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Biologie cellulaire

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  1. Biologie cellulaire IUT du Havre HSE1 2007-2008 Morgane Gorria

  2. Le cytosol • Tout ce qui n’est pas organites celulaires • Riche en eau et sels minéraux • Contient 20-50% des protéines • Contient ARN, lipides, glucides, nucléotides • Siège de la production/dégradation des protéines • Siège de la glycolyse, productice l’ATP

  3. Fixation AA Anticodon La synthèse protéique ARN de transfert

  4. Des ARN aux protéines : le code génétique • ADN = information sous forme CODÉE = code génétique • Identique pour tous les êtres vivants • Vingt acides aminés essentiels pour la vie. • Les AA sont des molécules carbonées comprenant une fonction amine et une fonction acide carboxylique.

  5. Si on attribue un acide aminé à chaque couleur, on peut désigner uniquement 4 acides aminés On veut coder 20 acides aminés avec 4 nucléotides En regroupant les acides aminés par 2, on peut coder 42 = 16 acides aminés

  6. En les regroupant par 3, on peut coder 64 (43) acides aminés différents Les 20 acides aminés peuvent donc être codés grâce à des codons de 3 nucléotides

  7. Le code génétique (déchiffré entre 1960 et 1964) Trois codons STOP – Un codon START Code redondant (dégénéré) : plusieurs triplets différents peuvent coder pour le même acide aminé. 64 codons – une trentaine d’ARNt – 20 acides aminés.

  8. Elongation (en 3 étapes) Synthèse protéique Site P Initiation Site A Ribozyme GTP Terminaison = codon Stop

  9. Traduction cytoplasmique Dans le cytoplasme, les polyribosomes fournissent les protéines du cytoplasme et du noyau. 300 aa / 20 sec

  10. Traduction associée au RER:translocation dans la lumière du RER

  11. Les protéines • Présentes chez tous les organismes vivants et les virus. • Présentes dans tous les compartiments cellulaires et les membranes. • Rôle essentiel dans le fonctionnement cellulaire. • Synthétisées dans le cytoplasme et le réticulum endoplasmique granuleux. • Macromolécules constituées de longues chaînes d’acides aminés liés par des liaisons peptidiques et repliées dans l’espace Structure 3D de l’insuline

  12. Structures des protéines Structure primaire = séquence des acides aminés Structure secondaire = repliement local d’une protéine (en hélices α et/ou feuillets β) Structure tertiaire = repliement dans l’espace, structure 3D Structure quaternaire = polymères

  13. Les manipulations génétiques Le code génétique est le même pour tous les êtres vivants. Un même gène donnera toujours la même protéine, peu importe l'espèce de l'individu. On peut introduire un gène d'une espèce dans une autre espèce = génie génétique Ex. production d'insuline humaine par une bactérie :

  14. On prélève le gène de l'insuline humaine et on l'introduit dans le plasmide d'une bactérie. Plasmide = petite boucle d’ADN présente dans certaines bactéries

  15. On extrait les plasmides de bactéries Une enzyme ouvre les plasmides On extrait ou on synthétise le gène à greffer On mélange des copies du gène et des plasmides. Une enzyme fusionne les brins d'ADN Les plasmides sont réintroduits dans des bactéries Le gène est reproduit quand la bactérie se reproduit

  16. Exemples: bactéries qui synthétisent : • Insuline • Facteurs de coagulation • Hormone de croissance • Enzymes pouvant métaboliser certains polluants (pétrole par exemple) • Protéines synthétiques qui n'existent pas dans la nature • ETC.

  17. On peut aussi modifier les êtres pluricellulaires: Végétaux: Le gène est introduit dans une cellule isolée. Cette cellule est multipliée en éprouvette pour former un nouvel individu (cloning).

  18. Animaux: Le gène est introduit dans un ovule fécondé. L'ovule fécondé est implanté dans l'utérus d'une mère porteuse.

  19. Plantes résistantes aux insectes. Résistantes aux herbicides. Résistantes au gel. Fruits et légumes qui se conservent plus longtemps. Nouvelles saveurs. Plantes plus riches en certains éléments nutritifs (vitamines par exemple). ETC.

  20. La glycolyse et la production d’ATP Une phase consomatrice d’énergie - Une phase productrice d’énergie Bilan : 1 glucose → 2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH,H+ En présence d’oxygène : le pyruvate permet la production d’ATP dans la mitochondrie En absence d’oxygène : le NADH permet la production d’éthanol (fermentation alcoolique) ou de lactate (fermentation lactique)

  21. Le cytosquelette • réseau de filaments • dans toutes les cellules eucaryotes • très organisé et en perpétuelle évolution • rempli de nombreuses fonctions • maintient/modification de la forme des cellules • mouvement des organites dans le cytoplasme • déplacement des cellules • division cellulaire • …

  22. Le cytosquelette • Microtubulesépais et rigides, 25nm de diamètre, polymères de tubuline • Filaments d’actineflexibles, 5 à 8 nm de diamètre, polymères d’actine • Filaments intermédiaires10nm de diamètre, composition vatiable

  23. Microtubules Polymère de tubulines α et ß alignés en protofilament 13 protofilaments forment 1 microtubule 1 microtubule = tube creux et rigide de 25 nm de diamètre

  24. Microtubules Instabilité dynamique Stabilisation par des protéines MAP d’assemblage

  25. Microtubules Transport grâce aux protéines MAP motrices les kinésines transportent vers l'extrémité positive (+) les dynéines transportent vers l'extrémité négative (-)

  26. Microtubules Fuseau mitotique Microtubules astraux Microtubules polaires Microtubules kinetochoriens Chromatide Kinetochore Protéines Centrosome Centrioles

  27. Microtubules Mouvements des cilset flagelles

  28. Microfilaments Actine G se polymérise en actine F Filaments = actine F, double brin d’actine de 5 à 9 nm Instabilité dynamique Fibres protéiques de 10 nm formant des réseaux (ex. de la lamina sous la membrane nucléaire)

  29. Microfilaments Structure de la cellule (microvillosités) Mouvements des vésicules le long des microfilaments, médiés par une protéine, la myosine I ; mouvements entre filaments médiés par la myosine II.

  30. Microfilaments

  31. Microfilaments

  32. Microfilaments

  33. Filaments intermédiaires • diamètre de 8-10 nm ; plus stables que microtubules et microfilaments • polymères de polypeptides, avec zone centrale très concervée • monomères s’enroulent en homo- ou hétéro-dimères • dimères s’associent en protofilaments • protofilaments d’associent par 8 en filament intermédiaire

  34. Filaments intermédiaires • Lamines, dans le noyau (face nucléoplasmique de la membrane interne • Kératines, assurent le soutien des cellules épithéliales • Neurofilaments, intervienent dans la croissance des axones et la vitesse de transmission de l’influx nerveux

  35. Elements du cytosquelette d'une cellule eucaryote. Bleu : noyaux. Vert : microtubules. Rouge : actine