Mini manuel de biologie moléculaire
Cours + QCM/QROC
4e édition
Abderrahman Maftah
Jean-Michel Petit
Raymond Julien
Dunod
1 Structure de l'ADN et de l'ARN1
1.1 Les composants des acides nucléiques
1
La structure des nucléotides3
La structure des polynucléotides5
1.2 La structure en double hélice de l'ADN
5
La règle de Chargaff et les appariements complémentaires5
Les différentes formes d'ADN8
Dissociation et réassociation des brins d'ADN9
Les surenroulements de l'ADN11
1.3 Le nucléosome, la chromatine et les chromosomes
13
La structure du nucléosome13
La structure et le remodelage de la chromatine15
La structure des chromosomes et le cycle cellulaire16
1.4 La structure des génomes
19
Qu'est-ce qu'un génome ?19
La taille des génomes19
Les génomes viraux21
Les génomes procaryotes21
Les génomes eucaryotes21
Les génomes d'organites22
1.5 Les différents types d'ARN
23
Structure et fonction23
Qu'est-ce qu'un ARN non codant ?25
Qu'est-ce que l'ARN interférence ?26
Points clefs
28
QCM - QROC
29
Réponses
31
2 Réplication, réparation, recombinaison et transposition de l'ADN33
2.1 Les mécanismes de réplication de l'ADN
33
La chimie de synthèse cellulaire des polydésoxyribonucléotides34
L'action de l'ADN polymérase35
La fourche de réplication36
Les autres enzymes et protéines de la réplication37
Les différentes ADN polymérases40
Les différentes étapes de la réplication41
2.2 Les erreurs de réplication de l'ADN et leur réparation
46
Les altérations de la structure de l'ADN47
Les mécanismes de réparation48
2.3 Les détériorations environnementales de l'ADN et leur réparation
50
L'hydrolyse spontanée et les détériorations physicochimiques50
Les agents intercalants51
La réparation des détériorations51
2.4 La recombinaison et la transposition de l'ADN
54
Les mécanismes de recombinaison homologue54
La recombinaison en des sites spécifiques et la transposition61
Points clefs
69
QCM - QROC
70
Réponses
72
3 La transcription de l'ADN75
3.1 Les mécanismes de la transcription
75
Les ARN polymérases75
Les différentes étapes de la transcription77
3.2 La transcription chez les bactéries
78
Les promoteurs bactériens78
Le démarrage de la transcription79
La phase d'allongement79
L'arrêt de la transcription81
3.3 La transcription chez les eucaryotes
82
Les promoteurs eucaryotes et la polymérase II82
Le démarrage : facteurs de transcription et complexe médiateur83
Les phases d'allongement et d'arrêt86
Les modifications des transcrits86
Les deux autres polymérases eucaryotes89
3.4. L'épissage de l'ARN
90
Le mécanisme général90
Le splicéosome93
L'épissage alternatif et sa régulation93
Exemples de rôles biologiques de l'épissage alternatif95
3.5 L'« editing des transcrits »
96
Points clefs
99
QCM - QROC
101
Réponses
102
4 La traduction des ARN messagers105
4.1 Le code génétique
106
Le code génétique est dégénéré106
Le code a été établi expérimentalement108
Le code est lu sur l'ARN messager dans le sens 5'-3'108
Les codons ne sont pas chevauchants109
Les mutations modifiant le sens des codons109
Le code génétique est universel111
4.2. Les principaux acteurs de la traduction
111
Les ARN messagers112
Les ARN de transfert112
Le ribosome116
4.3 La traduction des ARN messagers bactériens
120
Le démarrage (initiation) de la traduction120
L'étape d'allongement (élongation) de la chaîne polypeptidique122
L'arrêt de la synthèse (terminaison)125
4.4 La traduction des ARN messagers eucaryotes
125
Le démarrage de la traduction eucaryote125
Les étapes d'allongement et d'arrêt de la traduction eucaryote128
Traduction et demi-vie des ARN messagers eucaryotes128
Points clefs
131
QCM - QROC
132
Réponses
135
5 Régulation de D'expression des gènes139
5.1 Principes généraux
139
Les protéines régulatrices : activateurs et répresseurs139
Le recrutement des ARN polymérases140
Autres exemples de facteurs de régulation141
5.2 Régulation chez les procaryotes
142
L'exemple historique : l'opéron lactose142
Autres exemples147
La régulation complexe du cycle vital du bactériophage 1151
5.3 Régulation chez les eucaryotes
156
Les régulateurs transcriptionnels157
Le contrôle des régulateurs transcriptionnels161
Le contrôle de l'épissage alternatif des transcrits ARN164
5.4 Régulation traductionnelle de l'expression des gènes eucaryotes
165
Éléments de structure des ARN messagers influençant la traduction166
Le contrôle général par la phosphorylation des facteurs de démarrage167
Les mécanismes spécifiques régulant l'attachement du ribosome à l'ARN messager169
Les mécanismes de régulation plus tardifs170
Les mécanismes de régulation de la traduction par les micro-ARN170
L'irrésistible ascension de l'ARN comme régulateur de l'expression des gènes174
Points clefs
177
QCM - QROC
179
Réponses
182
6 Techniques de biologie moléculaire185
6.1 La création de molécules d'ADN recombinant
185
Couper l'ADN : les enzymes de restriction185
Ligaturer l'ADN187
6.2 Les vecteurs de clonage
189
Les plasmides190
Les vecteurs viraux193
Les cosmides193
Les chromosomes artificiels bactériens194
Les vecteurs pour levures194
Les vecteurs pour les eucaryotes supérieurs196
6.3 Les banques d'ADN
196
Les banques d'ADN génomique196
Les banques d'ADN complémentaire197
6.4 Les techniques d'analyse de l'ADN
197
Le séquençage des acides nucléiques197
Les nouvelles techniques de séquençage201
Application au séquençage de l'ARN203
Application à la métagénomique205
Une nouvelle révolution dans le séquençage207
La réaction de polymérisation en chaîne (PCR)210
La PCR quantitative en temps réel210
Les techniques d'hybridation des acides nucléiques213
Les techniques de localisation des sites de liaison à l'ADN215
6.5 Le criblage de cellules recombinées
217
Criblage par PCR217
Criblage à l'aide de sites de restriction218
6.6 Les applications de la technologie de l'ADN recombinant
219
La mutagenèse219
Le système double-hybride223
Transfert et expression de gènes eucaryotes chez les procaryotes224
Transfert et expression de gènes dans les levures228
Génie génétique et cellules eucaryotes supérieures229
Utilisation de vecteurs rétroviraux pour la transfection des cellules231
Les gènes rapporteurs et études des séquences promotrices232
Un nouvel outil remarquable d'ingénierie des génomes : le système CRISPR-Cas 9235
Les techniques d'analyse de l'épigénome239
Points clefs
241
QCM - QROC
243
Réponses
246
Glossaire249
Index259