GENETIQUE MOLECULAIRE
Partie 1: Biologie Moléculaire Procaryote
Le dogme central de la biologie moléculaire: ADN → ARN → Protéine
I. L’ARN:
chaine de nucléotides contenant du ribose
molécule courte et moins stable
un nucléotide (NTP): sucre + base azotée + groupement phosphate
un nucléoside: sucre + base azotée
groupement 2 OH qui perd son O pour donner l’ADN
bases:
• purines: Adénine/Guanine
• pyrimidines: Cytosine/Uracile
Le brin d’ARN est un enchaînement de ribonucléotides reliés par des liaisons phosphodiester
entre le carbone 3’ d’un nucléotide et le carbone 5’ du suivant. Une liaison phosphodiester est
une liaison covalente extrêmement forte, avec libération de deux phosphates.
L’ARN est synthétisé et représenté dans le sens 5’ (phosphate) → 3’ (hydroxyle).
Il y a di érents ARN aux rôles di érents:
• codants, qui traduits en protéines: ARNm (peu représenté)
• non codants (qui ne donne pas de protéine) mais dans transcription: ARNt et ARNr qui
sont les plus abondants et les petits ARN non codants pour la régulation
structure primaire: séquence en nucléotides
structure secondaire: synthétisé sous forme de simple brin mais repliement sur lui-même par des
liaisons hydrogènes avec appariement par bases. La région double brin est appelée tige-boucle.
II. Les protéines:
notation avec la 1er lettre en majuscule (HisA)
polymère d’acides aminés
un acide aminé: chaine latérale + groupement amine + groupement carboxyle
la chaine latérale di ère d’un acide aminé à l’autre
il existe 20 acides aminés à connaitre
liaison peptique formée entre le groupement carboxyle 1 et le groupement amine 2
extrémité N-ter: extrémité amino-terminale
extrémité C-ter: extrémité carboxy-terminale
petite chaine d’acides aminés <10: oligopeptide
grande chaine d’acides aminé >10 et <100: polypeptide
structure primaire: séquences en acides aminés
structure secondaire: liaisons hydrogènes entre composés de la chaine polypeptidique:
• hélice
• feuillet
structure tertiaire: repliement de la structure secondaire, pas forcement acquise spontanément
donc aide d’une autre protéine appelée protéine chaperon
structure quaternaire: multimères
• homomultimères: un polypeptide en plusieurs exemplaires (même protéine)
• hétéromultimères: di érents polypeptides également appelés sous-unités
𝛼ff
𝛽 ffff ff
, III. La transcription:
La séquence informative de l’ADN, pour être convertie en une séquence protéique, réécrite ou
transcrite en une séquence d’ARN. La transcription est donc un processus de XX
La chaine d’ARN synthétisée est identique à un brin de l’ADN (brin codant 5’ → 3') et est
complémentaire à l’autre brin d’ADN (brin matrice 3’ → 5’)
La transcription ne concerne qu’une portion de l’ADN, elle démarre au point +1 (site d’initiation A
ou G), en aval du promoteur et s’arrête à un terminateur. Le promoteur est l’endroit où l’enzyme
vient se xer pour initier la transcription, il n’est pas transcrit. L’enzyme responsable est l’ARN
polymérase (5’ →3’). Les trois grandes étapes de la transcription sont:
• l’initiation: xation de l’enzyme
• l’élongation: synthèse ARN (unité de transcription entre promoteur et terminateur)
• la terminaison: n de la synthèse ARN
gène: région codante + régions non codantes nécessaire à la régulation
Les ARN polymérases synthétisent le brin codant de l’ARN dans le sens 5’ →3’ et ne nécessitent
pas d’amorces. Elles se déplacent le long du brin matrice dans le sens 3’ →5’ et ont une structure
en pince de crabe. Il n’existe qu’une seule ARN polymérase chez les procaryotes. Elles peuvent
être formé d’un seul polypeptide et jusqu’à 12 sous-unités ou plus. Le facteur permet la
reconnaissance du promoteur chez les bactéries.
Chez E.coli, la vitesse de synthèse des ARNm est de 50 nucléotides/seconde. La masse
moléculaire est de 500 kDa, c’est un complexe multi-protéine composé de plusieurs sous-unités
qui comporte deux noms:
• holo-enzyme: présence du facteur pour la phase d’initiation
• core-enzyme: absence du facteur pour l’élongation et la terminaison
La sous-unité possède deux domaines capables de se replier indépendamment et liés par un
peptide d’environ 20 résidus:
• le domaine amino-terminal (résidus 1 à 235): dimérisation des sous-unités et
assemblage avec les sous-unités et ’
• le domaine carboxy-terminal (résidus 250 à 329): module de xation à l’ADN (séquence
UP)
Les sous-unités et ’ contiennent le site catalytique de l’enzyme. Elles interagissent directement
avec l’ADN et portent les sites de xation des nucléosides tri-phosphates (NTP). Elles sont
nécessaires au démarrage de la transcription et à la formation de l’ARN. Ce sont les cibles de
certains antibiotiques.
La sous-unité a un rôle d’assemblage de l’ARNp en participant au recrutement de la sous unité
’.
La sous-unité est de taille variable, de 20 à 70 kDa. C’est une sous-unité dissociable de l’ARN
polymérase qui va s’associer de manière réversible au core-enzyme ou à l’holo-enzyme. Elle
permet à l’ARN polymérise d’initier la transcription.
Il y a plusieurs facteurs dans une même bactérie:
• un facteur principal responsable de la majorité de la transcription
• d’autres facteurs dits « alternatifs » ayant des fonctions spécialisées
Une séquence consensus est un enchainement de nucléotide qui revient le plus souvent, deux
régions sont concernées, la région -35 et la région -10. La région -10 correspond à 10 nucléotides
𝛽
fi 𝜎fi 𝜔
𝜎𝛼fi 𝛽𝜎 𝛽 𝜎 𝛽𝜎𝜎 𝛽fi fi 𝛼𝜎
Partie 1: Biologie Moléculaire Procaryote
Le dogme central de la biologie moléculaire: ADN → ARN → Protéine
I. L’ARN:
chaine de nucléotides contenant du ribose
molécule courte et moins stable
un nucléotide (NTP): sucre + base azotée + groupement phosphate
un nucléoside: sucre + base azotée
groupement 2 OH qui perd son O pour donner l’ADN
bases:
• purines: Adénine/Guanine
• pyrimidines: Cytosine/Uracile
Le brin d’ARN est un enchaînement de ribonucléotides reliés par des liaisons phosphodiester
entre le carbone 3’ d’un nucléotide et le carbone 5’ du suivant. Une liaison phosphodiester est
une liaison covalente extrêmement forte, avec libération de deux phosphates.
L’ARN est synthétisé et représenté dans le sens 5’ (phosphate) → 3’ (hydroxyle).
Il y a di érents ARN aux rôles di érents:
• codants, qui traduits en protéines: ARNm (peu représenté)
• non codants (qui ne donne pas de protéine) mais dans transcription: ARNt et ARNr qui
sont les plus abondants et les petits ARN non codants pour la régulation
structure primaire: séquence en nucléotides
structure secondaire: synthétisé sous forme de simple brin mais repliement sur lui-même par des
liaisons hydrogènes avec appariement par bases. La région double brin est appelée tige-boucle.
II. Les protéines:
notation avec la 1er lettre en majuscule (HisA)
polymère d’acides aminés
un acide aminé: chaine latérale + groupement amine + groupement carboxyle
la chaine latérale di ère d’un acide aminé à l’autre
il existe 20 acides aminés à connaitre
liaison peptique formée entre le groupement carboxyle 1 et le groupement amine 2
extrémité N-ter: extrémité amino-terminale
extrémité C-ter: extrémité carboxy-terminale
petite chaine d’acides aminés <10: oligopeptide
grande chaine d’acides aminé >10 et <100: polypeptide
structure primaire: séquences en acides aminés
structure secondaire: liaisons hydrogènes entre composés de la chaine polypeptidique:
• hélice
• feuillet
structure tertiaire: repliement de la structure secondaire, pas forcement acquise spontanément
donc aide d’une autre protéine appelée protéine chaperon
structure quaternaire: multimères
• homomultimères: un polypeptide en plusieurs exemplaires (même protéine)
• hétéromultimères: di érents polypeptides également appelés sous-unités
𝛼ff
𝛽 ffff ff
, III. La transcription:
La séquence informative de l’ADN, pour être convertie en une séquence protéique, réécrite ou
transcrite en une séquence d’ARN. La transcription est donc un processus de XX
La chaine d’ARN synthétisée est identique à un brin de l’ADN (brin codant 5’ → 3') et est
complémentaire à l’autre brin d’ADN (brin matrice 3’ → 5’)
La transcription ne concerne qu’une portion de l’ADN, elle démarre au point +1 (site d’initiation A
ou G), en aval du promoteur et s’arrête à un terminateur. Le promoteur est l’endroit où l’enzyme
vient se xer pour initier la transcription, il n’est pas transcrit. L’enzyme responsable est l’ARN
polymérase (5’ →3’). Les trois grandes étapes de la transcription sont:
• l’initiation: xation de l’enzyme
• l’élongation: synthèse ARN (unité de transcription entre promoteur et terminateur)
• la terminaison: n de la synthèse ARN
gène: région codante + régions non codantes nécessaire à la régulation
Les ARN polymérases synthétisent le brin codant de l’ARN dans le sens 5’ →3’ et ne nécessitent
pas d’amorces. Elles se déplacent le long du brin matrice dans le sens 3’ →5’ et ont une structure
en pince de crabe. Il n’existe qu’une seule ARN polymérase chez les procaryotes. Elles peuvent
être formé d’un seul polypeptide et jusqu’à 12 sous-unités ou plus. Le facteur permet la
reconnaissance du promoteur chez les bactéries.
Chez E.coli, la vitesse de synthèse des ARNm est de 50 nucléotides/seconde. La masse
moléculaire est de 500 kDa, c’est un complexe multi-protéine composé de plusieurs sous-unités
qui comporte deux noms:
• holo-enzyme: présence du facteur pour la phase d’initiation
• core-enzyme: absence du facteur pour l’élongation et la terminaison
La sous-unité possède deux domaines capables de se replier indépendamment et liés par un
peptide d’environ 20 résidus:
• le domaine amino-terminal (résidus 1 à 235): dimérisation des sous-unités et
assemblage avec les sous-unités et ’
• le domaine carboxy-terminal (résidus 250 à 329): module de xation à l’ADN (séquence
UP)
Les sous-unités et ’ contiennent le site catalytique de l’enzyme. Elles interagissent directement
avec l’ADN et portent les sites de xation des nucléosides tri-phosphates (NTP). Elles sont
nécessaires au démarrage de la transcription et à la formation de l’ARN. Ce sont les cibles de
certains antibiotiques.
La sous-unité a un rôle d’assemblage de l’ARNp en participant au recrutement de la sous unité
’.
La sous-unité est de taille variable, de 20 à 70 kDa. C’est une sous-unité dissociable de l’ARN
polymérase qui va s’associer de manière réversible au core-enzyme ou à l’holo-enzyme. Elle
permet à l’ARN polymérise d’initier la transcription.
Il y a plusieurs facteurs dans une même bactérie:
• un facteur principal responsable de la majorité de la transcription
• d’autres facteurs dits « alternatifs » ayant des fonctions spécialisées
Une séquence consensus est un enchainement de nucléotide qui revient le plus souvent, deux
régions sont concernées, la région -35 et la région -10. La région -10 correspond à 10 nucléotides
𝛽
fi 𝜎fi 𝜔
𝜎𝛼fi 𝛽𝜎 𝛽 𝜎 𝛽𝜎𝜎 𝛽fi fi 𝛼𝜎
