COUDE HELICE (caract, fonctions, histoire)
CARACT
- 2 helices alpha reliees par une petite boucle
- les facteurs de transcription sont dimeres, chaque monomeres ayant une helice formee de residus basiques facilitant la liaison de l’ADN
FONCTIONS
- proteine pouvant reconnaitre une sequence d’ADN sans avoir besoin de l’ouvrir
HISTOIRE
- la motif helice coude helice, a ete identifie dans un premier temps comme le domaine de liaison a l’ADN de represseurs de phages
Mais une forme similaire a ce domaine qui a ete ensuite retrouve dans les homeodomaines, une sequence caracterisee sur plusieurs proteines impliquees dans la regulation du developpement de la Drosophile.
Le domaine homeobox est une sequence de 60 acides amines, responsables de la liaison a l’ADN de maniere specifique de sequence.
La partie C-terminale de ce domaine comporte une forte HOMOLOGIE avec des proteines procaryotes a domaine helice-coude-helices
(2) L’HOMEODOMAINE (caract, fonctions)
CARACT
- x3 helices alphas qui vont s’inserer dans le sillon majeur de x2 helices d’ADN au moment de la reconnaissance et la rendre active pour la transcription
FONCTIONS
- par sa configuration se lie a l’ADN
- permet d’activer en cascade d’autres genes (controle de l’expression des genes)
(3) LES PROTEINES A DOIGTS DE ZINC (caract, compo, focntions)
CARACT
- ce type de proteines comporte des elements repetitifs avec une forme de doigts de gant
- on peut retrouver de nb doigts
COMPO
- la proteine Sp1 qui se fixe sur les botes GC possede 3 doigts de zinc
- l’ion Zn2+ sert a stabiliser le motif sous forme de doigt
FONCTION
- le motif a doigts de zinc comprend le domaine de liaison a l’ADN
Il a ete caractetise dans un premier temps sur le facteur TF2A, qui est necessaire a la transcription des genes ARNr55 par l’ARNp 3
-ces proteines tirent leur nom de leur structure dans laquelle un groupe d’acide amines conserves lient un ion de zinc
2 sous familles de ces proteines sont connues :
(1) LA FAMILLE CLASSIQUE A DOIGTS DE ZINC
(2) LA FAMILLE DES RECEPTEURS NUCLEAIRES
(4) FACTEURS A GLISSIERE A LEUCINE (compo, caract)
COMPO
- constituee d’un domaine riche en acided amine LEUCINE
CARACT
- les proteines avec glissiere a leucine se fixent a l’ADN sous forme de DIMERES
COMPO
- elles possedent 2 regions importantes :
(1) UNE REGION A BASE DE DIMERES :
constituee par 2 helices alpha face a face riche en leucine et interagissant par des liaisons de type hydrophobes
(2) REGION RICHE EN CHARGES POSITIVES :
se fixe sur les groupes phosphates de l’ADN
La region adjacente a la repetition riche en leucin est fortement basique dans chacune des proteines a glissiere a leucine et comprend un domaine de liaison a l’ADN
- les 2 glissieres a leucine forment une structure en Y, dans laquelle les glissieres constituent la tige du Y et les deux regions basiques les deux branches du Y qui lient l’ADN
(1) LES FACTEURS DE TRANSCRIPTION SONT CONSTITUES DE 2 MODULES
*LIAISON A L’ADN
*ACTIVATION DE LA TRANSCRIPTION
(caract, compo, fonctions, mecanismes)
CARACT
- c’est une classe majeure de FT chez les eucaryotes dont un grand nombre ne se fixent pas a l’ADN mais font partie du COMPLEXE DE PRE-INITIATION qui interagit directement avec l’ARNp 2
COMPO
- les facteurs de transcriptions generaux les plus courants sont:
*TF2A
*TF2B
*TF2D
*TF2E
*TF2F
*TF2H
(TF2 : transcription factors regulating RNA pol 2)
FONCTIONS
- Le FT genereal : TF2D se fixe sur la :
TATA-box (TATA box Binding Protein)
MECANISMES
- Pour que la transcription ait lieu, l’ARNp (enzyme synthetysant l’ARN) doit se fixer a l’ADN pres d’un gene.
Les regions de l’ADN appelees PROMOTEURS contiennent des sequences d’ADN sepcifiques et des ELEMENTS DE REPONSES qui sont un site sur de fixation initiale de l’ARNp et des facteurs de transcription qui recrutent l’ARNp
- Le complexe de pre-initialisation de la transcription :
Le complexe comple = ARNp + facteurs de transcription + sequence ADN du promoteur
- Ce complexe assure :
* le chargement precis de l’ARNp2 sur le bon site de demarrage de la transcription
*la deshybridation (ouverte) de l’ADN au niveau du promoteuer
*le relarguage de POL2 du promoteur
(3) DES FACTEURS DE TRANSCRIPTION PEUVENT SE LIER EN AMONT D’UN GENE POUR LE REGULER
(caract, meca)
CARACT
- une sequence OPERATEUR est une region de l’ADN qui est proche d’un promoteur (voire qui ma recouvre en partie) et sur laquelle se fixe un : REPRESSEUR :
*proteine qui empeche la fixation de l’ARNp sur le promoteur et INHINBE (reprime) ainsi la transcription de genes
* peut se fixer sur un ARNm et empecher la traduction en proteine
* peut aussi se fixer sur des regions : SILENCERS = la transcription des genes est ainsi reprimee
-differentes combinaisons de facteurs de transcription ont des effets regulateurs differents sur l’inhitiation de la transcription
Chaque type de cellule possedent des combinaisons de facteurs de transcription qui lui sont caracteristiques et qui contribuent dans une large mesure au phenotype de cette cellule.
MECANISME
- les sequences : INSULATOR (isolant) empeche un ENHANCER (SILENCER) d’activer ou d’inhiber la transcription d’un autre gene voisin
Ces sequences se situent entre un enhancer ou un silencer et le promoteur
Les insulator des eucaryotes ont une sequence de nucleotides CCCTC sur laquelle se fixent de sproteines : FACTEURS DE FIXATIOIN CCCTC (CCCTC binding factors)
- Il existe d’autres sequences regulatrices sur lesquelles se fixent differents facteurs de transcription.
Elles sont principalement situees en amont (5’) du site d’initiation de la transcriptioin, mais quelques unes sont en aval (3’) voire au sein de la sequence du gene
- Les facteurs de transcription regulent la transcription des genes en se fixant aux regions amplificatrices (enhancer) de l’ADN adjacentes aux genes regules
Ces facteurs de transcriptions assurent que les genes sont exprimes dans la bonne cellule, au bon moment et en bonne quantite, selon les changements des besoins de l’organisme (developpement, controle du cycle cellulaire, reponse a des signaux intra-cellulaires, adaptatioin a l’environnement, interactionavec deds pathogenes,…)
(4) DES FACTEURS DE TRANSCRIPTION PEUVENT ENTRER EN COMPETITIONS
MECANISME
- suite a une presence d’un site activateur et un site inhibiteur des facteurs de transcription vont etre presents sur ces sites.
Cependant, cela va creer une competition entre qui va gagner : l’activateur ou l’inhibiteur
- l’activateur va activer sa surface et va selier au represseur.
Cette liaison va former un interaction forte qui sera INEFFICACE
- qd il va y avoir une interaction avec le facteur de transcription general, les deux site vont “parler en meme temps a la TATA box et elle ne pourra pas comprendre” donc c’est INEFFICACE
TRANSDUCTION DES SIGNAUX (carct, 2meca)
CARACT
- la plupart des signaux qu’une cellule percoit vont causer un changement dans l’expression des genes :
1- ceci passe par une regulation des facteurs de transcription dans la cellule :
MECANISME (plantes)
- on a 3 cellules cote a cote
- la 1er cellule produit le facteur de transcription
- la 2eme cellule recoit le facteur de transcription qui va dans le noyau et active des genes
- la 3eme cellule est trop eloignee et ne recoit pas le facteur de transcription et n’active donc pas les genes
2- Les facteurs de transcription peuvent etre active en se liant a des petites molecules :
MECANISMES
(1)
- la presence d’une homone steroidale (testosterone, eostrogene, cortisol…) et son recepteur vont se lier
- ensemble, ils vont activer la reponse primaire des genes
- cela va induire la synthese de differentes proteines dans la reponse primaire
(2)
- les recepteurs nucleaires :
*LEUR ROLE : role de facteur de transcription
: proteine qui agissent dans le noyau et qui modulent l’expression des genes
Ces recepteurs agissent en trans = ils induisent l’expression de genes codant des proteines qui a leur tour activent de nombreux genes
*LEUR STRUCTURE : un domaine de liaison a l’ADN (DBD) sur des sequences d’ADN particuliere (element de reponse a l’homone == HRE) qui se trouvent a proximite des genes qu’iils regulent
: un domaine de liaison du ligant (LBD)
: region N-terminale variable par la taille et la sequence en acides amines
*LEUR MODE D’ACTIVATION : tant que le recpeteur n’est pas lie a un ligand, il est inactif
=) son domaine DBD est bloque par un complexe proteitique INHIBITEUR
: qd le domaine LBD a fixe le ligand, il chage de conformationi et l’inhibiteur est relargue
: le domaine DBD est libere et ilse fixe sur la sequence d’ADN spe HRE, ce qui ACTIVE LA TRANSCRIPTION DES GENES
SINAUX PERCUS AU NV DE LA MEMBRANE PLASMIQUE ET TRANSMIS AUX FACTEURS DE TRANSCRIPTION PAR UNE CASCADE D’EVENEMENTS (schema bilan)
LES FACTEURS DE TRANSCRIPTION PEUVENT ETRE ACTIVES EN SE LIANT A DES PETITES MOLECULES
HORMONES
- les molecules de signalisation extracellulaire en 2 groupes :
(1) La molecule est trop GROSSE ou trop HYDROPHILE pour traverser la membrane plasmique des cellules cibles
Alors, elles dependent de recepteurs situes a la surface de la cellule cible pour faire passer leur message a travers la membrane
(2) Les molecules sont PETITES ou HYDROPHOBE, pour se glisser facilement a travers la membrane plasmique
Une fois dedans, les molecules de signalisation activent des enzymes intracellulaires, ou se lient a des recepteurs proteiques qui contre l’expression des genes
CARACT
=) Ces molecules dependent d’un recepteur intracellulaire, constitue par les HORMONES STEROIDES (cortisol, oestradiol, testosterones,…)
MECANISME
- Ces molecules se lient a des recepteurs proteiques situes dans le CYTOSOL ou dans le NOYAU :
LES RECEPTEURS NUCLEAIRES = lorsqu’ils sont actives par la liaison de l’hormone, ils agissent comme regulateur de la transcription dans le noyau
-Quand une hormone se lie au recepteur, celui ci subit un changement de conformation qui l’active, lui permettant de d’activer ou d’inhiber la transcription de genes specifiques
=) LES RECEPTEURS NUCLEAIRES ET LES HORMONES ACTIVATRICES JOUENT UN ROLE ESSENTIEL EN PHYSIOLOGIE HUMAINE
LES 3 GRANDES CLASSES DE RECEPTEURS MEMBRANAIRES (caract, 3 recp)
CARACT
- Tous les recepteurs membranaires, a la sufacce des cellules, lient une molecule de signalisation extracellulaire et transmettent le message sous forme de molecule de signalisation intracellulaire qui modifient le comportement de la cellule
LES 3 RECEPTEURS
(1) LES RECPETEURS COUPLES A UN CANAL IONIQUE :
ils laissent passer a travers la membrane, un flux d’ions uqi produit un courant electrique
(2) LES RECEPTEURS COUPLES A UNE PROTEINE G :
Activent une classe specifique de proteines liees a la membrane (proteinen trimerique de liaison au GTP ou proteine G), qui active soit une enzyme soit un canal ionique dans la membrane plasmique, declanchant une cascade d’effets
(3) LES RECEPTEURS LIES A UNE ENZYME :
Agissent comme des enzymes ou s’associent a une enzyme a l’interieure de la cellule
Quand sont activees, les enzymes activent toute une serie de voies de signalisation intracellulaire
(2) LES RECPETEURS LIES AUX PROTEINES G (fonctions, caract, structure, mecanisme)
FONCTIONS
- ils transmettent les reponses a une enorme diversite de molecules de signalisation extracellulaire comprenant des hormones, des mediateurs locaux et des neurotransmetteurs
CARACT
- variees en structures et fonctions
- peuvent etre des proteines, peptides, derives d’acides amines, acides gras
Pour chacune d’entre elles, il y a un recepteur ou un groupe de recepteur different
STRUCTURE
- similaire entre tous les recepteurs G
- 1 seule chaine polypeptidique qui traverse 7 fois la bicouche lipidique dans les 2 sens (“superfamille de recpeteurs a 7 passages transmembranaires”)
- chaque specificite d’un ensemble particulier de recpeteurs, enzymes cibles, canaux ioniques de la membrane plasmique
- composees de 3 sous unites proteiques alpha, beta, gamma donc 2 sont attachees a la membrane plasmique par des petites queues lipidiques
MECANISME
- a l’etat non stimule, une molecule de GPD est liee a la sous unite alpha, la proteine G est au repos
- quand un ligant extracellulaire se lie au recepteur, le changement de conformation du recepteur active G en diminuant l’affinite de la sous unite alpha pour le GPD qui devient GTP
- dissociees ou non, les 2 parties actives de G (alpha et complexe beta, gamma) peuvent reagir avec des proteines cibles de la membrane plasmique et qui vont relayer a leur tour le signal vers d’autres destination dans la cellule
- LA STIMULATION DES RECEPTEURS LIES AUX PROTEINES G ACTIVENT LES SOUS-UNITES DES PROTEINES G
- ACTIVER UNE PROTEINE G : changement de conformation du recepteur pour activer le proteine G situee a la face inferieure de la membrane plasmique
: (pour le reste du fonctionnement cf la rubrique : MECANISMES)
LA VOIE DE L’AMP CYCLIQUE PEUT ACTIVER DES ENZYMES ET DES GENES (caract, meca, le cas de la cafeine)
CARACT
- de nombreux signaux extracellulaire, agissant par l’intermediaire de recepteurs lies a une proteine G, modifie l’activite de l’adenyl cyclase et donc de la concentration intracellulaire ud message AMP CYCLIQUE
MECANISME
- la sous unite alpha de G activee, activent l’adenyl cyclase, entrainant une augmentationi soudaine de la synthses d’AMP cyclique a partir de l’ATP
- Pour eliminer le signal, uen 2eme enzyme, PHOSPHODIESTERASE DE L’AMP CYCLIQUE, convertit rapidemant l’AMP cyclique en AMP ordinaire
LE CAS DE LA CAFEINE :
- est un stimulant qui inhibe le phosphodiestrase dans le systeme nerveux bloquant la degradation de l’AMP cyclique et maintient la concentration intracelllaire de ce 2nd message a un niveau eleve
- la phosphodiesterase de AMPc est activee en permanance dans la cellule, comme elle detruit ++++ rapidement l’AMPc, la concentration peut varier en reponse aux signaux extracellulaire et augmente ou diminue 10 fois en quelques secondes
AMP CYCLIQUE (caract, fonctions, synthese, meca)
CARACT
- soluble dans l’eau
FONCTIONS
- peut porter son signal a travers la cellule
- se deplace depuis le site de la membrane ou elle a ete synthetisee, pour interair avec des proteines situees dans le cytosol, le noyau et autres organites
SYNTHESE
- obtenues par l’activation d’une enzyme :
LA PROTEINE KINASE DEPENDANTE DE L’AMP CYCLIQUE (PKA)
MECANISME
- la liaison de l’AMPc induit un changement de conformation de complexe qui libere la kinase acitve
- La PKA activee catalyse la phosphorylation des serines ou threonines sur certaines proteines intracellulaire, modifie leur activite
- La PKA phosphorylise des regulateur de la transcription qui vont activer la transcription de genes particuliers
- les effets de AMPc varient d’une cellule a l’autre
MEMBRANE (caract, compo, fonctions)
CARACT
- une forme simple, de structure composee d’une bicouche fine de lipides (5 nm)
- les bacteries : 1 membrane =) LA MEMBRANE PLASMIQUE
- les eucaryotes : nombreuses membranes internes entourant les differents compartiments intracellulaire pour former des organites (RER, AG, mitochondries…), leur fonctions sont identiques mais leur composition varient (des les proteines membranaires qui y sont incluses, permettant a chauqe composant de garder leur caracteristique distinctifs)
COMPO
- lipides (disposition en 2 couches tres proches et opposees =)
LA BICOUCHE LIPIDIQUE (50%) : donne la structure de la base
: barriere de permabilite pour les molecules hydrophobes
- proteines membranaires (50%) : assurent les autres fonctions de la membrane et donne leur caracteristiques individuelles)
FONCTIONS
- sert de barriere pour empecher l’echapement du contenu cellulaire et de se melanger avec le milieu exterieur
- pour se nourrir, et rejeter ses dechets, les membranes percent des canaux et des pompes selectifs de molecules de proteines qui permettent a des substituants tres specifiques d’etre importees ou exportees
- molecules de proteines servent de capter permettant a la cellule de recevoit des info sur sonenvironnement et d’y repondre de maniere adequate
- propriete mecanique =) si la cellule grossit, la membrane aussi sans perdre sa continuite
=) si membrane est percee, pas destruction de la cellule, la membrane se refermera
LA BICOUCHE LIPIDIQUE (structures, meca)
STRUCTURE
- lipides ont 2 propriete differents en 1 seule molecule :
(1) chaque lipide a une tete hydrophile
(2) une ou deux queues hydrocarbonees hydrophobes - les lipides les plus abondant sont les PHOSPHOLIPIDES (tete hydrophile est reliee au reste de la molecule par un groupement phosphate)
- les molecules les plus rependues dans les membranes sont les :
PHOSPHATIDYLLHOLINES : la tete est contituee par un groupement hydrophile de choline phosphorylee et 2 queues constituee de 2 longue chaines hydrocarbonees hydrophobes
- molecules presentant des prop hydrophile/hydrophobes sont des :
AMPHIPATHIQUES : permet aux molecules de lipides a s’assembler en bicouche lipidique dans un environnement acqueux
MECANISMES
*Les molecules hydrophiles se dissolvent rapidement dans l’eau car elles portent des groupements polaires (distribution ingele de charges +/-) ces atomes chages peuvent etablir des liaisons electrostatiques ou des liaisons hydrogenes
*Les molecules hydrophobes sont insolubles dans l’eau car les atomes ne sont pas chargees et ne sont pas polaires, il n’y a aucune interaction favorable avec les molecules d’H20
Au contraire, ces atomes non polares obliges les molecules d’eau situees a leur peripherie a se reorganiser en une structure qui entoure les moleucles hydrophobes comme une cage
Cette formation de “cage” coute de l’energie.
Le cout de l’energie diminue lorsque les molecules hydrophobes se rassemblent et limitent les contracts au plus petit nombre possible de molecules d’eau
=) FORMATION D’UNE ENORME GOUTELETTE
- pour les molecules amphipathique, sont soumies a 2 types de forces opposees : tetes hydrophiles attirent l’eau
- ce conflit entre tete/queue resulte a la formation de la bicouche lipidique.
C’est un arrangement qui satisfait les 2 parties et qui est favorable sur le plan energetique
- les meme forces qui poussent les molecules amphipathiques a former une bicouche conferent a cette bicouche des propriete d’autofermeture
- Toutes dechirures de la bicouche cree une expositiona l’eau.
Comme cette situation est defavorable sur le plan energetique, la bicouche se reorganise spontanement pour l’eliminer
*Dechirure petite : rearrangement spontanee va exclure les molecules d’eau et conduire a une reparation, restant un seul feuillet continu
*Dechirure importante : le feuillet va se replier sur lui mem et se casser en formant une vesicule fermee
ASSOCIATIONS VARIEES A LA BICOUCHE LIPIDIQUE (4)
(1) Traversent la bicouche et ont une partie de leur masse situee de chaque cote
Ces proteines transmembranaires sont des regions hydrophobes/hydrophiles.
Les hydrophobes a l’interieur, cintre les queues hydrophobes des molecules d elipides
Les hydrophiles sont dans l’environnement acqueux de chaque cote de la membrane
(2) Dans le cytosol exclusivement, associe aux feuillet interne de la bicouche par une helice alpha, amphipathique et expose a la surface de la proteine
(3) Exterieur de la bicouche exclusivement, d’un cote ou de l’autre ne sont attaches a la membrane que par liaisons covalentes a des groupement lipidiques
(4) Liees directement a l’une ou l’autre face de la membrane, ne sont maintenues enb place que par leurs interactions avec d’autre proteines membranaires
=)Les proteines qui sont directement attachees a la membrane, ne peuvent etre isolees qu’en detruisant la bicouche lipidique avec des detergents.
On parle de PROTEINES MEMBRANAIRES INTEGRALES
Les autres proteines membranaires sont, PROTEINES MEMBRANAIRES PERIPHERIQUES, on peut les liberer de la membrane par extraction qui detruisent les interactions pro/prot mais laissent la bichouche intacte
LE CYTOSQUELETTE (fonctions, carac, compo)
FONCTIONS
- permet aux cellules eucaryotes d’adopter differentes formes, d’organiser leurs composants, reagir avec l’environnement, avoir des mouvements coordonnes
- soutenir le volume du cytoplasme d’une cellule eucaryote par cet achitecture filamenteuse
- constituer les os et les muscles d’une cellule car, il est directement responsable des mouvelemnts (migration cellulaire, contraction musculaire, changement de forme)
- responsable de la segregation des chromosomes dans les cellules files et la separation de ces cellules au moment de la division cellulaire
CARACT
- reseau complique de filaments proteiques s’etendant a travers le cytoplasme
- structure dynamique, continuellement reorganise quand la cellule change de forme, se divise, echange avec son environnement
- sans lui :
*pas cicatrisation des blessures
*mucles seront mutiles
COMPO
- construit une charpente de filament proteique :
(1) filaments intermediaires (compo : proteine fibreuses) animaux (les neurofillaments sont des elements du cytosquelette, modifient la maladie d’Alzheimer, constitues de 3 sous unites et appartiennet a la famille des filaments intermediaires)
(2) micotubules (compo : tubuline)
(3) filaments d’actines ou microfilaments (compo : actine)
LES MICROTUBULES (caract, synthese, fonctions, compo, meca, caract)
CARACT
- longs tubules de proteines, creux et rigides pouvant facilement se dissocier a un endroit et se reassocier a un autre
SYNTHESE
- se developpe a partir d’une petite strucutre situee pres du centre de la cellule : CENTROSOME
En s’etendant vers la peripherie de la cellule, ils creent a l’interieur de la cellule, un syssteme de rail le long du quell les vesicules, les organites et autres composants peuvent se deplacer
FONCTIONS
- role organisateur dans les cellules eucaryotes
- ces microtubules et autres systeme de microtubules cytoplasmiques sont la partie du cytosquelete qui va permettre d’ancrer dans la cellule les organites entourees de membrane et de guide le transport intracellulaire
- en mitose, les microtubules du cytoplasme se dissocient et se reforment en : FUSEAU MITOTIQUES
- peuvnet former des structures permanantes =
structure en forme de poils : CILS =
un moyen de propulsion ou balayage du liquide a la surface de la cellule
Le centre d’un cil consiste en un faisceau de microtubules avec +++ organise et stable
COMPO
- constitue de 2 sous-unites
- des molecules de TUBULINES : dont chacune est un dimere compose de 2 proteines globulaires
(1) l’alpha globuline
(2) la beta-globuline
(1) et (2) sont liees par des liaisons non covalentes - les dimeres de tubulines s’empilent par des liaisons non covalentes pour former les parois d’un microtubule cylindrique creux
- cette structure est un cylindre forme de : 13 PROTOFILAMENTS PARALLELES =
chacun forme d’une chaine lineaire de dimere alpha et beta-tubuline altenant bout a bout, dans le sens de la longueur
Chaque protofilement a une polarite structurell, avec l’alpha tubuline exposee a un bout et la beta-tubuline a l’autre bout
Cette polarite est la meme pour tous les protofilements, ce qui donne une polarite d’ensemble aux microtubules
- extremite + (=) la Beta-tubuline
- extremite - (=) l’Alpha- tubuline
- le CENTROSOME est le principal organisateur des microtubules =
Il contient des centaines de structures en anneau formees d’un autre type de tubuline : la gamma tubuline
Chaque anneau de gama-tubuline est un site de la croissance d’un microtubule
MECANISME
- le dimere alpha/beta tubuline s’associe a l’anneau gamma-tubuline dans une orientation speciale, de sorte a ce que l’extremite - du microtubule est incluse dans le centrosome et que la croissance ne se fait qu’a l’extremite + (face a l’exterieur)
- une fois qu’un microtubule a demarre, son extremite + augmente vers l’exterieur, en s’eloigant du centre organisateur par l’addition de sous unites
- Soudainement, il subit une transition qui lui fait se raccourcir vers l’interieur en perdant ses sous-unites de son extremite libre
Il peut diminuer partiellement et recroitre ou diminiuer completement et etre remplace par un autre microtubule a partir du meme anneau de gamma-tubuline
=) INSTABILITE DYNAMIQUE
CARACT
- La polarite des cellules refletent la polarisation du systeme des microtubules qu’elles contiennent, qui permet de placer les organites la ou la cellule en a besoin et de guider le courant du traffic entre les differentes parties de la cellules
e. g.
Dans une cellule nerveuse, tous les microtubules de l’axone poitent vers la meme direction (extremite de l’axone)
Le long des voies orientees, la cellule est capable d’envoyer de chargement de materiel (membrane des vesicules) qui sont synthetyses dans le corps cellulaire a l’autre bout de l’axone
- Le cytoplasme d’une cellule est continuellement en mouvement
Les mitochondries et les organites entourees de membranes ou vesicules se deplacent de maniere sacchadees
Ce mouvement, PAR SAUTS, est :
*SOUTENU
*DIRECTIONNEL
que les MOUVEMENTS BROWNIENS continus engendres par l’agitation thermique aleatoire
-Les mouvement (2 types) sont generes par les :
*PROTEINES MOTRICES
qui utilise l’energie produite par les cellules repetes d’hydrolyse de l’ATP pour se depolacer regulierement, le long des filaments d’acine et des microtubules dans 1 seule direction
En meme temps, les proteines motrices se lient a d’autres composant cellulaires et les transportent le long des filaments
Les proteines motrices se deplacent le long des microtubules du cytosquelette appartenant a 2 familles :
(1) LES KINESINES
(2) LES DYNEINES
- Les microtubules sont stabilises par leur association avec d’autres proteines et ne presentent pas d’instabilite dynamique
Les microtubules stables sont utilisees par les cellules comme de supports rigides sur lesquels elles peuvent construire differentes structures polarisees :
*CILS
*FLAGELLES
INSTABILITE DYNAMIQUE (meca)
MECANISME
-vient de la capactie intrinseque des molecules de tubuline d’hydrolyser les GTP
Chaque dimere de tubuline libre contient une molecule de GTP fortement liee, qui est hydrolysee en GDP (restant liee) peu apres que la sous-unite se soit rajoutee a u microtubule en cours de croissance
Les molecules de tubulines associees au GTP se tassent les une aux autres dans la paroi du microtubule, alors que les molecules de tubulines porteuses de GDP ont une configuration differente et sont liees les une aux autres
Quand la polymerisation progresse, l’addition des molecules de tubuline a l’extremite du microtubule est plus rapide que lh’ydrolyse du GTP qu’elles portent
L’extremite du microtubule en croissance porte exclusivement des sous-unites tubuline GTP, formant :
UNE COIFFE GTP
- Il peut arriver de facon aleatoire, que la tubuline a l’extremite libre du microtubue hydrolyse sont microtubule GTP avant que la sous-unite suivante ne soit attachee, de telle sorte que l’extremite libre des protofilaments soient composes de GDP-tubuline
Cela deplace l’equilibre en faveur de la dissociation, donc chute consequentielle de microtubules
Les molecules de GDP-tubuline qui sont liberes par la depolymerisation se joignent aux molecules de tubuline non polymerisees presentent dans le cytosol
- Dans une cellule, le centrosol envoie de nouveaux microtubules dans toutes les directions, et les retracte apres
e. g. Comme un pecheur (centrosol) jettant une ligne (microtubule), si rien ne mord au bout de la ligne, elle est retiree puis relancee, mais si un poisson (autre molecules) mord la ligne, elle reste en place attachant le poisson au pecheur - Cela permet au centrosome de mettre en place un systeme organise de microtubules reliant des parties choisies de la cellule
Cela sert aussi d’organise les organites les unes aux autres
LES PROTEINES MOTRICES
(1) KINESINES :
Se deplacent en general vers l’extremite + du microtubule, s’eloigant du centrosome veers l’exterieur + du microtubule
(2) DYNEINES :
Se deplacent vers l’extremite - (vers le centrosome)
-) Les 2 familles sont des DIMERES avec 2 tetes globulaires liant l’ATP et 1 seule queue
La tete interagissant avec les microtubules d’une maniere stereospecifique :
une proteine motrice ne s’attache a un microtubule que dans une seule direction
- Les tete globulaires de kinesine et dyneine sont des enzymes capables d’hydrolyser l’ATP
Cette reaction fournit l’energie necessaire a un cycle de changements de conformation de la tete, qui lui permet de se deplacer le long du microtubule au cours du cycle de liaison, liberation et nouvelle liaison au microtubule
- La queue se lie de facon stable a un autre composant cellulaire, vesicule ou organite et determine ainsi le type de chargement de la proteine motrice peut transporter
- Le RE et l’AG dependent tous 2 des microtubules pour leur alignement et leurs localisation
Les membranies de RE s’etendent vers l’exterieur, a partir de leur point de contact avec l’enveloppe nucleaire s’alignant sur les microtubules qui vont du centrosome vers la membrane plasmque
Quand la cellule s’accroit et que le RE s’accroit, les kinesis attachent a l’exterieur de sa membrane, le tirent vers l’exterieur, le long des microtubules et l’etirant comme un filet
Les dyneines attachent de la meme facon a l’AG, le tirent en sens inverse le long des microtubules, vers le centre de la cellule
=) Ainsi sont crees et entretenues les differentese regions des membranes internes dont depend la fonction de la cellule
LES CILS (caract, compo, fonctions, loca)
CARACT
- ressemble a des poils (0,25 micrometres de diametre)
- recouverts par la membrane plasique, qui naissent de la surface de nombreux types de cellules eucaryotes
COMPO
- un centre de microtubules stables, disposes en fasiceau, poussant a partir d’un CORPUSCULE BASAL (joue un role de centre organisateur pour le cil) dans le cytoplasme
FONCTIONS
- deplacent les liquides a la surface d’une cellule
- propulsent les cellules isolees a travers un liquide
- certains protozoaires utilisent des cils pour collecter des particules de nourritue et comme moyen de locomotion
LOCA
- sur les cellules epitheliales bordant le tractus respiratoire humain
- couches de mucus contenant des particules de poussieres et cellules mortes vers le haut de la gorge ou elles sont avalees et eliminees
- cellules de la paroi de l’oviducte creant un courant facilitant la progression le long de l’oviducte
LES FLAGELLES (fonctions, caract, meca)
FONCTIONS
- propulsent les spermatozoides et bcp de protozoaires sont proches des cils per leur structure interne, mais tres long
- deplacent la cellule entiere
- propagent des vagues regulieres entrainant la cellule a travers un liquide
CARACT
- 9 doubles de microtubules dispatches en anneau autour d’1 paire de microtubules
MECANIMES
- Le mouvement d’un cil ou d’une flagelle est produite par la courbure de son centre, quand les microtubules glissant les uns contres les autres
Les microtubules sont associes a plusieurs proteines, qui sont saillie a intervenir regulierement sur le long du faisceau de microtubules
Certains pour attacher le faisceau de microtubules pour le maintenir, d’autres pour generer des forces entrant la courbure d’un cil
- LA DYNEINE CILIAIRE, est une proteine motrice qui produit le mouvement courbe du centre
Elle est attachee par sa queue a un microtubule et sa tete reagit avec un microtubule adjacent pour gener une force de glissement entre les 2 filaments
*Une anomalie de la dyneine ciliaire; SYNDROE DE KARTAGENER, l’homme est sterile car leurs spermatozoides sont immobiles et au niveau des cils l’elimination des bacteries et des debris des poumons n’est pas faite
LA POLYMERISATION DE L’ACTINE
MECANISME
- Les filaments d”actine peuvent grandir par addition de monomeres d”actines a l”une ou l’autr extremite mais la croissance est plus rapode a l’extremite + qu’a l’extremite -
- Un filament d”actine nu, comme un microtubule sans proteine associees, est instable par nature et peut se dissocier a partir des 2 extremites
- Chaque monomere d’actine libre porte un nucleoside triphosphate etroitement lie, dans ce cas de l’ATP, qui est rapidement hydrolyse en ADP apres l’incorporation du monomere dans le filament d’actine
L’hydrolyse des nucleotides provoque donc la depolymerisation, permettant a une cellule de dissocier des filaments apesles avoir assembles
- Comme les microtubules, la capacite a s’assembler et a se dissocier est necessaire a de nombreuses fonctions remplies par les filaments d’actine :
e. g. LEUR ROLE DANS LA LOCOMOTION CELLULAIRE
DE NOMBREUSES PROTEINES SE LIENT A L’ACTINE ET MODIFIENT SES PROPRIETES (caract, compo, meca, fonctions)
CARACT
- l’actine represente 5% des proteines totales d’une cellule animale
- environ la moitie de cette actine est sous forme de filaments tandis que l’autre moitie reste sous forme de monomere dans le cytosol
- la concentration dans le cytosol en monomere est eleve
COMPO
- l’actine n’est pas completement polymerisee car elle contient des petites proteines :
*THYMOSINE
*PROLIFINE
qui se lient aux monomeres d’actine dans le cytosol, les mepechant de se fixer a l’extremite d’un filament d’actine
MECANISME
- en maintenant les monomeres d’actines en reserve jusqua ce que la cellule en ait besoin, ces proteines jouent un role crucial dans la regulation de la polymerisation de l’actine
- D’autres proteines de liaison a l’actine favorisent l’assemblage des filaments d’actine quand la cellule en a besoin
- LES FORMINES et LES PROTEINES PROCHES DE L’ACTINE
jouent un role dnas le controle de l’assemblage de l’actine au bord anterieur d’une cellule qui se deplace
FONCTIONS
- Les proteines qui forment les faisceaux d’actine maintiennent les filaments d’actune en faisceaux paralleles dans les villosites
- d’autres proteines entrecroisent les filaments pour former un filet gelatineux :
LE COTEX CELLULAIRE
UN CORTEX CELLULAIRE RICHE EN ACTINE SOUS ENTEND MEMBRANE PLASMIQUE (cellules eucaryotes)
LOCA
- concentration d’actine localisee sous la membrane plasmique : LE CORTEX CELLULAIRE =
les filaments d’actine sont relies par les proteines de liaison a l’actine en un filet qui soutient la surface externe de la cellule et qui lui donne sa resistance mecanique
FONCTION
- Dans les GR, un reseau simple et regulier de proteines fibreuses apportent un soutient necessaire au maintient de la forme discoide simple de la cellule
- De ce filet cortical d’atune dependent la forme et les prop meca de la membrane plasmique et de la surface cellulaire
- les rearrangements de l’actine au sein du cortex cellulaire sont la base moleculaire des modifications de forme de la cellule et de sa locomotion
CARACT
- dans les cellules animales le cortex est plus epais, plus complexe et souteint un eventail bpc plus riche de formes et de mouvements
Il contient de la SPECTRINE et de l’ANKYRINE,
mais il y inclut aussi un reseau dense de filaments d’actine qui se prolonggent dans le cytoplasme ou ils s’entrecroisent pour former un filet 3D
SYNTHESE DES FILAMENTS D’ACTINES (meca)
MECANISME
- La formation et la croissance des filaments au niveau de l’extremite conductirce de la cellule sont facilites par differentes proteines, les
ARP : actine related proteins
sont a l’origine de la formation des filaments d’actines arborescence dans les lamellipodes
- Ces proteines forment un complexe qui se lie aux filaments d’actines existants et entrainent la croissance d’un nouveau filament qui pousse dans une direction differente creant des brances laterales
- Avec l’aide d’autres prot de laison a l’actine, cette toile s’assamble a l’avant et se dissocie a l’arriere du lamellipode , quelle pousse ainsi en avant
- Le filipode depend des formines qui se lient a l”extremite en croissance des filaments d’actine et facilitent l’addition de nouveaux monomeres formant de nouveaux filaments droits et non ramifies
- Quand les lamellipodes e les filopodes atteignent la surface, ils s’y attache aux INTEGRINES
- Les integrines capturent les filaments d’actine creant un ancraga solide pour le susteme de filaments d’actine de la cellule rampante
- Pour bien ancrer, la cellule utilise des contractions internes qui la tirent
Ces contractions dependent aussi de l’actine mais par des interactions des filaments d’actine avec les proteines motrices :
MYOSINES
L’ACTINE S’ASSOCIE A LA MYOSINE POUR FORMER DES STRUCTURES CONTRACTILES
MECANISME
- Toutes les proteines motrices dependant de l’actine appartiennent a la famille de la MYOSINE
- Elles se lient a l’ATP et l’hydrolysent ce qui fournit l’energie necessaire a leur mouvement le long des filaments d’actine (- vers le +)
- La myosine 2 est la plus abondante et la principale dans les muscles
- La myosine 1 se trouve dans tous les types cellulaires :
Le domaine de la tete reagit avec les filaments d’actine et porte l’activite motrice d’hydrolyse de l’ATP qui lui permet de se deplacer le long du filament en une succession de liaison, detachement, laison
La queue peut varier selon le type de myosine 1 et elle determinera les composant cellulaires qui seront traines par le moteur
LES SIGNAUX EXTRACELLULAIRES CONTROLENT L’ORGANISATION DES FILAMENTS D’ACTINE
MECANISME
- les modifications structurelles sont declenchees par l’activation de differents recepteurs membra,aires
A l’interieur de la cellule tous ces signaux semblent converger vers un groupe de proteines monomeriques de liaison au GTP proches des :
PROTEINES RHO
- L’activaiton de la fammille Rho declanchent la polymerisationi de l’actine et la formation de faisceaux pour donner les filopodes et l’activation d’une autre entraine l’activation des lamellipodes et l’activation de Rho en elle meme entraine la formation de faisceaux de filaments d’actine et de myosine 2 et le regroupement des integrines qui permet la migration cellulaire
- Ces changements structuraux se produisent parce que les proteines de liaison au GTP et les proteines kinases comportent une reseau d’organisatioin controlant l’organisation et la dynamique de l’actine
- Ces reseaux recoivent des signaux exterieurs (aliments, facteurs de croissance…). qui renvoient des signaux internes concernant l’etat nutritionnel, la taille de la cellule…
- Le reseau de Rho traite l’info et produit des signaux qui donnent la forme au cytosquelette d’actine
=) UNE DES MODIFICATION LA PLUS REGULEE AU NIVEAU DU CYTOSQUELETTE SURVIENT LORS DE L’ASSOCIATION DE L’ACTINE ET DE LA MYOSINE DANS LES FIBRES MUSCULAIRES EN REPONSE A DES SIGANUX PROVENANT DU SYSTEME NERVEUX
