Résumés des cours de Biochimie et de Biologie Moléculaire

Ce cours est consacré à la description des molécules constituant les êtres vivants et à leurs intéractions.

1. Structure et composition des cellules vivantes
   1. Composition des êtres vivants, informations diététiques
   2. L'eau, solvent et réactif biochimique, pH, substances hydrophiles et hydrophobes
   3. Lipides, détergents, et membranes biologiques
      1. acides gras, savon, insaturation, acides gras essentiels
      2. glycérides, glycérophospholipides, sphingolipides
      3. structure des membranes biologiques
      4. lipides isopréniques; par ex. vitamines liposolubles, stéroïdes
   4. Glucides: mono-, oligo et polysaccharides
   5. Nucléotides, acides nucléiques
2. Acides aminés, peptides et protéines
   1. Niveaux d'organisation structurelle des protéines, classification
   2. Acides aminés, structures et propriétés physico-chimiques
   3. Neurotransmetteurs
   4. Liaison peptidique, polypeptides, hormones peptidiques
   5. Analyse de la composition et séquence d'une protéine, évolution
   6. La structure secondaire des chaînes polypeptidiques: hélice a
   7. Feuillet plissé b, hélice triple du collagène
   8. Angles F et Y, graphe de Remachandran
   9. Combinaisons d'éléments de structure secondaire
   10. Structure tertiaire, domaines, structure quaternaire
   11. Protéines membranaires, protéines ancrées par des lipides
   12. Domaines, protéines modulaires
   13. Hémoglobine (allostérie)
   14. Actine/myosine (muscle), autres systèmes moteurs (microtubules)
3. Bioénergétique
   1. Les lois thermodynamiques
   2. Structure et fonction de l'ATP et d'autres composés phophorylés
   3. Réactions couplées
4. Enzymes et co-enzymes (catalyse enzymatique)
   1. Réactions catalysées, équation de Michaelis et Menten, K_M, V_max
   2. Inhibition compétitive ou non-compétitive
   3. Allostérie (activation, rétroinhibition), contrôles covalents, contrôle des gènes
   4. Mécanisme, site actif, propriété physico-chimique
   5. Co-enzymes, cofacteurs (vitamines)
   6. Classification des enzymes
5. Métabolisme, production d'énergie
6. Le glucose comme source d'énergie
   1. Glycolyse et gluconéogenèse
   2. Le glycogène, systèmes de contrôle métaboliques
   3. Gluconéogenèse
   4. Cycles oxydant et réducteur des pentoses phosphates
7. Mitochondries, cycle de Krebs, respiration, photosynthèse
   1. Cycle de Krebs, métabolisme des acides aminés
   2. Potentiels redox, voie respiratoire, force proton-motrice, ATP synthase
   3. Bactériorhodopsine, photosynthèse
8. Acides nucléiques: réplication, transcription, traduction
   1. Structure des mononucléotides, oligonucléotides et polynucléotides (ARN, ADN)
   2. Nucléosomes, chromatine, chromosomes, génomes
   3. Réplication de l'ADN
   4. La réaction en chaîne de polymérase (PCR)
   5. Transcription de l'ADN en ARN, régulation des gènes
   6. Maturation des ARN
   7. Chargement des ARNt, code génétique, traduction de l'ARNm par les ribosomes
   8. Maturation et transport des protéines

Ce cours utilise un exemple concret pour faire le lien entre génétique mendelienne, biochimie et biologie moléculaire: la caractérisation du gène r du pois affectant la morphologie de la graine, qui fut le premier trait étudié par Mendel.

• Composition du grain de pois
• Métabolisme de l'amidon chez les plantes
• Purification d'une enzyme, production d'anticorps
• Flux d'informations génétiques: comment remonter?
  1. ADN génomique
  2. transcription d'un ARN messager
  3. traduction
• Enzymes utilisées pour produire un ADN complémentaire
• Vecteurs (plasmides, phages) et leurs hôtes, banques
• Criblages immunologique, par hybridation, par complémentation
• Analyse de clones par restriction
• Séquençage, analyse de séquences
• Analyses par hybridation sur filtre après électrophorèse:
  • ARN (northern): différences d'expression selon
    • les souches
    • les tissus
    • stades de développement
  • ADN (Southern):
    • nombre de gènes
    • Polymorphismes de Longueur de Fragments de Restriction (RFLP) et autres marqueurs moléculaires
• Recombinaison spécifique et généralisée
• Transposons
• La Réaction en Chaîne dePolymérase (PCR)

Références:

Martin, C. and Smith, A.M. (1995) Starch biosynthesis. Plant Cell7, 971-985

Smith, A.M. (1988) Major differences in isoforms of starch-branching enzyme between developing embryos of round- and wrinkled-seeded peas ( Pisum sativum L.). Planta, 175, 270-279

Bhattacharyya, M.K., Smith, A.M., Ellis, T.H.N., Hedley, C. and Martin, C. (1990) The wrinkled-seed character of pea described by Mendel is caused by a transposon-like insertion in a gene encoding starch-branching enzyme. Cell80, 115-122.

Ce cours est la continuation du cours de Biologie moléculaire (2e année)

• Régulation de gènes chez les bactéries (exemple du phage l)
• Régulation de gènes chez les eucaryotes
  • interactions protéines-acides nucléiques
  • modifications de la chromatine
  • complexe d'initiation
  • analyse de promoteur
  • facteurs de transcription
• Maturation des messages et contrôles post-transcriptionnels
• Perception et transmission de signaux: récepteurs, messagers secondaires, protéines G, cascades de kinases, phosphatases, intégration et propriétés émergentes
• Biologie moléculaire des organelles (mitochondries et chloroplastes).

Le contenu de ce cours change d'année en année et peut donc être suivi avec profit deux années de suite. Pour la branche principale de biochimie, il doit être suivi une fois pour le bloc obligatoire (3e série d'examen) et une seconde fois comme complémentaire obligatoire (pouvant être choisi comme partie de la matière pour la 4e série d'examen).

1996-1997	Biotechnologies végétales (par le Dr. A. Spielmann)
1997-1998	Le système sécrétoire (avec Dr. Nadine Paris)
1998-1999	La génération naturelle et artificielle de diversité (système immunitaire, banques combinatoires, PCR sexuelle, chimie combinatoire) (avec Prof. R. Neier, Institut de chimie)
1999-2000	Biosynthesis,trafficking, remodeling and signalling function of membrane lipids (Prof. A. Conzelmann, Université de Fribourg)
2000-2001	La génération naturelle et artificielle de diversité (système immunitaire, banques combinatoires, PCR sexuelle, chimie combinatoire) (avec les Prof. R. Neier, T. Ward et le Dr. Zocchi, Institut de chimie), le vendredi 14.15-16.00.
2001-2002	Chapitres choisis du livre "Genome, the autobiography of a species in 23 chapters" de Matt Ridley, Fourth Estate, London
2002-2003	Maladies de la vigne (par le Dr. Brigitte Mauch-Mani)
2003-2004	Reading, Reviewing and Writing Scientific Communications (par le Dr. Ilian Simidjiev)

Programme

Support de cours: Molecular Biology of the Cell , 4th edition, B. Alberts et al, 2002, Garland Science, ISBN 0-8153-3218-1 ou 0-8153-4072-9

(Prof. P. Schürmann)

2e année, 1 après-midi par semaine, une semaine sur deux, semestre d'hiver

Des méthodes chimiques, enzymatiques et photométriques d'analyses biochimiques sont pratiquées lors de ce cours, afin de se familiariser avec les principales molécules biologiques.

La biologie moléculaire utilise des méthodes simples (grâce aux multiples enzymes et kits commerciaux) pour arriver à des résultats parfois spectaculaires. Les étudiants apprendront ainsi à utiliser la mutagénèse par PCR, le clonage, l'isolation de plasmides et l'analyse par restriction.

Ce cours permet d'apprendre à produire une protéine recombinante et de procéder à sa purification.

Dernières modifications : 20 octobre 2003

Jean-Marc Neuhaus
Email : jean-marc.neuhaus (at) unine.ch