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Chapitre  4 - L'expression du génome : la transcription et son contrôle (I et II)

             SEMAINE DU 23 MARS

Se munir du triplex habituel : poly cours + poly figures + fiche de révision

  Lundi

23 mars

  2020

TP4 (1h30 à 2h): uniquement le I-endonucléases de restriction et cartes de restriction

Cliquer ici pour se rendre à la page TP4.

COURS CHAPITRE 3 (2h)

Le diaporama sonore de Marie-Aude LeBars est à la fin de chaque journée

Il suffit de passer la main sur le haut parleur pour pouvoir entendre le son

Si cela ne fonctionne pas c'est que votre lociciel est trop vieux dans ce cas vous devez quitter le mode diaporama et vous pouvez l'entendre (sauf si comme moi vous avez une version 2007 dans ce cas faut installer une version plus récente et là ca marche ! j'arrive désormais à entendre la douce voix de Marie (icone Ophrys)

Vous pouvez choisir la diapo qui vous interesse (une partie du cours en ligne que vous n'aurez pas compris par ex) nos schémas sont identiques, il n'y a que l'écriture qui change ! Vous pouvez aussi choisir de suivre tout son cours ou de ne pas vous en servir, chacun teste sa méthode préférée.

C'est un outil complémentaire en plus dont on serait bête de se priver !

Intro

poly cours : s'approprier le schéma de l'intro en y mettant les couleurs

ROUGE pour ADN, génotype, génome, notez les 2 brins antiparallèles.

VERT pour les transcrits (= molécules transcrites cad ARN) quels qu'ils soient (ARNm, t, r, et ARNinterférents (que vous ne connaissez pas encore mais qui seront vus dans le chapitre) et pour le terme transcriptome qui signifie "ensemble des transcrits" cad ensemble des molécules d'ARN) notez que j'ai orienté l'ARN de 5' en 3' car par CONVENTION le nucléotide n°1 d'un ARN est celui situé en 5'.

VIOLET ou BLEU pour les protéines, le phénotype et le protéome (= ensemble des protéines) , notez que j'ai orienté la chaine polypeptidique de Nt en Ct car par CONVENTION l'aa1 est le Nt

On voit sur ce schéma que seuls les ARNm sont traduits en protéines (pas les ARNt, r ou interférents)

On voit aussi que les ARN interférents interfèrent avec la transcrition (qu'ils peuvent inhiber ou activer d'où les +/-) et la traduction, nous les verrons en fin de chapitre.

​​​​I-LA TRANSCRIPTION / COPIE D'UN BRIN D'ADN EN ARN

Rappel:

*pulse avec U* précurseur d'ARN : on marque ARN néosynthétisé

*chasse avec NTP non radioactif, on voit leur devenir​

si, après autoradiographie on observe les grains d'argents dans le noyau lors du pulse et dans le cytoplasme lors du chase, c'est que les ARN néo synthétisés pendant le pulse sont sortis par les pores nucléaires. 

A-les molécules d'ARN issues de la transcription

1-structure d'une molécule d'ARN

Fiche de révision la partie entourée de vagues (transcription identique chez les euc et proc) colorier au crayon de couleur vert (pas au stylo pour réussir à voir en-dessous la biochimie) l'ARN en cours d'élongation dans le sens 5' vers 3'.

Noter les différences avec un ADN en cours de réplication : le C2' est hydroxy (porte un groupement hydroxyle = OH) dans l'ARN et certaines bases sont des U (remplacer dans la fiche une petite base (cad une base pyrimidique à un seul hétérocycle, par un U) et mettre en face un A rouge  sur le brin d'ADN dessiné à l'envers et servant de matrice.

Noter que la réaction catalysée par l'ARN polymérase est en tous points semblable à celle catalysée par l'ADNpol lors de la réplication : une phosphoestérification du OH en 3' du nucléotide n par le phosphate a du ribonucléotide libre qui vvient s'ajouter (et qui arrive à l'état activée de nucléotide tri phosphate, apportant l'énergie nécessaire à sa propre polymérisation.

2-propriétés des molécules d'ARN

 

*hétéroduplex ADN-ARN =molécule d'AN bicaténaire dont un brin est ADN et l'autre ARN : ce que vous venez de colorier en vert et rouge sur la fiche de révision (un brin matrice d'ARN hybridé à un ARN en cours de transcription) en est un. L'hélice A ARN/ADN fait 2,3nm de large, elle est légèrement différente de l'hélice B d'ADN de Watson et Crick de 2nm de diamètre.

*poly de cours en bas de la page 2 vous avez un ARNt adoptant une structure en trèfle grâce à des séquences autocomplémentaires qui se replient en épîngles à cheveux.

Ce même schéma illustre aussi l'hybridation de deux ARN entre eux.

En effet, vous voyez qu'un codon GCC de l'ARNm (situé en bas du schéma et orienté 5'-> 3', se terminant par une queue de polyA en 3' à repasser en vert foncé), n'est pas directement reconnu par l'aa pour lequel il code (repasser l'aa alanine en violet), mais qu'un ARNt sert d'adaptateur entre les deux (repasser l'ARNt en vert clair et noter qu'il s'hybride antiparalèlement à l'ARNm grâce à un triplet de nucléotides nommé anticodon, (nous laissons la base modifiée I qui gère les codons synonymes différant par la 3ème base de côté pour le moment, nous la reverrons chapitre 5).

Repasser en rouge la liaison haute en énergie (zigwigwi) reliant aa et ARNt.

.

2-les 3 types d'ARN

Poly de figures p 3, ,noter:

*en haut à gauche la grande unité chimique des ARN

*en haut à droite la grande diversité fonctionnelle (colle "unité et diversité des ARN", ou colle "la coopération fonctionnelle des ARN") représentée par l'arbre des 3 grandes familles d'ARN

ans le sens 5' vers 3'.

a-les ARNm traduits en protéines

attention, traduction an anglais se dit translation, donc les régions UTR pour "UnTranslated Region" sont des régions qui ont bien été transcrites (puisqu'elles 'ARNm), mais ne seront pas traduites car en amont du codon start pour la région leader 5'UTR ou en aval pour la trailer 3'UTR.

Poly de figure page 3 en bas à gauche,

*colorier au crayon de couleur vert foncé la boîte titrée "les ARNm sont traduits en protéines" et reconnaitre que leule l'ORF sera traduite en chaine polypeptidique.

*sur le schéma en bas à gauche représentant la  coopération des ARNm, t et r (dans les ribosomes) lors de la traduction d'un ARNm en chaine polypeptidique au niveau d'un ribosome -repasser en vert foncé l'ARNm (barre horizontale orientée 5'->3').

-repasser en vert clair l' ARNt qui parvient au tibosome par la gauche du schéma, colorier en violet l'aa7 fixé dessus. repasser de meme vert clair les 2 ARNt qui se fixent au niveaui des codons 5 et 6 de l'ARNm grâce à leur boucle de l'anticodon, et toujours en vert clair l'ARNt qui s'en va à gauche du schéma, libéré du codon 4 de l'ARNm et qui a perdu son aa4, désormais intégré dans la chaine polypeptidique en croissance (aa1 à 5) à colorier en violet.

-noter que l'aa ne parvient pas seul au ribosome, mais toujours fixé à un ARNt ayant la boucle de l'anticodon qui s'hybride au codon correspondant, le couple aa~ARNt (nommé amino-acyl ~ ARNt car "yl" signifie "fixé sur") est un précurseur activé de la synthèse protéique apportant avec lui l'énergie nécessaire à la polymérisation des aa (le billet de 50 kJ/mol étant le ~) et un décodeur de condon (l'ARNt).

b-les ARNt

poly figures page 3  à droite au milieu

*colorier en vert clair la boïte titrée "les ARNt et r outils de traduction"  et reconnaitre:

-tout en bas : colorier la boîte titrée  "les ARNr font partie du ribosome" et sur le schéma du bas repasser en vert clair les ARNr formant avec des dizaines de claines polypeptidiques associées : ARNr 16S dans la petite sous unité et ARN23S et 5S dans la grande.

-juste au dessus : colorier la boite titrée ARNt, noter la structure II en trèfle vue précédemment qui se replie en L

*dessiner sur la fiche de révision (à droite de la bo,ite centrale introductuve du dogme central par exemple) ce schéma avec toutes ses légendes en faisant très attention à l'orientation 5'-->3' de l'ARNm et 3'->5' de l'ARNt replié en trèfle (pour que la doucle hélice ARN entre codon et anticodon ait bien 2 brins antiparalèles et que l'aa soit fixé à l'extrémité 3'OH de l'ARNt).

*l'Inosine est une adénine modifiée chimiquement par une enzyme (cliquer ici pour infos sur inosine), située en 5' de l'anticodon à la position de "base hésitante" qui permet de gérer les codons synonymes qui diffèrent par la base en 3' d'un codon : cela évite la necessité d'avoir 1gène ARNt pour coder chaque ARNt s'hybridant avec les 61 codon sens  du code génétique (page 4 du poly de figures en bas).

b-les ARNr

*Svedberg et coefficient de sédimentation​ : si besoin de plus d'info cliquer ici

 

*poly de cours mettre des couleurs habituelles sur

   -le schéma de bas de page (ADN avec les unités de transcription répétées en tandem des gènes ARNr 18S, 23S et 5,8S, ARNprér et ARNr matures qui s'assemblent et se trouvent dans les sous-unités 60S et 40S qui contiennent aussi des polypeptides et qui ne s'assemblent en un ribosome 80S que lors de la traduction d'un ARNm en chaine polypeptidique (ARNt dessinés comme des rateaux à 3 dents (anticodon).

     -l'image de MET en sapin de noel : repasser le fil d'ADN en rouge (tronc du sapin) et les ARNr en cours de transcription en vert (branches du sapin (noter à l'extrémité des branches que les chaines polypeptidiques s'assemblent déjà pour former les sous unités ribosomiales).

 

*poly figures page 5

    -mage de sapin de noel notez l correction des boites de légendes et s'en servir pour légender l'image du haut : ARNr, ARN polymérase, ADN, sens de la transcription)

   -en bas lire le doc sur le nucléole.

b-les petits ARN

*poly figures page 5

Noter la grande diversité des petits ARN,.

Il  est normal que  vous ne reconnaissiez ici que l'ARN de la télomérase (vue au chapitre 2 et servant de matrice pour rallonger les télémères) et les ARN interférents (définis succinctement en intro et que nous verrons en détails la semaine prochaine).

Les SnurpS seront vus jeudi.

Ophrys Marie.JPG
Ophrys Marie.JPG
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  mardi

24 mars

  2020

TP4 : IV-clonage de l'ADN, ADN recombinant, KO de gènes (1h30)

cliquer ici pour vous rendre à la page du TP4

COURS CHAPITRE 3 (2h)

 

​​A-les molécules d'ARN issues de la transcription

Fiche de révision en bas sous le proc entouré :

Colorier au crayon de souleur pour pouvoir lire de qui est écrit dessous:

-en rouge l'ADN, double brin, prendre l'habitude d'orienter le brin supérieur dans les schémas de 5' en 3'  (c'est le brin codant cad celui qui porte la même séquence que l'ARNm (mis à par des T et non des U) et donc celui dont on donne par convention la séquence dans la gènebank. Le brin utilisé comme matrice est donc le brin du bas, c'est le brin lu par l'ARN pol.

-Reconnaitre la structure de l'opéron lactose et la définition d'un opéron

-en vert foncé l'ARNm polycistronique directement fonctionnel (pas de maturation à opposer à l'épissage dessiné en parallèle chez les eucaryotes que vous colorierez jeudi)

-en violet les 3 protéines issues de la transcription et dont il faut connaître le nom et le rôle.

-Noter que chez les procaryotes les deux étapes de l'expression génétique = transcription + traduction se font dans le cytoplasme.

-Noter que pour les protéines membranaires ou sécrétées ce ne sont pas les ribosomes libres du cytosol mais des ribosomes associés à la membrane plasmiques qui réalisent la traduction et colorier en violet les protéines membranaires et sécrétées des procaryotes.

1-Propriétés de l'ARN polymérase

Fiche de révision  revoir la partie entourée de vagues et coloriée hier

-reconnaitre le brin matrice  d'ADN rouge orienté 3'-> 5',

-se rappeler que l'ARN pol ne necessite pas d'amorce du fait de l'absence d'activité exonucléase (pas d'autocorrection des erreurs) contrairement à l'ADNpol; conséquence, les ARN transcrits ont donc un taux d'erreur de 10-5.

-remarquer la flèche indiquant le sens de polymérisation 5'-> 3', la repasser en vert.

-remarquer que le précurseur activé qui vient s'ajouter est un NTP (ribonucléotide triphophate en remarquant son C2'OH (à opposer au C2'H de l'ADN) et que les 2 liaisons phosphoanhydres sont utilisées puisque le pyrophosphate PPi est hydrolysé en 2 phosphates inorganiques.

2-déroulement de la transcription

a-initiation de la transcription au niveau du promoteur

(ne lire le cours qu'après avoir fait les pages 7 et 8 du poly de figure ci-dessous)

 

*Poly de figures p 7, partie du bas "le footprinting" :

-lire le principe de la technique de foot-printing

-colorier sur le schéma de gauche l'ellipse fixée sur l'ADN en vert et la légender ARNpolymérase .

-légender la zone de l'ADN sur laquelle est fixée l'ARNpol comme étant le promoteur (l'ARNpol reste scotchée dessus car elle ne peut pas démarrer du fait de l'absence de NTP).

-repasser en rouge seulement le brin codant de cette double hélice d'ADN (donc celui du dessus orienté 5'->3') et entourer en rouge sobnt extrémité 5' phosphate marquée au phosphore 32 *radioactif qui sera le seul brin visible par autoradiographie (puisque le brin matrice orienté 3'->5' n'est pas marqué au P32 donc restera invisible).

-à l'étape de clivage aléatoire par une nucléase dessiner des ciseaux qui coupant l'ADN double brin (dessiné au dessus et colorié précédemment) en divers endroits SAUF au niveau du promoteur d'une fait d'une protection de la digestion par la présence de l'ARNpol qui  les empêche de couper (promoteur protégé de la digestion).

-comme il n'y a pas qu'une molécule d'ADN dans le milieu mais des milliers de molécules identiques, et que chacune d'entre elle se prend en moyenne un seul coup de ciseaux, comprendre qu'après dénaturation (provoquant la séparation des deux brins et la défixation de l'ARNpol) les brins matrices visibles représentés dessous ont toutes tailles (repassez-les en rouge en entourant leur 5'P*) SAUF les tailles qui correspondraient à des sites de coupure dans le promoteur.

-Après électrophorèse permettant la séparation des fragments selon leur taille (si le sommet du gel = zone de dépot est dessiné à gauche cela signifie que le sens de migration est vers la gauche et que les molécules d'ADN* les plus courtes (donc sur lesquel le ciseau a coupé à faible distance du ('P* sont situés à gauche du gel) et autoradiographie révélant les fragments de digestion radioactifs, on observe une zone sans bandes sur le gel, qu'on légende "empreinte" à l'aide d'une accolade (emprinte se dit foot print en anglais, d'où le nom de la technique.

-en bas à gauche, notez que sans protéine fixée sur l'ADN, celui-ci n'aurait pas été protégé de la digestion et il n'y aurait eu acune empreinte.

Bilan, la technique de footprinting permet de savoir où une protéine se fixe sur l'ADN.

*Poly de figure p8 faire le TD (correction cliquer sur le bouton)

ATTENTION ERREUR DANS LE POLY : "ces séquences sont incubées en présence d'ARNpolII (et non ADN pol II). Bien écrire en haut de chaque piste les protéines présentes : poli II est présente à TOUTES les pistes (elle est seule dans la piste I et avec d'autres protéines dans les autres pistes).

*poly de figure p 7 en haut "le promoteur"  (document = ne pas apprendre) :

-observer la position des boites consensus, la flèche verticale noir tournant à gauche marque le début de la transcription c'est pourquoi la séquence est noté +1  en dessous de la boite Inr.

Les autres séquences conservées (= boites consensus) peuvent être en aval (DPE à +28) ou en amont (TATAbox à -32) sur le brin matrice.

-Le nom des protéines qui se fixent aux boites conservées de l'ADN dont elles reconnaissent la séquence au creux d'un sillon sont indiquées en bas (ex TFDII reconnait la TATAbox à -32).

*fiche de révision colorier le sénario de la transcription chez les eucaryotes  (uniquement les 3 premiers dessins 1,2, 3 se trouvant aussi à la p5 du cours, la suite c'est pour la semaine prochaine) :

-sur chacun des 3 dessins : ADN en rouge (TATA box incluse), rajouter l'orientation des brins et leur nom sur le premlier dessin  (orienter 5'->3' le brin supérieur = "brin codant" et  3'->5' le brin inf = "brin matrice".

-colorier l'ARNpol en vert (laisser les TF généraux blancs) et repasser en vert clair l'ARN qu'elle transcrit (vague sous l'ADN à orienter 5' à gauche -> 3')

b-élongation dans le sens 5'->3'

*poly de cours et fiche de révision en haut dans la partie entourée de vagues, colorier

-en rouge les deux brins d'ADN, en faisant attention à leur orientation(brin codant 5'->3' épais, brin matrice 3'->5' fin)

-en vert clair l'ARN en cours de transcription et les  précurseurs activés libres (=NTP) qui viennent se fixer. Noter son orientation 5'->3.

-Noter que l'ARN a exactement la meme séquence que le brin codant de l'ADN (brin épais) mis à part les U et comprendre pourquoi dans la gènebank on donne toujours la séquence du brin codant pour un gène.

-Noter que l'ARN a une extrélmité 5' triphosphate car le premier précurseur activé n'a pas établit de pont phosphodiester (donc a gardé ses deux liaisons phosphoanhydres riches en énergie).

*poly de figure page 10 compléter les légendes de l'électronographie (MET) en bas (

-ADN (légende dans le gros carré), le repasser en rouge sur la photo

-nombreux ARN en cours de transcription (dans le petit rectangle)

-Ajouter en bas de la photo, une flèche indiquant le sens de transcription  : il este gauche à droite car les ARN sont très courts à gauche (donc viennent de naître (promoteur à gauche), alors qu'ils sont très long à droite (donc leur transcription est presque finie : terminateur à droite)

c-terminaison

Ophrys Marie.JPG

  jeudi

26 mars

  2020

TP4 : -RT-PCR et test de détection du SARS-Cov-2 (15 min)

-Crisper-cas 9 et l'éditing du génome.

cliquer ici pour vous rendre à la page du TP4

COURS CHAPITRE 3 (2h)

II-la maturation des ARNm eucaryotes

 

Poly de figures : Faire le TD pages 13 à 16 

puis Poly cours lire le cours correspondant p 6 et 7 avec la fiche de révision à colorier au fur et à mesure

1-mise en évidence de gènes mosaïques ou morcelés chez les eucaryotes

Fiche de révision :uen bas au milieu de la fiche sous le EUC entouré

*Dans le noyau colorier ADN, puis ARN et divers ARNm obtenus par épissage alternatif + modification des extrémités (coiffe en 5' et queue de poly A en 3'.

*Dans le cytosol colorier les  protéines isoformes cytosoliques obtenues après traduction dans le cytosol, mais aussi dans la lumière du REG,  dans les saccules golgiens, dans la lumière des vésicules transportées sur les rails de µT, puis, dans le milieu extracellulaire ou la membrane plasmique après excytose pour les protéines membranaires et sécrétées.

2-maturation de l'ARNprém en ARNm par les mécanismes d'excision/épissage catalysés par les sNuRPs

a-mise en évidence d'une maturation (pulse-chase à l'Uridine tritiée)

b-mécanisme de l'épissage  (nécessite des sNurps organisés en une machinerie nommée spliceosome (splicing = terme anglais pour épissage))

*poly de figures p 11, shéma du milieu : noter que  l'intron est excisé sous forme de lasso et que son excision est permise par des sNurpS contenant divers petits ARN U qui reconnaissent les séquences conservées de début et de fin d'intron.

Le mécanisme moléculaire de l'epissage est hors programme, vous n'avez pas à savoir que c'est l'ARN U1 qui reconnait le site de début d'intron (= site d'épissage en 5' de l'intron) par exemple.

 

c-épissage alternatif

d-rôle et signification des introns

 

.

3-modification covalentes des extrémités

a-fixation d'une coiffe en 5'

 

Poly de figures p 11, en bas à droite, observer la guanosine fixée à l'envers portant un groupement méthyl au niveau de l'atome 7 de la base azotée qui est un N.

vous n'avez pas à savoir dessiner cela, vous représentez la coiffe  de méthyl guanosine par un triangle noir.

b-fixation d'une queue de poly A en 3'

 

Ophrys Marie.JPG

Bilan de la semaine en animation

Au terme de cette semaine vous devriez être capables de comprendre la video "The central dogma of biology" avec :

-l'assemblage progressif du volumineux complexe d'initiation de la transcription au niveau du promoteur (Il est normal que vous ne compreniez pas encore comment un repli en boucle de l'ADN donne le "TOP DEPART" à l'ARN polymérase, nous le verrons la semaine prochaine).

-la transcription rapide du gène en ARNm (ruban jaune) par l'ARN pol (représentée en vert foncé dans l'animation)

-l'excision des Introns (en vert) et l'épissage des exons (en jaune) grace au spliceosome.

-la traduction de l'ARNm mature dans les ribosomes, avec la fixation de la petite puis de la grande sous-unités (en violet), et l'arrivée progressive des ARNt (triangles verts car représentés sous forme de leur structure III en L) permettant la traduction en une chaine polypeptidique (collier d'acides aminés rouges qui s'assemble progressivement).

WE du 28-29

Ficher le I et II du chapitre 4

Maîtriser les techniques de bio mol du TP4 TOTALEMENT

Faire en autonomie l'épreuve B d'entrainement UV chez coli  pour le vérifier

(cliquer sur le crayon marron, la correection est  en derniere page)

Programme de révision DS du 4 avril (épreuve B de 2h) et programme de colle identiques :

COURS :

-GENETIQUE : Chapitres 1, 2, 3 et 4 (seulement I + II)

TP :

TP1: chromosomes

TP3 brassages lors de la RS

TP4 techniques de biomol

TD Genebank de Laurent

D'autres petits exo de cartes de restriction (je crois qu'on a déjà les 2 premières), cliquer sur le crayon

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