Chapitre 3 - La réplication du matériel génétique PDF

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Cours avec Mme Bouton...

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Chapitre 3 : La réplication du matériel génétique

La réplication du matériel génétique I) Introduction Réplication de l'ADN = duplication du matériel génétique. Assure le maintien et la stabilité de l'information génétique. Se produit avant chaque division cellulaire. La cellule mère donne deux cellules filles génétiquement identiques. ( E. coli : probabilité d’erreur environ égale à 1/1milliards du nucléotides)

II) Caractéristiques de la réplication de l'ADN Synthèse de l'ADN à partir de l'ADN parental. La réplication est semi-conservative : • Chaque brin d'ADN sert de matrice (« modèle ») • A partir des 2 brins parentaux, il y a synthèse de 2 nouveaux brins d'ADN. Il y a une nouvelle double hélice : conservation d'un brin parental associé à un nouveau brin. ADN bicaténaire et association antiparallèle. Réplication bidirectionnelle à partir d'un ou plusieurs sites appelés origine(s) de réplication (sites ori « origine »)

La réplication débute du site ori du chromosome bactérien. Séparation des 2 brins d'ADN = formation des fourches de réplication.

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Chapitre 3 : La réplication du matériel génétique

Réplication bidirectionnelle. • Chez les eucaryotes : - réplication simultanée - Plusieurs sites ori

lecture de l'ADN toujours dans le sens 3' → 5' Synthèse de l'ADN toujours dans le sens 5' → 3' L'ajout d'un nucléotide se fait toujours à l’extrémité 3' OH Un brin synthétisé en continu et un brin synthétisé en discontinu

a) brins parents b) brin continu c) brin discontinu formé de fragments d'Okazaki d) lieu de séparation des brins par l'enzyme hélicase

• •

Brin avancé synthétisé de manière continue Brin retardé synthétisé de manière discontinue

Mécanisme qui nécessite le déroulement de l'ADN et la séparation des 2 brins de l'ADN qui servent de matrice. Intervention de nombreuses protéines pour synthétiser les nouveaux brins d'ADN (= brins néo-synthétisé) : Topoisomérases (ADN gyrases) Hélicases Primases Ligases ADN polymérases

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Chapitre 3 : La réplication du matériel génétique

1. Initiation Ouverture de la double hélice au niveau de l'origine (site Ori). Formation d'un œil et de fourche de réplication. Synthèse d'amorces 2. Élongation Synthèse des brins fils par le réplisome (ensemble de protéines) qui se déplace avec la fourche de réplication. 3. Terminaison Arrêt de la réplication lorsque le réplisome arrive à l'extrémité 5' d'un fragment d'ADN ou au niveau d'un site de terminaison.

III) La réplication dans les cellules bactériennes a) L'initiation

Ouverture de la double hélice d'ADN (site Ori). Formation d'un œil de réplication avec 2 fourches de réplication. Fait intervenir des hélicases qui coupent les liaisons hydrogènes et déroulent les 2 brins matrices de l'ADN. Génère des tensions en amont de la fourche de réplication. Intervention des ADN gyrases (Topoisomérases) pour réguler les super-enroulements qui se forment devant la fourche de réplication. Fixation des protéines SSB (= Single Strand Dinding proteins) Les SSB évitent le réappariement des brins parentaux. 3

Chapitre 3 : La réplication du matériel génétique

Synthèse d'amorces d'ARN par une ARN polymérase = Primase

Une ADN polymérase ne peut pas initié une synthèse d'un fragment d'ADN (elle ne peut qu'ajouter à 3'OH, des ribonucléotides).

b) L'élongation Fixation des ADN polymérases III sur les 2 brins d'ADN, au niveau des amorces d'ADN. La sous-unité ß (structure en forme d'anneau où passe la molécule d'ADN) permet de maintenir la polymérase associée à l'ADN tout en permettant son déplacement. Ajout de désoxyribonucléotides à l'extrémité 3' de l'amorce d'ARN (polymérisation) par les ADN polymérases. Synthèse continue du brin synthétisé dans le sens de progression de la fourche de réplication.

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Chapitre 3 : La réplication du matériel génétique

Synthèse discontinue du brin synthétisé dans le sens opposé au sens de progression de la fourche de réplication. - brin retardé = brin tardif (différent du brin avancé = brin précoce)

Synthèse des amorces d'ARN par la primase (une par fragment) ADN polymérase III synthétise des fragments d'ADN d'environ 1 000 à 2 000 nt appelés fragments d'Okazaki (ARN + ADN) 1 amorce pour le brin continu + 1 amorce pour le fragment d'Okazaki.

c) La terminaison L'ADN polymérase I : • •

Élimine les amorces d'ARN à partir de l'extrémité 5' grâce à son activité exonucléase 5' -> 3' prolonge le fragment d'ADN précédant à partir de l'extrémité 3' grâce à son activité polymérase 5' -> 3'

L'ADN ligase assure donc la liaison entre les 2 fragments d'Okazaki. Fin de réplication au niveau de la zone de terminaison du chromosome = site Ter Les 2 doubles hélices d'ADN se séparent et se répartissent dans les 2 cellules filles.

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Chapitre 3 : La réplication du matériel génétique

IV) Caractéristiques de la réplication chez les eucaryotes Plusieurs origines de réplication par chromosomes. Génome répliqué par petites portions (=réplicons) qui possèdent chacune son site Ori. Mécanismes similaires mais des ADN polymérases différentes. Eucaryote : ADN polymérase δ et α ADN polymérase α associé à la primase, ajoute quelques désoxyribonucléotides à l'amorce d'ARN. ADN polymérase δ = principale ADN polymérase de la réplication de l'ADN nucléaire. Élimination de l'amorce d'ADN par les nucléase. Sites de terminaison = Télomères. Problème majeur lors de la réplication de molécules d'ADN linéaire = élimination de l'amorce d'ARN la plus externe.

Raccourcissement potentiel de l'ADN à chaque cycle de réplication. Le raccourcissement serait lié au vieillissement cellulaire. Mais qu'en est-il pour les cellules reproductrices ? Les organismes unicellulaires ?

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Chapitre 3 : La réplication du matériel génétique

La protection des extrémités des chromosomes des eucaryotes est assurée par un enzyme spécifique. La télomérase = ribonucléoprotéine (protéines + ARN) Enzyme qui synthétise l'ADN à partir d'un modèle ARN

La télomérase permet l'addition d'une séquence répétée spécifique à l'extrémité des chromosomes.

Réplication et structure de la chromatine : L'assemblage de l'ADN en nucléosomes est très rapide. Dissociation des nucléosomes parentaux : • Tétramères (H3H4) qui restent intactes • 2 dimères H2A/H2B qui se séparent Réassociation des nucléosomes avec recombinaisons des histones parentaux et des nouveaux histones

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