Fiche de révision : Génie génétique et expression génétique

📋 Plan du Cours

1. Définition et intérêts du génie génétique
2. Isolement et repérage du gène
3. Insertion du gène dans un vecteur
4. Sélection et clonage bactérien
5. Expression et extraction de la protéine
6. Outils du génie génétique
7. Transcription et traduction
8. Code génétique et propriétés

📖 1. Définition et intérêts du génie génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Génie génétique : Ensemble des techniques permettant la manipulation des gènes et leur transfert d’un organisme à un autre.

📝 Points essentiels

• Le génie génétique permet d’obtenir des organismes génétiquement modifiés, aussi appelés organismes transgéniques.

• Les substances ou caractères recherchés comprennent:

  • l’insuline
  • l’hormone de croissance
  • les arômes
  • la résistance à un parasite

💡 Astuce mémo

Manipuler et transférer les gènes → produire des OGM et des substances utiles

📖 2. Isolement et repérage du gène

📝 Points essentiels

• 🔄 L’isolement du gène à partir de l’ADN suit trois étapes:

  1. extraction de l’ADN
  2. fragmentation par une enzyme de restriction
  3. repérage du fragment par une sonde moléculaire radioactive

• À partir de l’ARNm, l’ARNm correspondant au gène est extrait, transformé en ADNc simple brin par la transcriptase reverse, puis complété en ADNc double brin par l’ADN polymérase.

💡 Astuce mémo

ADN extrait puis découpé, ARNm copié en ADNc

📖 3. Insertion du gène dans un vecteur

📝 Points essentiels

• Le plasmide de la bactérie hôte est isolé puis ouvert avec une enzyme de restriction; le gène à transférer est ensuite fixé dans cette ouverture par une ligase, ce qui forme un plasmide recombiné, un ADN hybride ou une chimère.

• Le plasmide recombiné est introduit dans une bactérie en mélangeant les bactéries et les plasmides recombinés dans un milieu de culture; certaines bactéries intègrent spontanément ces plasmides et deviennent transformées.

💡 Astuce mémo

Ouvrir → coller → introduire

📖 4. Sélection et clonage bactérien

📝 Points essentiels

• Les bactéries mises en présence des plasmides recombinés sont étalées sur un milieu contenant l’antibiotique correspondant; seules les bactéries ayant incorporé les plasmides recombinés résistent, se développent et forment des colonies.

• Les bactéries transformées se divisent en culture et répliquent le gène transféré, produisant un clone de bactéries filles possédant ce gène.

💡 Astuce mémo

Résistance à l’antibiotique → croissance des bactéries transformées → clonage

📖 5. Expression et extraction de la protéine

★ À maîtriser

• Dans des fermenteurs offrant des conditions optimales de multiplication, les bactéries transformées expriment le gène greffé par transcription puis traduction et produisent la protéine correspondante.

Compléments

• 🔄 Le choc osmotique suit deux changements de milieu: placement dans un milieu hypertonique, plasmolyse, placement dans un milieu hypotonique, turgescence et sortie des protéines

• La lyse des cellules transgéniques libère la protéine recherchée, qui doit ensuite être séparée des débris cellulaires.

💡 Astuce mémo

Fermenteur → transcription-traduction → extraction

📖 6. Outils du génie génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasmide : Petite molécule circulaire d’ADN double brin située dans le cytoplasme des bactéries et capable de recevoir un gène étranger puis d’entrer dans une cellule hôte.
• Enzyme de restriction : Enzyme qui coupe l’ADN au niveau de séquences précises.
• Sonde moléculaire radioactive : Fragment d’ARNm ou d’ADN radioactif capable de s’hybrider par complémentarité des bases avec le gène recherché.

📝 Points essentiels

• Escherichia coli est utilisée comme cellule hôte pour sa capacité de multiplication, sa culture facile et l’expression rapide de l’information génétique.

📖 7. Transcription et traduction

★ À maîtriser

• La transcription débute lorsque l’ARN polymérase reconnaît le promoteur, ouvre localement l’ADN et se fixe sur cette séquence située en amont du gène.

• Pendant la transcription, un seul brin d’ADN sert de matrice et les ribonucléotides complémentaires sont assemblés par l’ARN polymérase pour former l’ARNm.

• La traduction correspond au passage de la séquence de ribonucléotides de l’ARNm à une séquence d’acides aminés constituant une protéine.

Compléments

• La transcription se termine lorsque l’ARN polymérase atteint une séquence particulière, se détache, libère l’ARNm synthétisé et permet la réassociation des deux brins d’ADN.

💡 Astuce mémo

ADN → ARNm → chaîne polypeptidique

📖 8. Code génétique et propriétés

🔑 Notions clés & Définitions

• Code génétique : Système de correspondance entre les triplets de nucléotides de l’ARNm et les acides aminés de la protéine.

★ À maîtriser

• Le code génétique est universel, car un même triplet correspond au même acide aminé chez l’homme, l’animal, le végétal et la bactérie.

• Le code génétique est redondant ou dégénéré, car plusieurs triplets peuvent coder le même acide aminé; par exemple, la leucine est codée par CUU, CUC, CUA et CUG.

• Les codons UAA, UAG et UGA sont des codons stop ou non-sens qui ne correspondent à aucun acide aminé.

• La traduction comprend l’initiation au codon AUG avec fixation de l’ARNt portant la méthionine, l’élongation par ajout successif d’acides aminés et la terminaison au codon stop, qui libère la chaîne et dissocie le ribosome.

Compléments

• Le code génétique est non ambigu et non chevauchant: un codon correspond à un seul acide aminé et une base ne participe qu’à un seul codon.

📊 Tableaux de synthèse

Étapes et outils du transfert génétique