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SV-A L'organisme vivant en lien avec son environnement (BCPST 1 et 2) |
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SV-B Interactions entre les organismes et leur milieu de vie (BCPST 1 et 2) |
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SV-C La cellule dans son environnement (BCPST 1) |
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SV-D Organisation fonctionnelle des molécules du vivant (BCPST 1) |
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SV-E Le métabolisme cellulaire (BCPST 1) |
SV-F Génomique structurale et fonctionnelle (BCPST 1 et BCPST 2)  IntroSV-F Génomique structurale et fonctionnelle (BCPST 1 et BCPST 2)
La présentation des génomes et de leur organisation est l'occasion de préciser les points communs et les différences entre Eucaryotes, bactéries et virus. L'expression des génomes et son contrôle s'appuient uniquement sur des exemples eucaryotes et permettent de discuter du concept de gène. La présentation de la transmission des génomes au cours des divisions cellulaires permet de rappeler et comparer les principales caractéristiques des divisions mitotique et méiotique. Elles sont mises en lien avec leurs implications dans les processus de développement et de reproduction qui sont abordés par ailleurs dans le programme. Les processus de diversification des génomes sont l'occasion de comprendre la diversité génétique observée à l'échelle des populations et à l'échelle des espèces. Les mécanismes de maintien ou de réduction de la diversité génétique produite, soit par des tris sélectifs, soit par des processus aléatoires, sont abordés dans la partie sur l'évolution. Enfin, cette partie est l'occasion de présenter quelques techniques couramment utilisées au laboratoire pour étudier les génomes et leur expression.
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SV-F-1 Génome des cellules et des virus, transmission de l'information génétique (BCPST 1) |
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SV-F-2 L'expression du génome (BCPST 1) |
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La transcription de l'ADN en ARN est assurée par des ARN polymérases. Elle se déroule en trois étapes (initiation, élongation, terminaison) et génère plusieurs types d'ARN : ARNm, ARNt, ARNr et petits ARN.
La transcription est initiée au niveau d'un promoteur reconnu par un complexe d‘initiation et modulée positivement ou négativement par des facteurs de transcription.
Un gène est une unité de transcription avec ses séquences régulatrices, c'est-à-dire une séquence d'ADN nécessaire à la synthèse d'un ARN. Ce dernier peut conduire à la synthèse d'un ou plusieurs polypeptides.
Précisions et limites :
Le processus de transcription est étudié à partir de l'exemple de la polymérisation des ARN messagers chez les Eucaryotes.
La nomenclature de tous les facteurs protéiques impliqués dans le complexe d'initiation ainsi que l'organisation détaillée du promoteur ne sont pas à mémoriser.
On mentionne l'existence de signaux indiquant la fin de la transcription chez les Eucaryotes.
On limite la présentation des petits ARN aux ARNi.
Chez les Eucaryotes, les ARN pré-messagers subissent une maturation (excision-épissage s'ils sont morcelés, ajout d'une coiffe en 5', polyadénylation en 3') dans le noyau. Les ARN messagers obtenus sont exportés vers le cytosol.
Des mécanismes comme l'épissage alternatif, produisent des ARNm différents pour une même unité de transcription.
L'ensemble des ARN transcrits et maturés constitue le transcriptome cellulaire.
Précisions et limites :
Le détail des mécanismes moléculaires des phénomènes de maturation et d'exportation hors du noyau n'est pas exigible. On ne traite pas de l'édition ou de la polyadénylation alternative.
Dans le cytosol, les ARNm matures sont traduits en polypeptides.
La traduction repose sur la coopération fonctionnelle entre différentes classes d'ARN au sein des ribosomes. Elle comprend une phase d'initiation, d'élongation et de terminaison.
La correspondance entre un codon et un acide aminé est assurée par les ARNt suivant le code génétique.
Les amino-acyl ARNt synthétases assurent la fidélité de la correspondance acide aminé/codon sur l'ARNt.
La transpeptidation est catalysée par un ARNr (ribozyme) de la grande sous-unité du ribosome.
La machinerie de traduction assure la conversion de l'information codée dans la séquence nucléotidique en séquence d'acides aminés.
Précisions et limites :
Les expériences ayant conduit à l'élucidation du code génétique et la terminologie des facteurs protéiques intervenant dans la traduction peuvent être étudiées mais ne sont pas à mémoriser.
Chez les Eucaryotes, la traduction est réalisée dans le cytosol et dans les organites semi-autonomes. Chez les bactéries, transcription et traduction sont simultanées.
La protéine synthétisée ou en cours de synthèse peut être adressée à un compartiment particulier grâce à une séquence signal et une machinerie d'adressage en interaction avec le système de traduction.
Précisions et limites :
Pour les mécanismes d'adressage, seul le mécanisme simplifié de l'adressage au réticulum est étudié. Les autres adressages sont mentionnés.
L'acquisition de la structure tridimensionnelle d'une protéine (repliement) peut être assistée par des protéines chaperonnes.
Une protéine peut subir des modifications post-traductionnelles.
Précisions et limites :
Pour les modifications post-traductionnelles, on se limite aux exemples de clivage, glycosylation et phosphorylation.
Les virus se multiplient en détournant la machinerie d'expression de l'information génétique de la cellule hôte.
Précisions et limites :
On présente une vue générale de la multiplication sur un exemple au choix en se limitant aux modalités de réplication de l'information génétique, de synthèse des protéines et de formation de nouveaux virus.
On se limite à distinguer la synthèse des polymérases et des protéines de la capside, sans détailler les différentes protéines virales et les mécanismes moléculaires impliqués.
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- Expliquer le principe de polymérisation d'un ARN par l'ARN polymérase.
- Représenter schématiquement la structure d'un gène eucaryote avec l'ensemble de ses caractéristiques.
- Discuter le concept de gène.
- Expliquer l'importance des processus co- et post-transcriptionnels dans la diversification et le contrôle de la demi-vie des transcrits.
- Expliquer l'importance des interactions entre ARN au cours des différentes étapes de la traduction.
- Relier le phénomène d'adressage à la spécialisation des compartiments.
Liens :
Compartimentation des cellules spécialisées (SV-C-2)
Flux de matière et d'information dans une cellule eucaryote (SV-C-2)
Structure des acides nucléiques (SV-D-2-3)
Structure des protéines (SV-D-2-4)
Glycosylation et phosphorylation des protéines (SV-D-2-4).
Expression des gènes homéotiques au cours du développement embryonnaire (SV-H-2) |
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SV-F-3 Le contrôle de l'expression du génome (BCPST 1) |
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SV-F-4 La diversification des génomes (BCPST 2) |
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SV-G Reproduction (BCPST 2) |
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SV-H Mécanismes du développement : exemple du développement du membre des Tétrapodes (BCPST 2) |
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SV-I Communications intercellulaires et intégration d'une fonction à l'organisme (BCPST 2) |
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SV-J Populations et écosystèmes (BCPST 1) |
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SV-K Évolution et phylogénie (BCPST 1 et BCPST 2) |
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