Ch9: Structure moléculaire de l'ADN et l'ARN Flashcards Preview

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Flashcards in Ch9: Structure moléculaire de l'ADN et l'ARN Deck (29):
1

La génétique moléculaire

L’étude de la structure et fonction de l’ADN au niveau moléculaire

2

IDENTIFICATION DE L’ADN COMME MATÉRIEL GÉNÉTIQUE - Le matériel génétique doit répondre aux critères suivants pour accomplir son rôle (4):

1. Information
Doit contenir de l’info génétique pour faire un org au complet
2. Transmission
Doit être transmis de parent à enfant (génération à génération)
3. Replication
Il faut que le matériel se fait dupliquer avant qu’il est transmis
4. Variation
Il faut que le matériel a la capacité de changer pour expliquer les variations phénotypiques entre espèces

3

Frederick Griffith et ces travaux avec Streptococcus pneumoniae

-La bactérie: S. pneumoniae autrefois nommé Diplococcus pneumoniae
-1928
-2 souches
-->S  Smooth (lisse)
Est capable de sécrété une capsule de polysaccharides qui protège la bactérie contre le système immunitaire des animaux

-->R  Rough (rugueuses)
Pas capable de sécrété le capsule

4

Frederick Griffith et ces travaux avec Streptococcus pneumoniae - expérience

1-Souris et injecté avec souche S  virulente (capsule protectrice)  mort de la souris et le sang collecté contient des bactéries S vivants

2-Même avec souche R  non virulente (pas de capsule)  souris vivant, sang ne contient pas de bactéries

3- Souris et souche S morte  non virulente (morte, couche protectrice)  souris reste vivant sang ne contient pas de bactéries

4- Souris injecté avec S morte + R vivant  non virulente (théorique) (CP + groupe sans CP)  souris mort, sang contient souche S vivant
fig 9.1

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Conclusion de Griffiths

-qq chose du type IIIS transforme le type IIR en type IIIS
-->Il appelle ce processus la transformation

-La substance responsable pour la transformation est appelée le Principe de transformation
-->Griffith ne savait pas ce qu’elle était

-La nature physique du principe de transformation fut établie dans les années subséquentes via plusieurs approches expérimentales et techniques biochimiques.

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Les expériences d’Avery, MacLeod et McCarty

-Avery, MacLeod and McCarty réalisent que
-->Le principe de transformation est le matériel génétique
-->Le travail de Griffith peut-être utilisé pour déterminer sa nature physique
-Leurs expériences - années 1940
-->Composantes principales des cellules sont déjà identifiées (AND, ARN, protéines, hydrates de carbone)
-->Ils préparent des extraits cellulaires du type S contenant chacune des macromolécules
-->Seulement l’extrait contenant l’ADN pure peut convertir type R en type S

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Les expériences d’Avery, MacLeod et McCarty - l'expérience

Avery et al. entreprirent l’expérience suivante
-->Pour vérifier que l’ADN et non un contaminant (ARN ou protéine), est le matériel génétique
fig 9.2

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Hershey et Chase: Expériences avec le bactériophage T2

-1952, Alfred Hershey et Marsha Chase confirment que le matériel génétique est l’ADN
-Bactériophage T2
-->2 macromolécules seulement
--->ADN et protéines
fig 9.3

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Cycle de vie du bactériophage T2

fig 9.4

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L’expérience Hershey et Chase

-Utilisent des radio-isotopes pour différencier l’ADN des protéines
-->32P marque ADN
-->35S marque protéines

-Des phages radioactifs infectent des cellules E.coli non radioactives

-Après l’infection, les phages résiduels sont éliminés de la surface cellulaire
-->Les phages vides (pahge ghosts) et cellules E. coli sont séparés

-La radioactivité est mesurée par compteur à scintillation
(faire croitre bactérie dans milieu avec radioactivité)

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L'hypothèse de Hershey et Chase

-Seul le matériel génétique du phage est injecté dans la bactérie
-->Le marquage radioactif dira si c’est l’ADN ou les protéines
fig 9.5

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Résultats de Hershey et Chase

fig 9.6
Ceci suggère que c'est l’ADN qui est injecté dans le cytoplasme cellulaire durant l’infection. Ces reésultats sont attendus si l'ADN est le mat génétique

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Structure des acides nucléiques

-ADN et ARN sont des macromolécules avec plusieurs niveaux de complexité

1. Nucléotides
-Forme unités répetitives

2. Brin monocaténaire

3. Hélice double, ADN bicaténaire

4. Le chromosome

fig 9.6

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Nucléotides

-L’unité de base répétitive de l’ADN et l’ARN

-3 composants
-sucre
-phosphate
-base azoté

-Les nucléotides sont liés ensemble par des liaisons covalentes : Liaisons phosphodiesters
-->Un phosphate lie le carbone 5’ d’un nucléotide au carbone 3’ de l’Autre nucléotide

-Donc le brin a une directionnalité
-->5’ à 3’

-Dans un brin les molécules de sucres sont orientés dans la même direction

-Les phosphates et les sucres forment la charpente du brin d’acide nucléique
-->Les bases projettent à partir de cette charpente
fig 9.7

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Découverte de la double hélice

-En 1953, James Watson et Francis Crick découvrent la structure (double hélice) de l’ADN

-Les données scientifiques étaient fournis par d’autres chercheurs qui se sont interessés avant eux à la structure.
-->Linus Pauling
-->Rosalind Franklin et Maurice Wilkins
-->Erwin Chargaff

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Linus Pauling

- 1950, IL PROPOSE QUE DES RÉGIONS DE PROTS peuvent former des struct secondaires
Hélice alpha

-Il utiliser des modèles pour élaborer sa struct
fig 9.8

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Rosalind Franklin

-A travaillé dans le même labo que maurice Wilkins

-A utilisé la diffraction des rayons-X pour étudier des fibres d’ADN

-Le modèle de diffraction est interpreté en utilisant une theorie mathematique
-->Ceci peut définitivement donner une information concernant la structure de la molécule

-Les patrons de diffractions de l’ADN qu’elle a obtenue suggèrent que l’ADN est
-->Sous forme d’hélice
-->A plus d’un brin
-->10 paires de bases par tour

fig 9.9

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Erwin Chargaff

-Pionnier de plusieurs techniques biochimiques pour l’isolation, la purification et la mesure des acides nucléiques des cellules

-On savait que l’ADN avait les bases suivantes:
-->A, G, C et T

-Il a analysé la composition des bases de l’ADN isolé à partir de différentes espèces pensant que cela donnerait une indication précise sur la structure de cette dernière.

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Expérience de Chargaff

1-Culture de cellules
2-Centrifugation pour faire séparer les cellules de la liquide
3-Lyse cellulaire
4-Ultracentrifugation pour séparer l’ADN
5-Isole le chromosome des autres matériels
6-Débarasser des protéines avec protéases
7-Casse l’AND avec de l’acide
8-Séparation des bases avec chromatographie
9-Identifier combien de chaque avec spectroscopie
fig 9.10

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Résultats de chargaff

-Figure 9.13- représente seulement un petit échantillon des résultats obtenus par Chargaff.

-L’observation la plus importante
-->% d’Adénine = % de thymine
-->% de Cytosine = % de Guanine

-Ceci devint la règle de Chargaff
-->C’était l’info indispensable pour l’élaboration de la structure de l’AND de Watson et Crick
fig 9.11

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Watson et Crick

-Les observations et résultats des autres chercheurs furent utilisés par W. & C.
-->Ils ont construit des modèles qui incorporent ces observations

-La question clé posée, était: comment les deux (ou plus) brins interagissent?

-Ils se mirent à construire ensuite différents modèles.

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L'hélice double de l'ADN

-2 brins enroulés autour d’un axe commun
-10 paires de bases/tour
-antiparallèles
-hélice tourne dans le sens des aiguilles d’un montre

Watson et Crick
-Réalisent que les liaisons H doivent être entre A et T et entre C et G
-->Ils contruisent un modèle de ceci
--->Ce modèle incorpore endin tous ce qui est connu au sujet de la structure de l’AND (fig 9.15)

-Watson, Crick et Maurice Wilkins reçoivent le prix Nobel en 1962
-->Rosalind Franklin est décédée en 1958

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Caractéristiques générales de l'hélice double de l'ADN

-Structure bicaténaire est renforcée par:
1. Liaisons hydrogène entre les bases complémentaires
--> A-T = 2
--> C-G = 3 (c-g est plus stable)
2. Empilement des bases
les bases sont orientés pour que les régions aplaties soient en face l’une de l’autre- fig 9.12

-2 sillons asymétriques à l’extérieur de l’ADN
1) Sillon majeur
2) Sillon mineur
-->Certaines protéines peuvent se lier à l’ADN sur ces sillons.
--->Elles peuvent interagir avec des séquences spécifiques d’ADN

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Les formes alternatives de l'ADN

-La forme prédominante dans les cellules vivantes est la forme ADN-B
-->Mais sous certaines conditions in vitro les formes ADN-A et ADN-Z se forment
fig 9.13

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ADN-A

-Pas de droite (right handed)
-11 pb par tour
-Sous conditions de faible humidité
-Peu d’évidence pour démontrer une importance biologique

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ADN-Z

-Pas de gauche
-12 pb par tour
-Formation favorisée par:
-->Séquences riches en CG à des concentrations fortes de sels
-->La méthylation des Cytosine à de faibles concentrations de sels
-Un rôle possible dans la transcription et la recombinaison chez les levures
-Reconnu par prot cellulaires
fig 9.14

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ADN peut former une triple hélice

-En 1957, Alexander Rich et al découvrent l’ADN triplex
-->Il a été formé in vitro utilisant des morceaux d’ADN synt

-Dans les années 1980 on découvre que l’ADN db peut se lier à un brin d’ADN synthétique pour former un triplex
-->Le brin synt se lie au sillon majeur de l’ADN db naturellement formé

- La formation de l’AND triple est séquence spécifique

-Les règles d’appariement sont

-Les séq triples de l’ADN ont été impliquées dans dif processus cellulaires
-->Recombinaison inactivation de gènes spécifiques
-->Il y a des protéines qui reconaissent l’AND triple
fig 9.15

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l'ARN

-Structure primaire similaire à l’ADN

-Quelques centaines de nucléotides à plusieurs milliers de long

-Lors de la synthèse, seulement un brin d’ADN est utilisé comme matrice
fig 9.16

-Généralement monocaténaires mais des régions bicaténaires importantes peuvent être formées
-->Cette structure secondaire est due à la complimentation des bases
---> A à U
---> G à C
-->Ceci produit des régions à hélice double

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Les hélices à ARN

-Un pas de droite
-Forme A avec 11 ou 12 pb par tour
Figure 9.17