Génétique moléculaire Flashcards
Quelles sont les trois lois de Mendel?
- Loi de l’uniformité
- Loi de ségrégation
- Loi d’indépendance
Loi de l’uniformité
AA + BB = 4 AB
Loi de la ségrégation
1:2:1 (AA, AB, AB, BB) si croisement hétérozygotes (AB, AB)
1:1 (AB, AB, BB, BB) si croisement d’un hétérozygote (AB) avec un homozygote (BB)
Divison cellulaire
Cellule mère –> 2 cellules filles
Le cycle cellulaire implique…
La duplication du matériel générique et la correction des erreurs faites durant la duplication, s’il y a lieu.
Quelles sont les phases du cycle cellulaire?
G0 : cellule au repos
G1 : duplication du centrosome, croissance, point de restriction
G1/S : recherche de dommages à l’ADN
S : duplication du génome
G2 : préparation de la division cellulaire
G2/M : recherche d’ADN endommagé ou non-répliqué
M : mitose
Division cellulaire
2 cellules filles
Cellules permanentes (neurones, myocytes)
Quels sont les points de contrôles cruciaux du cycle cellulaire?
G1/S et G2/M
Bases puriques
Adénine et guanine
Base pyrimidiques
Cytosine, thymine et gracile
Qu’est-ce qu’un nucléoside?
NucléoSide = base + sucre
Qu’est-ce qu’un nucléotide?
NucléoTide = base + sucre + phosphate
Synonymes de sucre
Désoxyribose (ADN)
Ribose (ARN)
Particularité dans les bases
Thymine associée au désoxyribose (ADN)
Uracile associée au ribose (ARN)
Structure de l’ADN
- Linéraire (2 brins)
- Orientation 5’ vers 3’
- Antiparallèle
- Séquence nucléotidique
- Ponts hydrogènes (relient les deux brins d’ADN, entre les bases azotées complémentaires)
- AGCT chez tous les êtres vivants
Pentoses
Lien qui existe entre la voie des pentoses phosphates et la synthèse des nucléotides et désoxynucléotides
Structure de l’ARN vs ADN
- Ribose au lieu de désoxyribose
- Bases pyrimidiques différentes (C et U au lieu de C et T)
- 1 seul brin
- Plus labile que l’ADN (plus fragile, se dégrade très vite)
Structures secondaires ADN et ARN
ADN : forces de torsion, forme naturellement torsadée, grand sillon et petit sillon
ARN : 1 seul brin, structures secondaires et forme varie +++ en fonction de la séquence, toutes les molécules sont repliées sur elles mêmes
Définir la séquence d’un acide nucléique
La suite des nucléotides composant une molécule d’acide nucléique.
Quels sont les bases azotées complémentaires?
CG (plus fort)
AT (AU)
Structure tertiaire de l’ADN
ADN est associé à des protéines (histones) au niveau du noyau cellulaire
–> empaquetage de 1 m d’ADN dans un noyau de quelques microns
Nucléosme = 11 nm (perles sur un fil)
Chromatine = 30 nm
Durant la division cellulaire, ADN est empaqueté encore plus
Caryotype humain
23 paires de chromosomes (22 paires d’autosomes et 1 paire de chromosomes sexuels)
Propriétés physico-chimiques des acides nucléiques
Dénaturation : ponts hydrogènes facilement séparés en deux brins complémentaires (température élevée ou solution basique)
Renaturation : réversible, si on retire ADN dénaturé, des conditions physico-chimiques ayant causé sa dénaturation, tous les brins qui sont complémentaires de par leur séquence de nucléotides se retrouveront et reformeront les liens hydrogène de la molécule initiale (alignement parfait entre les brins complémentaires)
Hybridation : technique selon laquelle on dénature de l’ADN et où on le laisse ensuite se renaturer en présence d’une molécule complémentaire est appelée hybridation moléculaire (ADN sur ADN, ADN sur ARN)
Principe de base des “sondes génétiques”
Réplication de l’ADN
Dupliqué par un mécanisme qui permet d’engendrer deux molécules filles strictement identides à la molécule de départ à partir d’une molécule d’ADN double-brin, toujours répliqué à partir d’une copie de départ.
FAITS IMPORTANTS
- 19 000 gènes suffisent à toutes les fonctions de l’espèce humaine
- Chaque cellule nucléée contient une copie du génome entier incluent TOUTE cette information.
- Dans chaque cellule d’un organisme, la molécule d’ADN est identique (sauf rares exceptions)
- Division cellulaire implique duplication d’ADN pour que chaque cellule fille ait sa copie conforme du génome de la cellule mère
Mode semi-conservatif de l’ADN
Chacun des deux brins complémentaires de la molécule de départ servira de gabarit pour la synthèse de son nouveau brin complémentaire. Chacune des deux molécules d’ADN finales contiendra un brin de la molécule de départ et un brin nouvellement synthétisé.
Réplication de l’ADN
- Plusieurs points de réplication par chromosome.
- Les réplicons grandissent dans deux directions en même temps.
- La synthèse est semi-conservatrice.
- Les brins nouvellement synthétisés sont des copies complémentaires, anti-parallèles des brins originaux.
Mécanisme excision-réparation
A. Réplication sans erreur
B. Erreur de réplication commise par une ADN polymérase
C. Reconnaissance de l’erreur par une des ADN-GLYCOSYLASES et coupure entre le sucre et la base erronée.
D. Hydrolyse du lien phosphodiester par une ENDONUCLÉASE
E. Élimination séquentielle de plusieurs nucléotides voisins de la coupure par une EXONUCLÉASE
F. Synthèse d’un nouveau fragment d’ADN par une ADN-polymérase
G. Soudure du nouveau fragment d’ADN avec l’ancien par une : ADN-LIGASE et d’un ATP
Fidélité de réplication de l’ADN
Taux d’erreur de l’ADN polymérase = 1 : 10 000
Taux d’erreur final (après vérification) : 1 : 1,000,000,000 à 1 : 10, 000, 000, 000
Réparation de l’ADN
ADN soumis à des agents physiques ou chimiques :
- Ruptures de brin
- Substitution de nucléotides
- Liaisons covalentes
- Oxydation
- Déamination
- Etc.
Agents physiques :
- Rayons cosmiques
- Radioactivité
- U.V.
Agents chimiques : il en existe beaucoup : endogènes ou exogènes
Trois classes de gènes :
- Gènes de classe 1 (gènes ribosomaux) transcrits par l’ARN polymérase 1 en ARN ribosomaux qui composeront, après maturation, le ribosome dans le cytoplasme.
- Gènes de classe 2 (codant pour des protéines) transcrits par l’ARN polymérase 2 en ARN-messagers, qui, après maturation, seront envoyés dans le cytoplasme pour être traduits en chaîne polypeptidique par le système de synthèse des protéines.
- Gènes de classe 3 (codant pour ARnT et quelques autres petits ARN) transcrits par l’ARN polymérase 3 et qui font aussi partie, entre autres, du système de synthèse protéique localisé dans le cytoplasme,
Pour fabriquer une protéine, la cellule doit :
- Trouver le gène codant pour cette protéine
- Faire une copie de travail : TRANSCRIPTION
- “Nettoyer” la copie de travail : MATURATION
- Transférer la copie de travail finie au cytoplasme
- TRADUCTION de la séquence nucléotidique en séquence protéique
- Faire des MODIFICATIONS post-traductionnelles à la protéine
- TRANSPORTER la protéine finie à sa localisation finale
Gène
Unité fonctionnelle du génome comprenant toutes les caractéristiques d’un système soumis au contrôle de la cellule en fonction de ses besoins
Différents types de gènes
Gènes domestiques (que toutes le cellules ont besoin) : métabolisme basal, réplication/réparation de l’ADN, protéines structurelles, etc.
Gènes spécialisées : récepteurs hormonaux, hormones peptiques, NT, protéines photosensibles, anticorps, etc.
3 types de séquence dans les gènes
- Non transrites
- Transcrites mais non-traduites
- Transcrites et traduites en protéines (séquences codantes)
Nombre de codons vs nombre d’acides aminés
64 codons pour 22 acides aminés
Types de codon
Codon : 3 bases
Codons synonymes
Codons d’initiation
Codons de terminaison
Fait intéressant
Un même gène peut générer plusieurs protéines différentes (ex. le
gène de la dystrophine) et des mutations différentes dans un même
gène peuvent causer des maladies différentes (ex. le gène RET ).
Pourcentage que constituent les gènes dans le génome
25%
Pourcentage des parties traduites en protéine des exons géniques
1,1%
Séquence régulatrice non transcrite
Nécessaire pour que la transcription en ARNm s’effectue quantitativement et qualitativement de manière normale
Région promotrice
Commence vers la fin de la région régulatrice, là se fixe l’ARN polymérase II
Site d’initiation de la transcription
Endroit où l’ARN polymérase II va débuter la transcription de l’ADN en ARNm, début du premier exon du gène.
Début de la portion traduite du premier exon est identifié par la courte séquence ATG (méthionine)
Exons vs introns
Toujours 1 exon de plus que le nombre d’introns
Exons : séquences transcrites et retrouvées dans l’ARNm cytologique
Introns : séquences transcrites absentes des molécules d’ARNm cytosolique, car éliminées de ce dernier par épissage au cours de la maturation du transcrit primaire
Codon de terminaison (UAA, UGA, UAG)
Dans le dernier exon, arrêt de la traduction de l’ARNm en polypeptide.
Régulation de la transcription
Séquences régulatrices d’amont en cis :
- précèdent site init. transcription
- dans le gène
- bloquent ou stimulent
- peuvent être très nombreuses
Séquences stimulatrices (enhancers) aussi en cas, car généralement dans le gène (booster) - séquences non codantes
Protéines se fixant à l’ADN pour réguler l’expression des gènes = facteurs de transcription
Transcription
- L’ARNm est le véhicule de toute l’information pour
la synthèse protéique. - 1 gène « activé » donne plusieurs copies d’ARNm,
donc effet d’amplification - ADN ➠ ➠ ARNm permet d’avoir plusieurs
mécanismes différents de régulation de
l’expression.
Par exemple : - Modulation de la synthèse d’ARN (production et qté)
- Modulation/variation de la maturation de l’ARN
- Stockage /stabilité/dégradation de l’ARNm
ARN non-codants
Presque tout le génome est transcrit en ARN, même si
les gènes = 25% du génome seulement.
* ARN non-codants ayant des fonctions biologiques:
– Classe III: ARNt (de transfert) -> traduction
– Classe I : ARNr (ribosomaux) -> traduction
– microARNs (miARN) -> regulation posttranscriptionnelle
des gènes NOUVEAU
– petits ARNs non-codants (ARNnc) -> fonctions
variées NOUVEAU
Acide aminé
Codé par un codon de trois bases nucléotidiques sur l’ARNm
ARNt
- Molécule d’ARN codée par les gènes de classe III
- En forme de trèfle (structure secondaire)
- Présence sur une boucle d’une séquence complémentaire à chaun des différents codons et appelée ANTICODON
Acide aminé et ARNt
Chaque acide aminé est fixé à un ARNt par une aminoacylARNt-synthase spécifique.
Il existe seulement 21 aminoacylARNtsynthases
i.e. une pour chaque acide aminé.
En fait ces enzymes sont doublement spécifiques car ils reconnaissent à la fois
l’acide aminé ET l’ARNt spécifique (par l’anti-codon).
Donc, ce sont ces enzymes qui « connaissent » le code génétique i.e. la correspondance entre les codons de l’ARNm et les acides aminés.
Traduction
3 étapes :
1. Initiation (processus complexe, beaucoup de molécules différentes)
2. Élongation (lien peptidique, déplacement du ribosome)
3. Terminaison (relargage du polypeptide, séparation ARNm du ribosome)
Modifications post-traduction
Modifications : structurales, chimiques
