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IIVV.. LLAA CCHHRROOMMAATTIINNEE..

A. Définition.

C’est l’ADN du noyau. Si on regarde ailleurs que dans le nucléole on peut distinguer, après coloration, des régions correspondant à des fibres condensées. Cet aspect est du a la matrice nucléaire. En général elle est ancrée à l’enveloppe nucléaire. En utilisant des techniques de centrifugation, des détergents, etc. ont peut solubiliser cette partie tout en conservant la molécule d’ADN. L’Adn en fibre chromatinienne peut se répartir dans le noyau :

En grosses mottes dans sa périphérie, c'est le cas général.

En petites mottes à l'intérieur du noyau.

En granulation fine.

En mailles de différentes largeurs.

Les fibres ainsi constituées représentent 80 % du génome. L'aspect de la chromatine peut varier d'un type cellulaire à un autre, elle peut aussi varier en fonction de l'activité cellulaire. La finesse de la chromatine exprime son activité.


Il y a deux types de chromatine :

L’hétérochromatine. L’euchromatine Segment de chromosomes qui ne changent pas d’état pendant tout le cycle cellulaire : ils restent très condensé et donc inactif. Caractéristiques : 1) Fibres nucléosomique regroupées en solénoïdes et localisé en périphérie du noyau et du nucléole. 2) Très riche en H1 puisque sous forme de solénoïde. 3) ADN inactif. Mémo : Achi :

Ach : H comme hétérochromatine

I : comme inactive 2 types : 1) Hétérochromatine constitutive. Jamais transcrite, constitué de séquences répétés un très grand nombre de fois. Localisé au niveau des centromères et des télomères.

2) Hétérochromatine facultative. Correspond a des zones transcrite dans un type cellulaire et non transcrite dans un autre. C’est ce qui permet la différenciation. Par exemple une région X. peut être non transcrite en chez un fibroblaste et dans ce cas c'est de l'hétérochromatine. Une même région X. peut être transcrite chez un hépatocyte et dans ce cas c'est de l’euchromatine.

Segment qui se décondensent pendant l’interphase en fine fibre nucléosomique invisibles au MO. Mémo : EA sport (constructeur de jeux vidéo)

E : comme euchromatine

A : comme active Caractéristiques : 1) ADN Actif. 2) Siege de la transcription de l’ARNm, t, r (5s). 3) Répartie dans le nucléoplasme, et non dans sa périphérie.


VV.. LLAA RREEPPLLIICCAATTIIOONN..

A. Mécanisme général.

Durant la phase S, l’Adn se réplique afin que l’information génétique des 2 cellules filles issues de la division soit identique a celle de la cellule mère. Elle est différente chez les eucaryote et chez les procaryotes mais les le mécanisme général est le même :

Elle est bidirectionnelle, orientées, semi-conservative. Les 2 brins complémentaires s’ouvrent et servent de matrice a la création d’un brin complémentaire qui suit la logique de l’appariement ATGC. Tous les chromosomes ne se répliquent pas au même moment.

B. Les erreurs. Pendant réplication

Avec correction

1 erreur sur 107 Peu fréquentes et en général corrigé immédiatement.

1 erreur sur 1010 Si correction immédiate.

Pendant transcription

1 erreur sur 100.000

Pendant traduction

1 erreur sur 30.000

C. Vitesse de réplication.

Chez l’homme : 50 nucléotides par seconde.

Chez la bactérie : 500 nucléotides par seconde.


D. Expérience de Meselson et Stahl.

Cette expérience consiste en la mise en culture d'une bactérie E.Coli dans un milieu riche en azote lourd N15. Cet azote rentre dans la constitution de leur ADN au niveau de leurs bases (quatre dans les bases purine et, deux dans les bases pyrimidine). Après la culture on se rend compte que l'ADN de ses bactéries est plus lourd que celui des bactéries non cultivées dans ce milieu : on remarque cela grâce à une centrifugation différentielle (l'ADN le plus lourd migre le plus loin). On place cette génération de bactéries avec ADN lourd N15 dans un milieu riche en azote normal N14. On remarque après centrifugation qu'il y a deux types d'ADN en fonction de leur poids. Il y a de l'ADN N15 et de l'ADN N14 dans les mêmes proportions. On place la troisième génération, celle qui a un ADN N15 et N14 dans un milieu riche en ADN normal N14 et on remarque après centrifugation qu'il y a toujours 2 types d'ADN : de l'ADN N15 et de l'ADN N14, mais on remarque que l'ADN N14 est en beaucoup plus grande proportion que l'ADN N15. Plus la bactérie se divise plus il y a d'ADN avec du N14 : la réplication est SEMI CONSERVATIVE.

E. Donné sur la réplication.

Lors de la réplication, une enzyme ADN polymérase va fabriquer un brin complémentaire a partir d’un brin matrice.

Elle lit le brin matrice de 3’ vers 5’.

Elle synthétise le brin complémentaire de 5’ vers 3’ : l’allongement par ajout de nucléotides se fait donc dans ce sens.

Pour pouvoir faire cela, cette enzyme a besoin de ATP, GTP,TTP, CTP. Elle les accroche après avoir coupé (hydrolyser) les 2 liaisons phosphate en trop ce qui lui fourni de l’énergie.


VVII.. RREEPPLLIICCAATTIIOONN CCHHEEZZ LLEESS PPRROOCCAARRYYOOTTEESS..

Elle est bidirectionnelle, orienté, semi conservative. Pour pouvoir être répliqué, l’Adn doit se désenrouler. Il subit donc un déroulement très rapide de ses spires : 10.000 par minute. Chez E.Coli l’origine de la réplication s’appel « ORI-C ». C’est un site de 245 paires de bases.

Une Protéine, la DNA-a s’associe au brin matrice pour permettre la formation d’un réplisome (complexe qui initie et permet la réplication). Il y a Formation d’un œil de réplication sur quelques centaines de base, juste assez pour permettre la formation du réplisome. Chaque fourche de réplication servira de brin matrice.

Une enzyme, l’HELICASE permet la déspiralisation des brins de la double hélice.

Elle est énergisée par l’hydrolyse de l’ATP par une Topoisomérase. Cette hydrolyse de l’ATP permet de fournir l’énergie nécessaire au fonctionnement de l’hélicase.


L’ADN des bactéries étant circulaire, pour que la molécule ne se casse pas une Topoisomérase en aval de l’hélicase joue le rôle d’un facteur de relaxation, elle coupe l’ADN puis le ressoude.

A. Synthèse du brin avancé. L’ADN polymérase III n’a pas la capacité d’initier la réplication (elle ne peut que la continuer en allongeant un brin préexistant).

Une enzyme PRIMASE va donc créer une amorce d’ARN qui sera prolongée par l’ADN Pol III. Puis l’ADN Pol I va dégrader l’amorce d’ARN et la remplacer par de l’ADN.

Enfin une enzyme LIGASE va lier les 2 bouts.

PRIMASE ADN POL III (prolonge) ADN POL I (dégrade et remplace)

LIGASE.


B. Synthèse du brin retardé. L’ADN Pol III lit exclusivement de 3’ vers 5’ pour synthétiser dans le sens 5’ vers 3’.

Par conséquent il se pose un problème pour le brin 5’-3’.

Une PRIMASE va créer un amorce d’ARN qui va être prolongé sur environ 2000 nucléotides par de

l’ADN Pol III L’ADN Pol III prolonge puis s’arrête. Le processus recommence alors (PRIMASE - Pol III - 2000 nucléotides - Stop). L’ADN Pol I dégrade alors les amorces d’ARN et les remplace et a chaque fois les bouts sont lié par des

LIGASES. On appel ces fragments de 2000 nucléotides des « fragments d’OKASAKI ». Les fragments se lient les uns aux autres pour former le brin complémentaire.

PRIMASE ADN POL III PRIMASE ADN POL III etc.

ADN POL I LIGASE ADN POL I LIGASE etc.


Détail de la réplication chez les procaryotes:

La synthèse du brin précoce et du brin tardif se fait en même temps et dans le même sens.

Le brin tardif fait une boucle vers le replisome ce qui permet la synthèse des deux brins dans le

même sens.

LLAA PPRRIIMMAASSEE SSYYNNTTHHEETTIISSEE LLEESS AAMMOORRCCEESS DD’’AARRNN QQUUII EENNSSUUIITTEE SSOONNTT CCOOMMPPLLEETTEE PPAARR LL’’AADDNN PPOOLLYYMMEERRAASSEE 33 ,,CC’’EESSTT CCEE QQUU’’OONN

AAPPPPEELL LLEESS FFRRAAGGMMEENNTT DD’’OOKKAASSAAKKII..

LLOORRSSQQUUEE LL’’AADDNN PPOOLLYYMMEERRAASSEE RREENNCCOONNTTRREE LLEE PPRREECCEEDDEENNTT FFRRAAGGMMEENNTT DD’’OOKKAASSAAKKII IILL SSAAUUTTEE..


LL’’AADDNN PPOOLLYYMMEERRAASSEE RREEPPRREENNDD AAUU NNIIVVEEAAUU DDEE LL’’AAMMOORRCCEE DD’’AARRNN SSUUIIVVAANNTTEE EETT SSYYNNTTHHEETTIISSEE UUNN NNOOUUVVEEAAUU FFRRAAGGMMEENNTT

DD’’OOKKAASSAAKKII..

VVIIII.. RREEPPLLIICCAATTIIOONN CCHHEEZZ LLEESS EEUUCCAARRYYOOTTEESS..

Différences avec les procaryotes. 1. Il existe plusieurs origines de réplication : les REPLICONS, qui vont fusionner jusqu'à séparer les 2 brins.

2. Le système de reconnaissance de l’origine de la réplication est plus complexe chez les eucaryotes. 3. L’ADN en nucléosome doit être déroulé avant d’être répliqué : cela ralenti la réplication. 4. Les enzymes sont différentes.

ADN Pol α

ADN Pol β

ADN Pol γ

ADN Pol δ

Jouent le rôle de la PRIMASE en créant une amorce d’ARN, ils interviennent dans la synthèse précoce des brins (avancé).

Jouent un rôle dans la réparation de l’ADN nucléaire.

Jouent un rôle dans la réplication du génome mitochondriale.

Jouent un rôle dans la réplication de l’ADN nucléaire sur les deux brins (rôle de l’ADN Pol III).


Etapes de la réplication :

Au départ les deux brins de la molécule mère sont appariés.

Une enzyme de type hélicase vient dérouler les deux brins

Des protéines SSB viennent recouvrir les brins libres pour les protéger

L’ADN polymérase α va fabriquer une amorce d’ARN


L’ ADN polymérase δ va intervenir pour prolonger l’amorce d’ ARN en synthétisant de l’ADN.

L’ADN polymérase recopie l’ADN , et on remarque que sur le brin avancer elle peut prolonger indéfiniment l’amorce ,alors que sur le brin retardé l’ADN polymérase butte sur l’amorce précédente.

Schématiquement, l’ADN polymérase va <<sauter>>pour poursuivre la synthèse.


Une RNase détruit l’amorce

L’ADN polymérase ? va remplir les trous laissés par la destruction des amorces.

Une ligase va lier les fragments entre eux.


VVIIIIII.. RREEPPLLIICCAATTIIOONN DDEESS TTEELLOOMMEERREESS..

A. Premier brin.

La Télomérase se fixe en 3’ du brin avancé. Cette enzyme n’a pas besoin d’une matrice d’ARN comme support car elle en contient déjà une. Elle ajoute des nucléotides au brin 3’ par complémentarité en face de sa propre matrice puis elle avance en se translocant. La même séquence TTAGGG est donc répété de nombreuse fois. Le Télomère est composé de la répétition de cette séquence.

B. Second brin.

Il s’agit d’une réplication presque normale :

Une amorce d’ARN est créée (probablement par une ADN Pol α).

Une ADN Polymérase la prolonge (probablement une ADN Pol δ).

L’amorce d’ARN est alors hydrolyser et elle n’est pas remplacée.

Une LIGASE colle les morceaux. Ce brin est plus court d’environ 15 nucléotides, du fait de la dégradation de l’amorce d’ARN non remplacé, et est riche en Cytosine (puisque l’autre brin est riche en guanine). Il est fragile, mais il peut se replier en tète d’épingle pour éviter d’être dégradé.


IIXX.. LLEESS EERRRREEUURRSS..

Différentes possibilités.

A. La correction sur épreuve. Rares, mais possible, dues a un mauvais appariement en phase S, l’ADN Pol III en allongeant le brin vérifie qu’il a correctement apparié la base. C’est un mécanisme de réparation directe.

B. Le complexe « excision-réparation ». Toujours pendant la phase S, en cas de mauvais appariement les erreurs créent une protubérance tournée vers l’extérieure. C’est le complexe MUT-S / MUT-L qui va réparer les erreurs :

MUT-S va rechercher les protubérances et se fixer dessus.

Pendant ce temps MUT-L va rechercher les « brèches » dans le brin néoformé, et va « aspirer » le brin jusqu'à cette brèche, puis il va détruire tout le fragment (depuis la protubérance jusqu'à la brèche).

Enfin de l’ADN Pol III va venir combler la brèche avec de l’ADN : l’erreur est réparée.

C. Les nucléases.

En dehors de la phase S, une enzyme NUCLEASE repère, élimine et remplace grâce a de l’ADN Pol les erreurs. Si la lésion de l’ADN est trop importante alors la cellule peut arrêter la réplication en envoyant un signal (levé des répresseurs sur certaines enzymes).

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