2. Biologie Moléculaire - e-Stagesaristote.datacenter.dsi.upmc.fr/disc/PCEM1/ED/2_BM_2009...de liaison à l’ADN chez les eucaryotes et les procaryotes; il contient dans sa structure

http:/ /www.chusa.upmc.fr/disc/bio_cel l

PCEM1

CAHIER D'EXERCICES de BIOCHIMIE

2009-2010

EDITE PAR LE DEPARTEMENT DE BIOLOGIE

2. Biologie

Moléculaire

L'étude des acides nucléiques

Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 2

Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie

CAHIER D'EXERCICES POUR PCEM1

BIOCHIMIE

I I . B I O L O G I E M O L E C U L A I R E : l ' é t u d e d e s a c i d e s n u c l é i q u e s

S O M M A I R E Page

1. Structure des acides nucléiques . . . . . . . . . … … … . 3 2. Transcription . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . … … . . . . . . . . 3 3. Traduction . . . . . . . . . . . . . . . . . … … . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4. Réplication et Réparation . . . . . . . . . . … . . . . . . . . . 12 5. Altérations du matériel génétique et Outils de Biologie moléculaire . . . . . . … … … . . . 15 6. QCM … … … … … … … … … … . . . . . . . … … … . . . 19 7. Annales du concours … … … … … … . . . . . . . … … . 24 A N N E X E S .

I • Code génétique . . . . . . . . . . . . . . . . … … … . . . . . 30 II • Codes des acides aminés . . . . . . … … … . . . . . 30

Image de couverture : Photographie en microscopie électronique d'une fourche de réplication déficiente chez un mutant de levure. Une anomalie lors de la réplication d'ADN serait l'un des mécanismes contribuant à l'instabilité génomique (Science-26 juil 2002 www.sciencemag.org)



1. STRUCTURE DES ACIDES NUCLEIQUES

1.1 Structure de l’ADN

a. Par convention la séquence d’un simple brin d’une molécule d’ADN est écrite dans le sens 5’ (gauche) - 3’ (droite).

Quels sont les groupements chimiques correspondant à ces extrémités ?

b. Un échantillon d’ADN contient 30,5 % d’adénine. Quels sont les pourcentages de thymine, guanine et cytosine ? Quelles caractéristiques structurales permettent de différencier ces bases ?

c. Est-ce que la proposition suivante est vraie : « si la séquence d’un déoxyribonucléotide est p C p T p G p G p A p C , alors sa séquence complémentaire est p G p A p C p C p T p G » ?

1.2 Soit le fragment d'ADN suivant:

5'CTTCA3'

3'GAAGT5'

a. Par l'intermédiaire de quels atomes et de quel type de liaison cette structure est-elle stabilisée?

b. Comment peut-on dénaturer cette molécule?

c. Quel intérêt présente la possibilité de réassocier des simples brins d'ADN entre eux ?

d. Existe-t-il des circonstances où des brins d’ADN et ARN peuvent s’associer ?

2.TRANSCRIPTION

2.1 Déroulement de la transcription d’un gène. L’ADN génomique présenté ci-dessous contient la totalité de la séquence d’un gène codant une protéine. Les segments nucléotidiques soulignés correspondent aux séquences d’ADN de ce gène retrouvées dans l’ARNm.

1 5’............................... CCTAGAGAAC TGTTCCTGGG GTCTGGGACC TTTGCGAAGG 3’............................... GGATCTCTTG ACAAGGACCC CAGACCCTGG AAACGCTTCC

41 CAAGGAAGGG GTAACAGGAT TTCGGGCAGT TGCCCCTGCA GGGCCAATCT AGGCAAGTCC CCTGCGCCAT GTTCCTTCCC CATTGTCCTA AAGCCCGTCA ACGGGGACGT CCCGGTTAGA TCCGTTCAGG GGACGCGGTA

111 GTCCCTTCGT CTCCTTCTTC CTATATACAG GCCTCCCTCC ACCTGTCTTC TCAGAGCAGG TATAGGCAAG CAGGGAAGCA GAGGAAGAAG GATATATGTC CGGAGGGAGG TGGACAGAAG AGTCTCTTCC ATATCCGTTC

181 CAGTGCTGCC GTGCTCACCT GGGCTATGGC TCTTCTTTCA GGTGGGTCTC CGACCCTGAC TTCAACGTGG GTCACGACGG CACGAGTGGA CCCGATACCG AGAAGAAAGT CCACCCAGAG GCTGGGACTG AAGTTGCACC

251 GGGTGTGGGT GGAGGCTGGC CAGAGGGCCC TGTCCACCCT GGGGGAGGAG AGCCCAGGCC CTGATTACCT CCCACACCCA CCTCCGACCG GTCTCCCGGG ACAGGTGGGA CCCCCTCCTC TCGGGTCCGG GACTAATGGA

321 AGTCCCTCTC CACAGCGTTT TCGGCCACCC AGGCACGGAA GGGCTTCTGG GACTACTTCA GCCAGACCAG TCAGGGAGAG GTGTCGCAAA AGCCGGTGGG TCCGTGCCTT CCCGAAGACC CTGATGAAGT CGGTCTGGTC

391 CGGGGACAAA GGCAGGGTTG AGCAGATCCA TCAGCAGAAG ATGGCTCGCG AGCCCGCGTG AGTGCCCAGG GCCCCTGTTT CCGTCCCAAC TAGTCTAGGT AGTCGTCTTC TACCGAGCGC TCGGGCGCAC TCACGGGTAA

461 GGAAGGGGTG TAGGCGAAGG GAGGAGACAG CTGGGCCATG CCATGATGAC CTGCCTCTGC TGCCTCAACC CCTTCCCCAC ATCCGCTTCC CTCCTCTGTC GACCCGGTAC GGTACTACTG GACGGAGACG ACGGAGTTGG

531 GAGGATCAGT GCGCGATGAC TTGGGGACAA AGGAGATGAT GGAGGCTAGC AGTCTGACGG CCTGGATATC CTCCTAGTCA CGCGCTACTG AACCCCTGTT TCCTCTACTA CCTCCGATCG TCAGACTGCC GGACCTATAG

601 TGTCCCCTTC TCCAGGACCC TGAAAGACAG GCTGCAGGCC CGTCTGGATG ACCTGTGGGA AGACATCACT ACAGGGGAAG AGGTCCTGGG ACTTTCTGTC CGACGTCCGG GCAGACCTAC TGGACACCCT TCTGTAGTGA

671 CACAGCCTTC ATGACCAGGG CCACAGCCAT CTGGGGGACC CCTGAGGATC TACCTGCCCA GGCCCATTCC GTGTCGGAAG TACTGGTCCC GGTGTCGGTA GACCCCCTGG GGACTCCTAG ATGGACGGGT CCGGGTAAGG



741 TCTGGGGAGC ATACTGTGTG CTCTCCCCAT CTCCAGCCCC TCCCTCTGGG TTCCCAAGTT GAAGCCTAGA AGACCCCTCG TATGACACAC GAGAGGGGTA GAGGTCGGGG AGGGAGACCC AAGGGTTCAA CTTCGGATCA

811 CTTCTGGAAT AAATGAAATA GATGTTTATG GCCTGGCGTG AGTATGTTTG ACTCTCATTT GGACCATGTC GAAGACCTTA TTTACTTTAT CTACAAATAC CGGACCGCAC TCATACAAAC TGAGAGTAAA CCTGGTACAG

881 TGAAAGCAGT GGCCTCACCA CTATCCCCAA AGCACACCCA TCACCCACTC CATTCCCTTG CTGCTCTTTC ACTTTCGTCA CCGGAGTGGT GATAGGGGTT TCGTGTGGGT AGTGGGTGAG GTAAGGGAAC GACGAGAAAG

951 GGTTAGAGCA CCACGCTCCC TGCTATGTGA CTGAGGTAGC ..............................3’ CCAATCTCGT GGTGCGAGGG ACGATACACT GACTCCATCG ..............................5’

a. Quelle est la définition d’un gène ?

b. Quels sont les composants moléculaires nécessaires à la transcription ?

c. Comment se fait l’initiation de la transcription ?

d. Quelle partie de cette séquence peut participer à la régulation de l’expression d’un gène par un signal hormonal. ?

e. Parmi les « motifs » de cette séquence marqués en gras ( ggccaatct / tatata / gt / ag / aataaa / tatgtttg ) :

- Quels sont ceux qui définissent l’orientation de la transcription ?

En quoi définissent-ils le brin sens, le brin matrice ?

- Quels sont ceux qui définissent le début et la fin de la transcription ?

- Quels sont ceux qui interviennent lors de la maturation du transcrit primaire ?

- A quoi correspondent les segments soulignés dans cette séquence ?

Quels « motifs » interviennent dans le processus qui permet de les réunir ?

- Quel processus permet de retarder la dégradation en 3’ de l’ARN ?

2.2 La maturation des transcrits primaires d’ARN chez les Eucaryotes comporte un autre événement non évoqué dans l’exercice précédent :

a. En quoi consiste-t-il ? b. Quelle est la particularité de la liaison ainsi établie ? c. Citez la ou les fonctions associées à cette modification.

2.3 Un épissage alternatif à partir du site donneur de l’intron 2 d’un transcrit primaire contenant 7 exons (schématisé ci-dessous) peut aboutir à plusieurs ARN messagers.

GU A AG

exon 1

exon

2

exon

3

exon

4

exon

5

exon

6

exon

7

. Quelles sont les différents ARNm qui peuvent être produits à partir de ce transcrit ? . Quelle est leur mode de formation ? . De façon générale, que permet l’épissage alternatif d’un gène pluri-exoniques ?

Au cours de l’excision-épissage, une liaison phosphodiester se crée dans les introns libérés.

. Précisez les caractéristiques de cette liaison : nucléotides et fonctions impliqués.

2.4 Compléter les propositions suivantes.

a. La synthèse d’ARN, qui est aussi appelée ____________________, est un processus hautement sélectif.

b. La transcription commence quand une molécule d’_________________________ se lie à une séquence ____________________ sur la double hélice d’ADN ;

c. L’___________________________ transcrit les gènes dont les ARN seront traduits en protéines, l’______________________________ synthétise les grands ARN ribosomiques, et l’_____________________________ produit une variété d’ARN stables très petits.



d. L’addition d’un nucléotide G méthylé à l’extrémité 5’ d’un transcrit initial forme la ___________________ , qui semble protéger de la dégradation l’ARN en élongation, et joue un rôle important dans l’initiation de la synthèse protéique.

e. L’extrémité 3’ de la plupart des transcrits de la polymérase II est définie par une modification, au cours de laquelle le transcrit en élongation est clivé à un site spécifique, et une _________________ est ajoutée à l’extrémité 3’ coupée par une polymérase distincte.

f. Les modifications des extrémités 5’ et 3’ d’une chaîne d’ARN terminent la formation du _____________________ .

g. Les séquences codantes d’ARN de chaque côté de l’intron sont réunies l’une à l’autre après que la séquence intronique ait été retirée ; Cette réaction est connue sous le nom d’_____________________________ .

h. Les séquences consensus aux deux extrémités d’un intron sont appelées _______________________ et _____________________.


a. Les protéines _______________________ stimulent ou inhibent la transcription de certains groupes de gènes spécifiques.

b. Le motif de liaison à l’ADN en ________________________ a été retrouvé dans des protéines de liaison à l’ADN chez les eucaryotes et les procaryotes; il contient dans sa structure un ou plusieurs ions métalliques.

c. Le motif ______________________________ est ainsi appelé car deux hélices α, provenant de chaque monomère, se rejoignent pour former une bobine enroulée.

d. Le motif ____________________________ consiste en une courte hélice α reliée par une boucle à une deuxième hélice α, plus longue.

3. TRADUCTION

3.1 Expression du gène de l’apolipoprotéine E Séquence du gène codant pour l’Apolipoprotéine E humaine(allèle Epsilon 4). (Genbank : HUMAPOE4) 1 GGAACTTGAT GCTCAGAGAG GACAAGTCAT TTGCCCAAGG TCACACAGCT GGCAACTGGC AGACGAGATT CACGCCCTGG 80 81 CAATTTGACT CCAGAATCCT AACCTTAACC CAGAAGCACG GCTTCAAGCC CTGGAAACCA CAATACCTGT GGCAGCCAGG 160 161 GGGAGGTGCT GGAATCTCAT TTCACATGTG GGGAGGGGGC TCCTGTGCTC AAGGTCACAA CCAAAGAGGA AGCTGTGATT 240 241 AAAACCCAGG TCCCATTTGC AAAGCCTCGA CTTTTAGCAG GTGCATCATA CTGTTCCCAC CCCTCCCATC CCACTTCTGT 320 321 CCAGCCGCCT AGCCCCACTT TCTTTTTTTT CTTTTTTTGA GACAGTCTCC CTCTTGCTGA GGCTGGAGTG CAGTGGCGAG 400 401 ATCTCGGCTC ACTGTAACCT CCGCCTCCCG GGTTCAAGCG ATTCTCCTGC CTCAGCCTCC CAAGTAGCTA GGATTACAGG 480 481 CGCCCGCCAC CACGCCTGGC TAACTTTTGT ATTTTTAGTA GAGATGGGGT TTCACCATGT TGGCCAGGCT GGTCTCAAAC 560 561 TCCTGACCTT AAGTGATTCG CCCACTGTGG CCTCCCAAAG TGCTGGGATT ACAGGCGTGA GCTACCGCCC CCAGCCCCTC 640 641 CCATCCCACT TCTGTCCAGC CCCCTAGCCC TACTTTCTTT CTGGGATCCA GGAGTCCAGA TCCCCAGCCC CCTCTCCAGA 720 721 TTACATTCAT CCAGGCACAG GAAAGGACAG GGTCAGGAAA GGAGGACTCT GGGCGGCAGC CTCCACATTC CCCTTCCACG 800 801 CTTGGCCCCC AGAATGGAGG AGGGTGTCTG TATTACTGGG CGAGGTGTCC TCCCTTCCTG GGGACTGTGG GGGGTGGTCA 880 881 AAAGACCTCT ATGCCCCACC TCCTTCCTCC CTCTGCCCTG CTGTGCCTGG GGCAGGGGGA GAACAGCCCA CCTCGTGACT 960 961 GGGCTGCCCA GCCCGCCCTA TCCCTGGGGG AGGGGGCGGG ACAGGGGGAG CCCTATAATT GGACAAGTCT GGGATCCTTG 1040 1041 AGTCCTACTC AGCCCCAGCG GAGGTGAAGG ACGTCCTTCC CCAGGAGCCG GTGAGAAGCG CAGTCGGGGG CACGGGGATG 1120 1121 AGCTCAGGGG CCTCTAGAAA GAGCTGGGAC CCTGGGAAGC CCTGGCCTCC AGGTAGTCTC AGGAGAGCTA CTCGGGGTCG 1200 1201 GGCTTGGGGA GAGGAGGAGC GGGGGTGAGG CAAGCAGCAG GGGACTGGAC CTGGGAAGGG CTGGGCAGCA GAGACGACCC 1280 1281 GACCCGCTAG AAGGTGGGGT GGGGAGAGCA GCTGGACTGG GATGTAAGCC ATAGCAGGAC TCCACGAGTT GTCACTATCA 1360 1361 TTATCGAGCA CCTACTGGGT GTCCCCAGTG TCCTCAGATC TCCATAACTG GGGAGCCAGG GGCAGCGACA CGGTAGCTAG 1440 1441 CCGTCGATTG GAGAACTTTA AAATGAGGAC TGAATTAGCT CATAAATGGA ACACGGCGCT TAACTGTGAG GTTGGAGCTT 1520 1521 AGAATGTGAA GGGAGAATGA GGAATGCGAG ACTGGGACTG AGATGGAACC GGCGGTGGGG AGGGGGTGGG GGGATGGAAT 1600 1601 TTGAACCCCG GGAGAGGAAG ATGGAATTTT CTATGGAGGC CGACCTGGGG ATGGGGAGAT AAGAGAAGAC CAGGAGGGAG 1680 1681 TTAAATAGGG AATGGGTTGG GGGCGGCTTG GTAAATGTGC TGGGATTAGG CTGTTGCAGA TAATGCAACA AGGCTTGGAA 1760 1761 GGCTAACCTG GGGTGAGGCC GGGTTGGGGG CGCTGGGGGT GGGAGGAGTC CTCACTGGCG GTTGATTGAC AGTTTCTCCT 1840 1841 TCCCCAGACT GGCCAATCAC AGGCAGGAAG ATGAAGGTTC TGTGGGCTGC GTTGCTGGTC ACATTCCTGG CAGGTATGGG 1920 1921 GGCGGGGCTT GCTCGGTTCC CCCCGCTCCT CCCCCTCTCA TCCTCACCTC AACCTCCTGG CCCCATTCAG ACAGACCCTG 2000 2001 GGCCCCCTCT TCTGAGGCTT CTGTGCTGCT TCCTGGCTCT GAACAGCGAT TTGACGCTCT CTGGGCCTCG GTTTCCCCCA 2080 2081 TCCTTGAGAT AGGAGTTAGA AGTTGTTTTG TTGTTGTTGT TTGTTGTTGT TGTTTTGTTT TTTTGAGATG AAGTCTCGCT 2160 2161 CTGTCGCCCA GGCTGGAGTG CAGTGGCGGG ATCTCGGCTC ACTGCAAGCT CCGCCTCCCA GGTCCACGCC ATTCTCCTGC 2240 2241 CTCAGCCTCC CAAGTAGCTG GGACTACAGG CACATGCCAC CACACCCGAC TAACTTTTTT GTATTTTCAG TAGAGACGGG 2320 2321 GTTTCACCAT GTTGGCCAGG CTGGTCTGGA ACTCCTGACC TCAGGTGATC TGCCCGTTTC GATCTCCCAA AGTGCTGGGA 2400 2401 TTACAGGCGT GAGCCACCGC ACCTGGCTGG GAGTTAGAGG TTTCTAATGC ATTGCAGGCA GATAGTGAAT ACCAGACACG 2480 2481 GGGCAGCTGT GATCTTTATT CTCCATCACC CCCACACAGC CCTGCCTGGG GCACACAAGG ACACTCAATA CATGCTTTTC 2560 2561 CGCTGGGCCG GTGGCTCACC CCTGTAATCC CAGCACTTTG GGAGGCCAAG GTGGGAGGAT CACTTGAGCC CAGGAGTTCA 2640



2641 ACACCAGCCT GGGCAACATA GTGAGACCCT GTCTCTACTA AAAATACAAA AATTAGCCAG GCATGGTGCC ACACACCTGT 2720 2721 GCTCTCAGCT ACTCAGGAGG CTGAGGCAGG AGGATCGCTT GAGCCCAGAA GGTCAAGGTT GCAGTGAACC ATGTTCAGGC 2800 2801 CGCTGCACTC CAGCCTGGGT GACAGAGCAA GACCCTGTTT ATAAATACAT AATGCTTTCC AAGTGATTAA ACCGACTCCC 2880 2881 CCCTCACCCT GCCCACCATG GCTCCAAAGA AGCATTTGTG GAGCACCTTC TGTGTGCCCC TAGGTAGCTA GATGCCTGGA 2960 2961 CGGGGTCAGA AGGACCCTGA CCCGACCTTG AACTTGTTCC ACACAGGATG CCAGGCCAAG GTGGAGCAAG CGGTGGAGAC 3040 3041 AGAGCCGGAG CCCGAGCTGC GCCAGCAGAC CGAGTGGCAG AGCGGCCAGC GCTGGGAACT GGCACTGGGT CGCTTTTGGG 3120 3121 ATTACCTGCG CTGGGTGCAG ACACTGTCTG AGCAGGTGCA GGAGGAGCTG CTCAGCTCCC AGGTCACCCA GGAACTGAGG 3200 3201 TGAGTGTCCC CATCCTGGCC CTTGACCCTC CTGGTGGGCG GCTATACCTC CCCAGGTCCA GGTTTCATTC TGCCCCTGTC 3280 3281 GCTAAGTCTT GGGGGGCCTG GGTCTCTGCT GGTTCTAGCT TCCTCTTCCC ATTTCTGACT CCTGGCTTTA GCTCTCTGGA 3360 3361 ATTCTCTCTC TCAGCTTTGT CTCTCTCTCT TCCCTTCTGA CTCAGTCTCT CACACTCGTC CTGGCTCTGT CTCTGTCCTT 3440 3441 CCCTAGCTCT TTTATATAGA GACAGAGAGA TGGGGTCTCA CTGTGTTGCC CAGGCTGGTC TTGAACTTCT GGGCTCAAGC 3520 3521 GATCCTCCCG CCTCGGCCTC CCAAAGTGCT GGGATTAGAG GCATGAGCAC CTTGCCCGGC CTCCTAGCTC CTTCTTCGTC 3600 3601 TCTGCCTCTG CCCTCTGCAT CTGCTCTCTG CATCTGTCTC TGTCTCCTTC TCTCGGCCTC TGCCCCGTTC CTTCTCTCCC 3680 3681 TCTTGGGTCT CTCTGGCTCA TCCCCATCTC GCCCGCCCCA TCCCAGCCCT TCTCCCCCGC CTCCCCACTG TGCGACACCC 3760 3761 TCCCGCCCTC TCGGCCGCAG GGCGCTGATG GACGAGACCA TGAAGGAGTT GAAGGCCTAC AAATCGGAAC TGGAGGAACA 3840 3841 ACTGACCCCG GTGGCGGAGG AGACGCGGGC ACGGCTGTCC AAGGAGCTGC AGGCGGCGCA GGCCCGGCTG GGCGCGGACA 3920 3921 TGGAGGACGT GCGCGGCCGC CTGGTGCAGT ACCGCGGCGA GGTGCAGGCC ATGCTCGGCC AGAGCACCGA GGAGCTGCGG 4000 4001 GTGCGCCTCG CCTCCCACCT GCGCAAGCTG CGTAAGCGGC TCCTCCGCGA TGCCGATGAC CTGCAGAAGC GCCTGGCAGT 4080 4081 GTACCAGGCC GGGGCCCGCG AGGGCGCCGA GCGCGGCCTC AGCGCCATCC GCGAGCGCCT GGGGCCCCTG GTGGAACAGG 4160 4161 GCCGCGTGCG GGCCGCCACT GTGGGCTCCC TGGCCGGCCA GCCGCTACAG GAGCGGGCCC AGGCCTGGGG CGAGCGGCTG 4240 4241 CGCGCGCGGA TGGAGGAGAT GGGCAGCCGG ACCCGCGACC GCCTGGACGA GGTGAAGGAG CAGGTGGCGG AGGTGCGCGC 4320 4321 CAAGCTGGAG GAGCAGGCCC AGCAGATACG CCTGCAGGCC GAGGCCTTCC AGGCCCGCCT CAAGAGCTGG TTCGAGCCCC 4400 4401 TGGTGGAAGA CATGCAGCGC CAGTGGGCCG GGCTGGTGGA GAAGGTGCAG GCTGCCGTGG GCACCAGCGC CGCCCCTGTG 4480 4481 CCCAGCGACA ATCACTGAAC GCCGAAGCCT GCAGCCATGC GACCCCACGC CACCCCGTGC CTCCTGCCTC CGCGCAGCCT 4560 4561 GCAGCGGGAG ACCCTGTCCC CGCCCCAGCC GTCCTCCTGG GGTGGACCCT AGTTTAATAA AGATTCACCA AGTTTCACGC 4640 4641 ATCTGCTGGC CTCCCCCTGT GATTTCCTCT AAGCCCCAGC CTCAGTTTCT CTTTCTGCCC ACATACTGCC ACACAATTCT 4720 4721 CAGCCCCCTC CTCTCCATCT GTGTCTGTGT GTATCTTTCT CTCTGCCCTT TTTTTTTTTT TAGACGGAGT CTGGCTCTGT 4800 4801 CACCCAGGCT AGAGTGCAGT GGCACGATCT TGGCTCACTG CAACCTCTGC CTCTTGGGTT CAAGCGATTC TGCTGCCTCA 4880 4881 GTAGCTGGGA TTACAGGCTC ACACCACCAC ACCCGGCTAA TTTTTGTATT TTTAGTAGAG ACGAGCTTTC ACCATGTTGG 4960 4961 CCAGGCAGGT CTCAAACTCC TGACCAAGTG ATCCACCCGC CGGCCTCCCA AAGTGCTGAG ATTACAGGCC TGAGCCACCA 5040 5041 TGCCCGGCCT CTGCCCCTCT TTCTTTTTTA GGGGGCAGGG AAAGGTCTCA CCCTGTCACC CGCCATCACA GCTCACTGCA 5120 5121 GCCTCCACCT CCTGGACTCA AGTGATAAGT GATCCTCCCG CCTCAGCCTT TCCAGTAGCT GAGACTACAG GCGCATACCA 5200 5201 CTAGGATTAA TTTGGGGGGG GGTGGTGTGT GTGGAGATGG GGTCTGGCTT TGTTGGCCAG GCTGATGTGG AATTCCTGGG 5280 5281 CTCAAGCGAT ACTCCCACCT TGGCCTCCTG AGTAGCTGAG ACTACTGGCT AGCACCACCA CACCCAGCTT TTTATTATTA 5360 5361 TTTGTAGAGA CAAGGTCTCA ATATGTTGCC CAGGCTAGTC TCAAACCCCT GGCTCAAGAG ATCCTCCGCC ATCGGCCTCC 5440 5441 CAAAGTGCTG GGATTCCAGG CATGGGCTCC GAGCGGCCTG CCCAACTTAA TAATATTGTT CCTAGAGTTG CACTC 5515

La séquence ci-jointe est celle du brin sens du gène de l'apolipoprotéine E humaine, allèle ε4. Le dernier nucléotide de chaque ligne est numéroté sur la droite (n° de position).

3.1.1 Certaines parties de cette séquence ont été soulignées d'un trait simple; examinez

avec soin le début et la fin des séquences qui sont situées entre ces séquences soulignées : à quoi correspondent les séquences soulignées ?

3.1.2 Quelles sont les fonctions (rôles) des protéines qui se fixent en premier sur ce

gène dans la région allant du nucléotide 975 au nucléotide 1046 ? 3.1.3 Quel est le rôle du triplet de nucléotides en 1871-1873 ? 3.1.4 Quelle est la traduction de la séquence 1847-1913 de ce gène ? 3.1.5 Le nucléotide en position 1913 est un G qui fait partie de la séquence traduite :

quelle est sa position dans le cadre de lecture : N1, N2 ou N3 ? 3.1.6 Le nucléotide en position 3007 est un G qui fait partie de la séquence traduite :

quelle est sa position dans le cadre de lecture : N1, N2 ou N3 ? 3.1.7 Il existe dans le domaine de l'apolipoprotéine E codé par l'exon 4 du gène deux

Arginines qui peuvent être mutées en Cystéines par une simple substitution d'un nucléotide : quelle est à ces endroits (soulignés deux fois), la séquence du brin sens du gène muté ?

3.1.8 Quelle sera la longueur après transcription et maturation (comprenant l'addition

de 1000 AMP du côté 3'-OH) de l'ARN messager de l'apolipoprotéine E ? 3.1.9 Quel est le rôle du codon (souligné deux fois) TGA en 4496 ? 3.1.10 Quels sont les numéros des nucléotides de la boîte de polyadénylation ?



3.1.11 La sécrétion de la protéine hors des cellules nécessite l'hydrolyse d'un peptide de 18 acides aminés du côté N-terminal. Quel est le rôle de ce peptide ?

3.1.12 De combien d'acides aminés se compose l'apolipoprotéine E mature ?

3.2 Soit le schéma ci-contre représentant un ARNt (avec son anticodon).

a. Quel est le nom de l'acide aminé transporté par cet ARNt ?

b. Quel est le nom du nucléotide situé à l'extrémité 3' de cet ARNt ?

c. Par quel type de liaison l'acide aminé sera-t-il lié à cet ARNt ?

3.3 TRADUCTION 3.3.1 Compléter directement sur le schéma ci-contre (Figure 1) les légendes qui doivent indiquer :

- les sous-unités ribosomales et le

principal type d’ARN ribosomal (ARNr) dont elles sont constituées

- les sites de fixation peptidique (site P) et acide aminé (site A) du ribosome

- les molécules d’ARN messager (ARNm) et d’ARN de transfert (ARNt)

- les extrémités N-terminale et C-terminale de la chaîne peptidique en cours de synthèse

3.3.2 Ajouter directement sur le schéma ci-contre (Figure 2) - le résidu 7-méthylguanosine

triphosphate (Gppp) à l’emplacement correct.

- la séquence nucléotidique du premier codon de l’ARN messager.

- la séquence nucléotidique de l’extrémité 3’ de l’ARN messager.

Déduire des informations dont vous disposez sur la séquence d’ARN messager : - la séquence des huit premiers acides aminés du peptide. - la séquence du gène codant ces huit premiers acides aminés.

3.3.3 Au cours de l’élongation du début de la protéine, un ribosome se trouve

successivement dans les deux états ci-dessous : - A gauche avant la synthèse de la liaison peptidique, le site P porte un ARNt lié au peptide Met-Ala-Val. Le ribosome vient de recruter un ARNt chargé. - A droite, après la synthèse de la liaison peptidique, les 2 ARNt sont encore fixés aux sites P et A. Précisez les éléments présents aux sites P et A à ce stade du processus.



3.3.4 - Citer quatre étapes nécessaires à l’incorporation du quatrième acide aminé à partir de cet acide aminé libre. - Indiquer pour chacune des quatre étapes, si elle est directement couplée à l’hydrolyse de liaison(s) riche(s) en énergie, en précisant le cas échéant, le nombre de liaison(s) riche(s) en énergie hydrolysées. - Citer le nom de l’enzyme et le numéro des étapes qui permettent d’assurer la

spécificité du quatrième acide aminé incorporé.

3.3.5 - Dans quel(s) compartiment(s) de la cellule a lieu la synthèse de cette chaîne peptidique ? - Dans quel(s) compartiment(s) de la cellule a eu lieu la synthèse et l’assemblage des

différents composants du ribosome et quel est son devenir immédiat une fois que la synthèse de la chaîne peptidique sera achevée ?

- Dans quel(s) compartiment(s) de la cellule a eu lieu la synthèse de l’ARN messager et quel est son devenir immédiat une fois que la synthèse de la chaîne peptidique sera achevée ?

3.3.6 Le tableau suivant illustre trois mutations différentes des codons 6 et 7 telles qu’elles

apparaissent dans la séquence nucléotidique de l’ARN messager.

Citer pour chacune des mutation X, Y et Z :

- le type de mutation : - ses conséquences éventuelles sur le cadre de lecture : - ses conséquences éventuelles sur le peptide synthétisé :

3.4 Combien de liaisons phosphates riches en énergie sont consommées dans la synthèse d'une protéine de 75 résidus d’acide aminé ?

Justifiez votre réponse.

3.5.

3.5.1 Soit une séquence de bases présente sur un brin d’ADN (brin 1)

....-G-A-C-T-T-A-C-A-C-G-C-G-A-T-T-T-T-A-T-A-T-A-G-C-.... a. Recopiez cette séquence et écrivez la séquence du brin d’ADN complémentaire (brin

2)

b. Sachant que l’ARNm issu de la transcription de ce fragment d’ADN code le début d’une protéine :

- déterminez quel est le brin matrice (justifiez votre réponse) et écrivez la séquence de l’ARNm.

- orientez toutes les séquences des acides nucléiques ;

- écrivez la séquence du polypeptide traduit à partir de cet ARNm.

c. A la suite d’une mutation, la 10ème base (G) du brin 1 représenté ci-dessus, a été remplacée par une adénine.

Position du codon 1 2 3 4 5 6 7 8

ARNm Normal --- GCU GUU GCU AAU AUC UUU GGU

ARNm avec Mutation X Suppression de 3 nucléotides

--- GCU GUU GCU AAU AU U GGU

ARNm avec Mutation Y Remplacement de 2 nucléotides

--- GCU GUU GCU AAU AUC UAG GGU

ARNm avec Mutation Z Remplacement d’1 nucléotide

--- GCU GUU GCU AAU AUC UUC GGU



Dans un autre mutant, cette même base G a été remplacée par une cytosine. Chez un troisième mutant, la même base G a été remplacée par une thymine. Enfin, chez un quatrième mutant, ce même nucléotide G a été perdu.

Ecrivez pour chaque cas les modifications introduites dans les séquences.

Qu’advient-il de la protéine dans chaque cas ?

3.5.2 Le code génétique est redondant ou dégénéré. Expliquez.

3.5.3 On estime que l’ensemble des molécules d’ADN présentes dans le noyau d’une cellule humaine (avant la phase de réplication) représente ≅ 6 x 109 paires de nucléotides. Quelle longueur totale d’ADN cela représente-t-il ? Justifiez vos calculs en présentant votre raisonnement.

3.5.4 Quels sont les différents types d’ARN matures présents dans une cellule eucaryote ? Précisez en 2 lignes maximum (pour chaque type) leur fonction respective.

3.6 PROBLEME SUR LA SEQUENCE, LA TRANSCRIPTION ET LA TRADUCTION DU GENE SPO II G.

Cet exercice est organisé autour de l’exploitation d’une séquence nucléotidique. On se propose d’analyser cette séquence en vue d’étudier successivement :

- le sens de transcription,

- le cadre de lecture

- l’enchaînement des acides aminés

- une propriété biologique de la protéine,

- les nucléotides modifiés chez quelques mutants.

La séquence d’ADN représentée ci-dessous est celle d’un fragment de 120 paires de bases entièrement contenu dans la partie traduite du gène spo II G de la bactérie Bacillus subtilis.

5’P 1 11 21 31

G A A A A A A C T G A A A T T A C G G T T G A C G C A C C T C T G G T A T A A G

41 51 61 71

C T G C T G A T G A A A C T T G G G C T G A A A A G T G A T G A A G T C T A T T

81 91 101 111

A C A T A G G C G G G A G T G A A G C C C T G C C G C C T C C A T T A T C T A A

3’ OH

3.6.1 Le sens de transcription a. Sachant que la séquence donnée est celle du brin sens, indiquer par une flèche sur la

séquence ci-dessous le sens de progression de la transcription. Justifier.

G A A A A A A C T G A A A T T A C G G T...............G C C C T G C C G C C T C C A T T A T C T A A

1 11 101 111

3.6.2 Le cadre de lecture a. Théoriquement l’information génétique portée par l’ARNm peut être traduite de trois

façons différentes. Pourquoi ?



b. Donner dans le tableau I ci-dessous les différentes séquences prises par les trois codons stop au niveau des trois brins d’acide nucléique.

TABLEAU I

5’ P ➜ 3’ OH Séquences des codons non-sens 1er type 2ème type 3ème type

ARNm brin d’ADN sens brin d’ADN transcrit

c. Avec des barres verticales, définir les trois cadres de lecture potentiels de la séquence étudiée. Dans chaque cas encadrer les codons stop.

1er CADRE DE LECTURE POTENTIEL 1 11 21 31

G A A A A A A C T G A A A T T A C G G T T G A C G C A C C T C T G G T A T A A G 41 51 61 71

C T G C T G A T G A A A C T T G G G C T G A A A A G T G A T G A A G T C T A T T 81 91 101 111


2ème CADRE DE LECTURE POTENTIEL 1 11 21 31




3ème CADRE DE LECTURE POTENTIEL 1 11 21 31




d. Quel est le cadre de lecture effectivement utilisé pour la synthèse de la protéine ?

e. Si au cours d’une expérience préliminaire on établit la séquence d’un seul brin d’un fragment d’ADN que l’on sait être interne à un gène, il est possible, au moins en théorie de déterminer le sens de la transcription. Comment ?

3.6.3 L’enchaînement des acides aminés

Identifier sur la séquence ci-dessous l’extrémité qui code pour la région N-terminale du fragment protéique. Justifier.



1 11 111

GAAAAAACTG AAAT ................................CCTC CATTATCTAA

3.6.4 Une propriété biologique de la protéine

Le tableau II présente la composition en acides aminés du fragment protéique analysé.

TABLEAU II

Acide aminé Ala Arg Asp Glu Gly His Ile Leu Lys Met Pro Ser Thr Trp Tyr Val

Nombre 1 1 1 2 3 1 1 10 6 1 3 3 1 1 3 1

La protéine codée par le gène spo II G interagit avec l’ADN. Ce fait est-il compatible avec la composition en acides aminés du fragment analysé ? Pourquoi ?

3.6.5 Les nucléotides modifiés chez quelques mutants. Cette protéine peut-être purifiée à partir de la souche sauvage (S) et de 3 souches mutantes (M1, M2 et M3), toutes trois affectées au niveau du nucléotide n° 71 dans le gène spo II G. Ces 4 protéines sont d’abord analysées par électrophorèse en présence de SDS. Les mutants M1 et M3 ne se distinguant pas de S dans ces conditions, on procède ensuite à une électrophorèse de S, M1 et M3 dans des conditions non dénaturantes (sans SDS). Les résultats sont schématisés dans la figure ci-dessous :

Quel nucléotide doit-on trouver en position 71 chez les mutants pour obtenir ces profils électrophorétiques ?

+

-

S M1 En présence de SDS

M2 M3 S M1 M3

Electrophorèse En absence de SDS

S M1 M2 M3

Nucléotide n° 71



3.7 SOIT UNE SEQUENCE CODANTE DE 18 NUCLEOTIDES.

ADN

DOUBLE

. . . CAT ATA . . .

-BRIN . . .

GAA . . .

ARNm . . .

GUC . . .

ANTICODON

des ARNt

CAG

ACIDE

AMINE

lys trp

a. Déterminer le sens de transcription. Justifier.

b. Orienter l’ARNm, les deux brins de la molécule d’ADN et compléter le tableau.

c. Orienter la chaîne polypeptidique en précisant les extrémités NH2 et COOH-terminales.

4. REPLICATION ET REPARATION

4.1 On incube des extraits solubles de colibacilles contenant de l’ADN avec un mélange de dATP, dTTP, dGTP et dCTP marqués tous avec du 32P sur le phosphore α. Après une période d’incubation, le mélange est traité à l’acide trichloracétique qui précipite l’ADN et laisse en solution les petites molécules.

a. Si un des quatre précurseurs manque, on ne trouve pas de radioactivité dans le précipité. Commenter.

b. Aurait-on trouvé de la radioactivité si c’était le phosphore β ou γ qui avait été marqué ?

c. Dans la chaîne synthétisée de manière continue suivante, où est l’erreur ? Comment cette erreur sera-t-elle corrigée ?

Matrice

(3’) C - G - T - A - C - A - A - A- C - C - T - G - G - T - T - ...... (5’)

Néosynthètisé

(5’) G - C - A - T - G - T - T- T- G - G - A - A - ...... (3’)

d. Cette chaîne, sous l’influence des UV, peut présenter d’autres altérations. Lesquelles ? Comment seront-elles réparées ?

4.2 La réplication (nouvel exercice) La figure ci-contre schématise la mise en place du processus de réplication d’un chromosome : en a est représenté une portion d’ADN bicaténaire et en b ce même ADN au tout début de la réplication.

1. A quoi correspondent les 2 flèches indiquées en a ?

2. A quoi correspondent les structures semi-circulaires représentées en b ?

3. Quelles protéines enzymatiques interviennent pour générer ces structures semi-circulaires et comment agissent-elles ?



4. Quel est l’avantage pour la cellule de générer plusieurs de ces structures semi-circulaires sur un même chromosome ?

La progression de la réplication est schématisée en c et d :

5. Repérer en c les brins parentaux et les brins néo synthétisés d’ADN.

6. Dans cette représentation, avez-vous un argument pour assigner un orientation 5’->3’ à l’un des brins parentaux ?

7. Proposer en e une représentation schématique du stade suivant de la réplication.

8. Nommer la partie encadrée de la figure c ? Cette partie encadrée est agrandie dans la figure ci-dessous.

9. Identifier dans la liste suivante les éléments de légende 1 à 8 :

- ADN polymérase δ - Amorce - Brin direct (ou avancé) - Brin retardé - Fragment d’Okazaki - Primase + ADN polymérase α - Protéine SSB - Topoisomérase + hélicase

10. Sur ce schéma, dans quelle direction progresse la réplication ?

11. Quels sont les substrats de la primase ? de l’ADN polymérase α ?

12. Y a-t-il nécessité d’amorcer la synthèse d’ADN sur le brin direct ?

13. Pourquoi faut-il plusieurs amorces pour la synthèse du brin retardé ?

14. Quelles sont les réactions catalysées par l’ADN polymérase δ ?

15. Le sens de lecture du brin parental par l’ADN polymérase δ est-il le même sur les 2 brins de l’ADN à répliquer ?

16. Le brin direct est-il toujours le même sur toute la longueur du chromosome ?

Sur la figure, on a représenté 2 petits encadrés : ils délimitent 2 zones du brin néo synthétisé qui ont été le siège de réactions très précises ne laissant aucune de trace sur l’ADN final : 17. De quelles réactions s’agit-il ?

4.3 Quel problème se pose lors de la réplication de l’extrémité des chromosomes ?

Quelle activité enzymatique spécifique permet d’y répondre ?

1 2

3 4

5

6

7 5’ 3

3’

5’

8




a. L’enzyme responsable de la synthèse d’ADN dans la réplication comme dans la réparation est l’___________________.

b. Lors de la réplication, la région active du chromosome est une structure en forme d’Y appelé une ______________________.

c. L’enzyme qui scelle les brèches dans l’hélice lors de la synthèse et de la réparation de l’ADN s’appelle : l’_____________________ .

d. Lors de la réplication de l’ADN, le brin fils synthétisé en continu s’appelle :___________, et le brin synthétisé de manière discontinue est appelé_______________ .

e. Si l’ADN polymérase positionne un nucléotide incorrect à l’extrémité 3’, un domaine catalytique distinct possédant une activité_________________ enlève la base mal appariée.

f. L’initiation de la synthèse d’ADN sur le brin à réplication discontinue requiert de petites_________________ fabriquées par une enzyme appelée__________________, qui a pour substrat des _______________________ .

g. La séparation de 2 brins d’ADN au niveau de la fourche de réplication est catalysée par l’__________________, qui se déplace unidirectionnellemment le long de l’ADN grâce à l’énergie fournie par l’hydrolyse d’ATP ;

h. Les________________, qui participent au relâchement de l’ADN, se lient à l’ADN simple brin de sorte que ses bases restent disponibles pour servir de matrice.

k. Les fourches de réplication se forment au niveau de séquences particulières de l’ADN appelées__________________

l. Les________________peuvent être considérées comme des « nucléases réversibles » qui créent des cassures transitoires, soit monocaténaires (type I), soit bicaténaires (type II).


a. La plupart des modifications spontanées de l’ADN sont rapidement éliminées par un processus de correction appelé la _____________________ ; il est exceptionnel que les mécanismes de maintenance échouent, et permettent une modification de séquence permanente, qui est appelée une ______________________.

b. Deux modifications spontanées courantes de l’ADN sont : la ____________________ qui résulte d’une rupture des liaisons N-glycosidiques de l’adénine ou de la guanine au désoxyribose, et la _____________________ qui transforme la cytosine en uracile.

c. Le processus de réparation des fragments d’ l’ADN implique trois étapes : les enzymes appelées __________________ reconnaissent et excisent la portion modifiée du brin d’ADN, les __________________ resynthétisent la région excisée, et l’______________________ comble l’espace laissé.

d. La simple excision de base implique 3 enzymes : ______________________



5. ALTERATIONS DU MATERIEL GENETIQUE ET

OUTILS DE BIOLOGIE MOLECULAIRE

5.1 Amorces et amplification par PCR (nouvel exercice) Reprenons la séquence d’ADN génomique de l’exercice 2.1 (page 3) contenant la totalité de la séquence d’un gène codant une protéine. Nous rappelons que les segments nucléotidiques soulignés correspondent aux séquences retrouvées dans l’ARNm de ce gène.

1 5’........................ CCTAGAGAAC TGTTCCTGGG GTCTGGGACC TTTGCGAAGG 3’........................ GGATCTCTTG ACAAGGACCC CAGACCCTGG AAACGCTTCC

41 CAAGGAAGGG GTAACAGGAT TTCGGGCAGT TGCCCCTGCA GGGCCAATCT AGGCAAGTCC CCTGCGCCAT GTTCCTTCCC CATTGTCCTA AAGCCCGTCA ACGGGGACGT CCCGGTTAGA TCCGTTCAGG GGACGCGGTA

111 GTCCCTTCGT CTCCTTCTTC CTATATACAG GCCTCCCTCC ACCTGTCTTC TCAGAGCAGG TATAGGCAAG CAGGGAAGCA GAGGAAGAAG GATATATGTC CGGAGGGAGG TGGACAGAAG AGTCTCTTCC ATATCCGTTC

181 CAGTGCTGCC GTGCTCACCT GGGCTATGGC TCTTCTTTCA GGTGGGTCTC CGACCCTGAC TTCAACGTGG GTCACGACGG CACGAGTGGA CCCGATACCG AGAAGAAAGT CCACCCAGAG GCTGGGACTG AAGTTGCACC

251 GGGTGTGGGT GGAGGCTGGC CAGAGGGCCC TGTCCACCCT GGGGGAGGAG AGCCCAGGCC CTGATTACCT CCCACACCCA CCTCCGACCG GTCTCCCGGG ACAGGTGGGA CCCCCTCCTC TCGGGTCCGG GACTAATGGA

321 AGTCCCTCTC CACAGCGTTT TCGGCCACCC AGGCACGGAA GGGCTTCTGG GACTACTTCA GCCAGACCAG TCAGGGAGAG GTGTCGCAAA AGCCGGTGGG TCCGTGCCTT CCCGAAGACC CTGATGAAGT CGGTCTGGTC

391 CGGGGACAAA GGCAGGGTTG AGCAGATCCA TCAGCAGAAG ATGGCTCGCG AGCCCGCGTG AGTGCCCAGG GCCCCTGTTT CCGTCCCAAC TAGTCTAGGT AGTCGTCTTC TACCGAGCGC TCGGGCGCAC TCACGGGTAA

461 GGAAGGGGTG TAGGCGAAGG GAGGAGACAG CTGGGCCATG CCATGATGAC CTGCCTCTGC TGCCTCAACC CCTTCCCCAC ATCCGCTTCC CTCCTCTGTC GACCCGGTAC GGTACTACTG GACGGAGACG ACGGAGTTGG

531 GAGGATCAGT GCGCGATGAC TTGGGGACAA AGGAGATGAT GGAGGCTAGC AGTCTGACGG CCTGGATATC CTCCTAGTCA CGCGCTACTG AACCCCTGTT TCCTCTACTA CCTCCGATCG TCAGACTGCC GGACCTATAG

601 TGTCCCCTTC TCCAGGACCC TGAAAGACAG GCTGCAGGCC CGTCTGGATG ACCTGTGGGA AGACATCACT ACAGGGGAAG AGGTCCTGGG ACTTTCTGTC CGACGTCCGG GCAGACCTAC TGGACACCCT TCTGTAGTGA

671 CACAGCCTTC ATGACCAGGG CCACAGCCAT CTGGGGGACC CCTGAGGATC TACCTGCCCA GGCCCATTCC GTGTCGGAAG TACTGGTCCC GGTGTCGGTA GACCCCCTGG GGACTCCTAG ATGGACGGGT CCGGGTAAGG

741 TCTGGGGAGC ATACTGTGTG CTCTCCCCAT CTCCAGCCCC TCCCTCTGGG TTCCCAAGTT GAAGCCTAGA AGACCCCTCG TATGACACAC GAGAGGGGTA GAGGTCGGGG AGGGAGACCC AAGGGTTCAA CTTCGGATCA

811 CTTCTGGAAT AAATGAAATA GATGTTTATG GCCTGGCGTG AGTATGTTTG ACTCTCATTT GGACCATGTC GAAGACCTTA TTTACTTTAT CTACAAATAC CGGACCGCAC TCATACAAAC TGAGAGTAAA CCTGGTACAG

881 TGAAAGCAGT GGCCTCACCA CTATCCCCAA AGCACACCCA TCACCCACTC CATTCCCTTG CTGCTCTTTC ACTTTCGTCA CCGGAGTGGT GATAGGGGTT TCGTGTGGGT AGTGGGTGAG GTAAGGGAAC GACGAGAAAG

951 GGTTAGAGCA CCACGCTCCC TGCTATGTGA CTGAGGTAGC .........................3’ CCAATCTCGT GGTGCGAGGG ACGATACACT GACTCCATCG .........................5’

5.1.1 Vous souhaitez amplifier un fragment d’ADN génomique ne contenant que l’exon 2 de ce gène avec ses séquences introniques adjacentes.

1. Dans quelles portions « grisées » (1, 2, 3 ou 4) de cette séquence choisirez-vous les amorces de 20 nucléotides nécessaires à cette PCR ?

2. Pourquoi une amorce, issue de la portion (3) et dont la séquence serait (CTGGGCCATG CCATGATGAC) ne pourra pas être utilisée pour cette amplification ?

3. Proposer une séquence d’amorce capable de s’hybrider sur le brin sens de ce gène dans la portion (3).

4. Où devra alors se situer la seconde amorce permettant d’amplifier un fragment d’environ 220 paires de bases ? Sur quel brin de ce gène devra t-elle s’hybrider ? Donner un exemple de séquence pour cette amorce.

5.1.2 Décrire brièvement mais précisément les différents ingrédients requis et le principe de base de cette méthode de PCR. Quel est le comportement des amorces à chacune de ces étapes ?

5.1.3 Quelle expérience simple vous permettra de savoir si l'amplification spécifique de votre fragment a réussi.

1

2

3

4



5.2 Vous voulez étudier un fragment d'ADN de 536 paires de base correspondant à la région

régulatrice située en amont (5') du gène de votre protéine favorite. Cette séquence est la suivante : Brin sens : 5' GATTCAGGAGATTCACAC- - 500 nucléotides- -TCGGTACAGCTATACAGG 3' Brin antisens: 3' CTAAGTCCTCTAAGTGTG- - 500 nucléotides- -AGCCATGTCGATATGTCC 5' Parmi les 8 amorces suivantes quelles sont les 2 amorces (à désigner par leurs lettres) qui permettront l'amplification par PCR de ce fragment ?

a) 5' GATTCAGGAGATTCACAC 3' b) 5' CTAAGTCCTCTAAGTGTG 3' c) 5' CACACTTAGAGGACTTAG 3' d) 5' TCGGTACAGCTATACAGG 3' e) 5' AGCCATGTCGATATGTCC 3' f) 5' GTGTGAATCTCCTGAATC 3' g) 5' CCTGTATAGCTGTACCGA 3' h) 5' GGACATATCGACATGGCT 3'

5.3 Séquençage d'un ADN par la technique de Sanger:

a. Expliquez en quelques lignes le principe de la technique.

b. Le séquençage d'un ADN monobrin est effectué par la technique de Sanger, avec une amorce sens. En examinant le schéma représentant une partie de l'autoradiogramme du gel de migration, écrire :

• la séquence nucléotidique lue directement sur ce schéma du film.

• la séquence réelle du segment d'ADN monobrin correspondant.

A G C T

5.4 Compléter la séquence palindromique :

A G A T ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ?

sens de migration



5.5 RFLP (nouvel exercice)

On s’intéresse à une portion d’ADN présentant 4 sites de coupure par l’enzyme de restriction EcoR I, selon la carte de restriction représentée sur le schéma ci-contre (taille en pb).

5.5.1. On dispose des amorces pour

amplifier spécifiquement un fragment de 1100 pb incluant les 4 sites de coupure de A à D. On soumet l’ADN amplifié à l’action de EcoR I et on analyse les fragments par électropho-rèse.

a. Donner le nom de la technique d’amplification et rappeler son principe.

b. Positionner sur le gel d’électrophorèse I ci-contre les fragments obtenus lorsque les 4 sites de coupure sont présents (P1) et dans l’hypothèse où le site C a disparu (P2).

c. Comment peut-on révéler ces fragments dans cette situation ? 5.5.2. La totalité de l’ADN est soumise à l’action de EcoR I et les fragments sont analysés

par la technique du southern blot. La révélation est assurée soit par une sonde radioactive x*, soit par une sonde radioactive y*, qui reconnaissent spécifiquement la portion d’ADN d’intérêt comme indiqué sur le schéma.

a. Rappeler les étapes du southern blot b. Préciser les conditions à respecter pour que l’hybridation avec les sondes x* ou

y* ait lieu. c. Comme pour la question 5.5.1-b, positionner sur le schéma de southern blot II les

fragments révélés par autoradiographie avec la sonde x* lorsque les 4 sites de coupure sont présents (P1) et dans l’hypothèse où le site C a disparu (P2).

d. Même question avec la sonde y* (autoradiogramme III).

5.6 Diagnostic d'une maladie génétique

5.6.1. Au cours de l’exploration d’une famille atteinte d’hypercalcémie hypocalciurique familiale, des mutations inactivatrices du récepteur sensible au calcium, (responsables d’une augmentation du niveau de calcémie à partir duquel la sécrétion de PTH et la réabsorption du calcium par le tubule rénal sont inhibées) ont été mises en évidence par la technique de séquençage de Sanger chez un sujet atteint de la maladie.



a. En comparant les profils de séquence (électrophorégramme) ci-dessus d’un sujet normal et d’un patient atteint, localisez la mutation ? (Rq : la lettre Y signifie la présence d’un double pic de C et de T simultanément)

b. De quel type de mutation s’agit-il ? c. Quelles sont les conséquences sur la séquence en acide aminé de la protéine,

sachant que le codon ACA en 5’ est en phase avec le cadre de lecture. d. Quel est le mode probable de transmission de cette maladie ? Justifier votre

réponse. 5.6.2. Pour rechercher la mutation chez les

apparentés du sujet étudié, une étude par PCR-RFLP a été pratiquée. a. Quel est le principe de cette

méthode ? b. Avec la séquence mutée apparaît un

site supplémentaire de digestion par l’enzyme de restriction E.

L’amplification par PCR de l’exon concerné du gène du récepteur du calcium, conduit à l’obtention d’un fragment de 504 paires de bases. Ce fragment est soumis ensuite à une digestion par E qui génère différents types de fragments (cf. schéma).

Sur l’arbre généalogique ci-contre est représenté le résultat de la migration sur gel d’agarose de ce produit de PCR, non digéré puis digéré par E, issu de l’amplification de l’ADN génomique des individus A, B, C et D. - Lesquels de ces sujets présentent

la mutation ? - Quel serait le profil

électrophorétique pour un patient porteur de 2 allèles mutés T ?

5.7 Les ARN extraits du cytosol de différents tissus sont analysés par la technique dite du "Northern" en utilisant comme sonde un oligonucléotide correspondant à une partie du premier exon du gène de la calcitonine (hormone hypocalcémiante).

Thyroïde Cerveau Foie Rein Muscle Rate

a. Interprétez cette image en indiquant les différentes hypothèses possibles.

b. Lorsque la même expérience est réalisée sur des ARN nucléaires de thyroïde ou de cerveau, on observe surtout des bandes très faibles et diffuses, de plus haut poids moléculaire qu'en partant d'ARN cytosolique. A quoi correspondent-elles ?

Sens de migration

615 bp492 bp

369 bp

246 bp

123 bp

A

B C

D

Fragment dʼADN amplifié de 504 pb:

87 pb 104 pb313 pb

Séquence normale : Bsl I Bsl I

87 pb 104 pb133 pb 180 pbBsl I Bsl I Bsl I

Séquence mutée :

E E

E E E



5.8 Soit un gène codant une protéine humaine synthétisée exclusivement par le foie.

5.8.1 On souhaite amplifier par PCR un exon de ce gène. Peut-on utiliser indifféremment l’ADN extrait de cellules sanguines, de la peau, du

foie ou d’autres tissus pour cette étude ? 5.8.2 Qu’appelle-t-on ADNc ?

Peut-on utiliser les ADNc obtenus à partir de cellules sanguines ou de cellules hépatiques pour réaliser la même PCR? Justifiez votre réponse.

5.8.3 Mêmes questions pour l’amplification d’une séquence appartenant au promoteur de ce gène.

6. QCM

1. Structure des acides nucléiques 1 Parmi les caractères suivants indiquer le(s)quel(s) s’applique(nt) à un nucléotide compris dans la structure d’un acide ribonucléique: a. Il contient toujours des atomes de carbone,

d’hydrogène, d’oxygène, de phosphore et d’azote

b. Il contient trois fonctions acides dont deux estérifiées

c. Il contient une liaison N-osidique d. Il contient une base azotée, purine ou

pyrimidine e. Il contient un ose à six carbones (hexose)

2 Parmi les structures suivantes, quelles sont

celles qui existent dans un ADN normal :

a. d. b. e. c

3 Le nucléotide composé représenté ci-dessous

a. est l’adénosine triphosphate b. contient du désoxyribose c. possède 2 liaisons riches en énergie

d. possède 2 liaisons « phosphoester » e. sert de précurseur à la synthèse d’ARN

4 Dans la structure du fragment d'ADN représenté par la séquence A C T C , quelles sont les liaisons, fonctions, molécules simples ou groupes d'atomes présentes :

a. Quatre liaisons N-osidiques b. Quatre ß-D-riboses c. Un noyau purine d. Trois fonctions amine primaire libres e. Deux cytidines

5. La base azotée représentée ci-contre : a. est une base purique b. est la thymine c. s’apparie à une base

pyrimidique dans la double hélice d’ADN

d. forme 3 liaisons « hydrogène » avec la base complémentaire à laquelle elle s’apparie dans la double hélice d’ADN

e. peut être méthylée dans l’ADN génomique 6 Dans l'ADN, indiquez le ou les couple(s) de

trinucléotide(s) complémentaire(s) en tenant compte des conventions d'écriture des séquences (c'est-à-dire de 5' vers 3')

a. AAC et GTT b. AAC et TTG c. CAT et GTA d. CAT et ATG e. CTA et GAT

7 Dans l'ADN, quelles sont les propositions justes a. Les bases G et C sont appariées par deux

liaisons hydrogènes. b. Les bases pyrimidiques sont appariées entre

elles. c. Le désoxyribose correspond à une molécule

de ribose dans laquelle le OH en position 3' est remplacé par un H.

d. Dans une molécule d'ADN, le caractère polyanionique est dû à l’ionisation du résidu phosphate.

e. Les deux chaînes d'une molécule d'ADN sont anti-parallèles.

O - P O

O - O P O

O -

O P O

O - O C H 2

O

O H O H

N

N

N

N

N H 2



8. La figure suivante représente un fragment d’acide nucléique de quatre nucléotides (nt).

Parmi les séquences suivantes lesquelles représentent une molécule qui s'hybrident parfaitement avec le fragment de 4 nt ci-dessus représenté : a. AGTCTCAGC b. TCAGACTAG c. AGTCAGACT d. GACTGAGTC e. ACTCAGACT

9. Au cours de l'électrophorèse des acides désoxyribonucléiques (ADN) le champ électrique fait migrer les fragments d’ADN pour les séparer en bandes rendues visibles lorsqu'on illumine le gel d'agarose avec une lumière ultra-violette. Quelles sont les propositions vraies correspondant à cette technique : a. un ADN de 150 paires de bases (pb) riche en

A=T migre à la même vitesse qu'un ADN de 150 pb riche en G≡C

b. tous les acides nucléiques migrent vers l'anode

c. un colorant bleu anionique de 1300 daltons de masse moléculaire migre plus vite que tous les fragments d'acides nucléiques

d. les fragments de ADN sont séparés en fonction de leurs différentes charges électriques

e. les ADN sont rendus fluorescents par un réactif qui s'intercale entre les bases hybridées de la double hélice

2. Transcription 1. Au cours de la transcription, quelles sont les

espèces chimiques qui ont un rôle à jouer : a. Une RNA polymérase b. ribonucléotides c. désoxy- thymidine triphosphate (dTTP) d. protéine liant la boîte TATA (TBP) e. guanosine triphosphate

2. La transcription d'un gène codant une protéine

a. a lieu sur les ribosomes. b. met en jeu l'ARN polymérase II. c. utilise des désoxyribonucléotides

triphosphates. d. a lieu sur les deux brins. e. fait intervenir la fixation de facteurs

transcriptionnels sur le promoteur.

3. Le facteur TFIID a. est un facteur de transcription. b. est nécessaire à l’activité de transcription de

l’ARN polymérase II. c. se lie à une séquence d’ADN dans le

promoteur des gènes. d. se lie à une séquence d’ADN qui peut être

localisée à plusieurs milliers de paires de nucléotides du site d’initiation de la transcription.

e. est un élément cis-régulateur. 4 Parmi les propositions suivantes sur la

transcription certaines sont exactes, lesquelles?

a. la transcription ne concerne que la production des ARN messagers

b. la transcription des ARN de transfert est réalisée par l'ARN polymérase III

c. la transcription utilise toujours les 2 brins du gène comme matrice, ce qui permet la production de 2 molécules d'ARN messager différentes

d. la transcription nécessite l'ouverture de l'hélice d'ADN

e. seuls les exons sont transcrits

5 La transcription a. l’ARN polymérase II synthétise les ARN

précurseurs des ARN messagers b. l’initiation de la transcription par l’ARN

polymérase II nécessite l’assemblage d’un complexe de facteurs généraux de transcription sur le site promoteur du gène

c. l’initiation de la transcription par l’ARN polymérase II n’est pas influencée par l’état de condensation de la chromatine

d. les séquences d’ADN régulatrices peuvent être séparées du promoteur par plusieurs milliers de paires de nucléotides

e. les facteurs de transcription peuvent se lier aux séquences d’ADN régulatrices par l’intermédiaire de liaisons hydrogène

6. Lors de la transcription : a. Le brin sens est le brin sur lequel la boîte

TATA est du côté 3 ‘ de la boîte CAAT b. L’ARN polymérase I synthétise les ARN

ribosomiques 28S, 18S et 5,8S c. L’ARN polymérase II synthétise les ARN

messagers d. Les séquences cis-régulatrices sont

reconnues par des facteurs protéiques transrégulateurs ayant des effets sur la vitesse de transcription

e. L’excision-épissage est une étape de la maturation des transcrits primaires où les exons sont coupés de la structure primaire et les introns liés les uns à la suite des autres

7 Parmi les propositions suivantes concernant la

séquence de tous les ARN messagers, lesquelles sont exactes a. elle débute par un codon AUG b. elle se termine par un signal de

polyadénylation c. elle est formée exclusivement d'une

séquence codant une protéine d. elle possède à son extrémité 5' une coiffe

formée d'un nucléotide à méthylguanosine e. elle contient toujours un codon stop



8. Les ARN messagers (ARNm) a. sont toujours synthétisés dans le sens 5’ →3’ b. sont toujours traduits dans le sens 5’ → 3’ c. comportent toujours tous les exons du gène d. ont toujours une coiffe 7-méthylguanosine

triphosphate en 5’ e. ont toujours au moins un codon AUG

9. L’ARN messager chez les eucaryotes a.possède une séquence complémentaire du

brin codant de l’ADN génomique b. ne comporte pas les introns c. peut comporter une partie seulement des

exons d. est toujours entièrement traduit e. possède une longue répétition

polyadénylique 10. Parmi les propositions concernant les ARN

messagers des eucaryotes a. Leur biosynthèse est sous le contrôle de

facteurs TFII b. Ils sont codés par des gènes dont le

promoteur est situé à l'intérieur de la région transcrite.

c. L'excision des introns se fait dans le cytoplasme après fixation du pré-ARNm sur le ribosome.

d. Au cours de l'excision-épissage se crée une liaison 2'-5' phosphodiester.

e. La séquence poly A n'est pas traduite . 11. Quelles sont parmi les propriétés suivantes

celles qui sont en accord avec la définition des exons et des introns chez les Eucaryotes :

a. l’exon est une séquence de nucléotides b. l’intron est délimité en 5’ par un site donneur

5’TG et en 3’ par un site receveur AG. c. la queue poly A ne fait partie d’aucun exon d. les introns sont transformés en lassos, puis

détruits par la ribonucléase e. un exon est toujours situé entre deux introns

3. Traduction 1. La lysyl-tRNA synthétase reconnaît spécifi-

quement quel(s) ligand(s) parmi les suivants : a. ARNt dont la boucle centrale porte

l’anticodon UUU b. AMP c. ion Mg++ d. Lysine e. ARNt dont la boucle centrale porte

l’anticodon AAA 2. Quelle(s) liaisons est (sont) hydrolysée(s) ou

rompue(s) au cours de l’élongation d’une protéine, à chaque acide aminé incorporé :

a. Liaison ester à l’extrémité 3’-OH de l’ARNt du site peptidique

b. Liaison anhydride d’acides entre les phosphates du GTP lié au ribosome et au facteur eEF2 lors de la translocation du messager

c. Liaisons hydrogène entre l’anticodon de l’ARNt devenu libre du site peptidique et le

codon de l’acide aminé incorporé à l’étape précédente

d. Liaison anhydride d’acides entre les phosphates du GTP fixé sur le facteur eEF1

e. Liaison amide entre l’extrémité COOH-terminale du peptide en cours de synthèse et la fonction amine de l’acide aminé incorporé

3. Le méthionyl-ARNt a. est nécessaire à l’initiation de la traduction b. comprend l’ARNt dont l’anticodon est 5’ CAU

3’ c. est synthétisé par une réaction enzymatique

couplée à l’hydrolyse de 4 liaisons riches en énergie

d. est synthétisée par une aminoacyl-ARNt synthétase spécifique de la méthionine

e. comporte une liaison ester riche en énergie nécessaire à la formation d’une liaison peptidique entre la méthionine et un autre acide aminé

4. Les ARN de transfert (ARNt) a. représentent le type d’ARN le plus abondant

de la cellule b. sont au nombre de 20 c. chacun d’entre eux se lie à un seul acide

aminé d. chacun d’entre eux se lie à un seul codon e. se lient aux acides aminés par l’intermédiaire

d’une liaison riche en énergie 5. Quel est (ou quels sont) le(s) triplet(s)

nucléotidique(s) du (ou des) anti-codon(s) du (ou des) ARNt Glu s'appariant avec les codons de l'acide glutamique GAA et GAG? a. CUU b. CUC c. UUC d. TTC e. CTC

6. Indiquez la ou les propositions exactes a. La fixation du complexe acide aminé ARNt

sur l'ARN messager se fait par l'acide aminé. b. Il existe trois triplets différents codant la fin

de la synthèse d'une chaîne peptidique. c. Le codon initiateur de la traduction code

toujours pour la méthionine. d. Chez les eucaryotes, la transcription et la

traduction ont lieu dans le même compartiment cellulaire.

e. La transcription d'un gène se fait dans le sens 5' -------> 3'.

7. Parmi les codons suivants quels sont les 2 qui

correspondent au codon d'initiation de la traduction d'une part et à l'un des codons de terminaison de chaîne protéique d'autre part? a. AUC b. AUG c. UAG d. GAU e. UAC



8 La séquence nucléotidique de l'anticodon d'un ARNt est 5' -CCU - 3' quelle est dans la séquence suivante d'un ARN messager le triplet nucléotidique qui pourra s'apparier à l'anticodon ?

a. b. c. d. e.

9. Synthèse protéique : a. La synthèse protéique débute par l'acide

aminé N terminal et se termine par l'acide aminé C terminal

b. Les acides aminés sont activés par une liaison ester aux molécules d'ARN t

c.La terminaison d'une synthèse protéique requiert la liaison d'un t RNA terminateurs à un codon stop du mRNA

d. On trouve de la thymine dans la majorité des tRNA

e. La mobilisation du peptidyl-tRNA du site A au site P sur le ribosome est rendue possible par l'hydrolyse de L'ATP

10. Quelle(s) est (sont) la (ou les) affirmation(s)

vraie(s) concernant la traduction : a. L’ARN messager mature est toujours

traduit dans sa totalité b. AUG est un codon de terminaison de la

traduction c. Le code génétique est fondé sur des mots

de 3 lettres les codons d. Le codon de l’ARN m AUG est

complémentaire de l’anticodon CAU de l’ARNt e. Le bilan énergétique de la traduction est

fonction du nombre d’acides aminés incorporés dans la protéine.

4. Réplication et réparation 1. La synthèse du brin retardé par l'ADN

polymérase se distingue de celle du brin rapide parce que:

a. elle consomme moins de désoxyribo-nucléosides triphosphates

b. elle fait intervenir beaucoup plus souvent les enzymes ADN-primase et ADN-ligase

c. elle engendre la production des fragments d'Okazaki

d. elle fait appel à des amorces plus nombreuses

e elle se fait à contre-sens du déplacement de l'enzyme sur l'ADN

2. Au cours de la réplication de l’ADN,

l’incorporation d’un désoxyribonucléotide a. est catalysée par une ADN polymérase b. consomme l’énergie fournie par l’hydrolyse

de deux liaisons riches en énergie c. peut avoir lieu à l’extrémité 3’-OH ou 5’-OH

d’un brin amorce d’ADN

d. peut avoir lieu à l’extrémité 3’-OH ou 5’-OH d’un brin amorce d’ARN synthétisé par une primase

e. peut avoir lieu à l’extrémité 3’-OH d’un brin amorce d’ARN synthétisé par une télomérase

3. Les ARN polymérases et les ADN polymérases

ont en commun les caractéristiques suivantes a. catalysent l’addition d’unités nucléotidiques

dans le sens 5’ → 3’ b. catalysent la formation de liaisons

« phosphodiester » c. nécessitent une chaîne polynucléotidique

matrice d. nécessitent une chaîne polynucléotidique

amorce e. possèdent une activité exonucléasique 3’ → 5’

4. Les principes et mécanismes généraux de la réplication

a. Il est nécessaire d'ouvrir la molécule d'ADN en un point précis pour procéder enzymatiquement à sa réplication in vivo.

b La synthèse d'un brin nouveau d'ADN nécessite toujours la fabrication préalable d'une amorce d'ARN.

c. Il existe au niveau d'une fourche de réplication, deux molécules d'ADN polymérases à fonctionnement simultané mais différent, l'une allongeant un brin d'ADN dans le sens 5' --->3' et l'autre allongeant l'autre brin dans le sens 3'--->5'.

d. Le brin dit "précoce" est celui à synthèse discontinue et le brin dit "tardif" est celui à synthèse continue.

e. Dans une boucle de réplication, les deux fourches progressent en direction opposée, à la même vitesse.

5. Quelle est l'activité enzymatique, retrouvée

chez la plupart des ADN polymérases, qui leur permet d'assurer une très grande fidélité de la réplication?

a. Activité d'exonucléase 3' ----> 5' b. Activité d'exonucléase 5' ----> 3' c. Activité de polymérase d. Activité d'endonucléase e. Activité de synthèse d'amorce

6. La réplication de l'ADN des eucaryotes a. utilise des désoxyribonucléotides

triphosphates. b. fait intervenir de l'ARN. c. débute en un seul site. d. met en jeu des ADN polymérases

bidirectionnelles. e. est semi-conservative.

7. Au cours de la réplication a. la croissance de la chaîne se fait toujours

dans le sens 5' ----->3' b. les deux brins de l'ADN se séparent grâce à

des protéines. c. les précurseurs sont les

désoxyribonucléotides pour un brin et les ribonucléotides pour l'autre.

d. il y a un épissage de l' ADN néoformé. e.la synthèse est continue pour un brin d'ADN et

discontinue pour l'autre.



8. On rencontre des acides nucléiques hybrides (brins de ribonucléotides et de désoxyribo-nucléotides liés de façon antiparallèle et complémentaire) dans la (les) circonstance(s) suivante(s) :

a. entre l'amorce et le brin avancé de ADN au cours de la réplication

b. au cours des réactions catalysées par la télomérase

c. entre un élément cis-régulateur et un facteur trans-régulateur

d. entre l'amorce et le brin retardé de ADN au cours de la réplication

e. dans le site catalytique d'une RNA polymérase

9. Quelle(s) est (sont) la (ou les) affirmation(s)

vraie(s) concernant la réplication: a Les 2 brins de l’ADN parental servent chacun

de modèle pour la synthèse d’un nouveau brin au cours de la réplication

b. L’hélicase sert à stabiliser les brins séparés c. Les ADN Polymérases ont une activité

exonucléasique d. Le Mg++ est facultatif pour l’activité des

ADN polymérases e. L’ADN Polymérase α est associée à la

primase et L’ADN Polymérase δ est la principale enzyme de réplication en synthétisant sur le brin direct aussi bien que sur le brin retardé

10. La réparation de l’ADN peut se faire après

suppression des structures anormales par les mécanismes suivants : a. excision des deux brins mésappariés sur

plus de 10 nucléotides b. excision d'une base par l’ADN-glycosylase c. excision d'un seul brin d’ADN sur plusieurs

dizaines de nucléotides d. échange d'un brin d’ADN avec le gène

homologue de l'autre chromosome e. hydrolyse du désoxyribonucléotide 3'-OH

terminal par l’ADN-polymérase

5. Altération du matériel génétique et

outils de biologie moléculaire 1. Les enzymes de restriction a. interviennent dans la réplication. b. ont une fonction chez les bactéries d'où on

les extrait. c. reconnaissent le plus souvent des

palindromes. d. coupent l'ADN simple brin. e. peuvent couper un ADN circulaire.

2. Parmi les propositions concernant la PCR a. permet l'amplification de fragments d'ADN

de séquence complètement inconnue b. nécessite des amorces ARN. c. deux amorces différentes sont

nécessaires d. fait intervenir une ADN-ligase e. l'élongation par la Taq-polymérase se fait

à 72°C

3. La transcriptase inverse a. est une ADN polymérase ARN dépendante . b. est une enzyme qui permet l'entrée d'un

rétrovirus dans la cellule hôte. c. est utilisée pour la synthèse in vitro d'ADNc. d. a été isolée à partir d'un virus à ARN. e. est une enzyme qui permet la synthèse

d'ADN à partir d'ARN.

4. L’ADN complémentaire a. l’ADN complémentaire est synthétisé par

transcriptase inverse à partir d’ARN messager b. les banques d’ADN complémentaire sont

identiques quel que soit le tissu humain (foie, poumon, cœur, rein…) à partir duquel elles sont préparées

c. les banques d’ADN complémentaire préparées à partir de différents tissus humains (foie, poumon, cœur, rein…) ont en commun les séquences correspondant aux gènes domestiques

d. la séquence en acides aminés d’une protéine peut être déterminée à partir d’une séquence d’ADN complémentaire

e. la séquence d’un intron peut être déterminée à partir d’une séquence ADN complémentaire

5. Un ADNc est: a. une séquence fabriquée in vitro pour des

besoins expérimentaux. b. une séquence ne contenant aucune

information autre que celle qui est présente dans un ARN messager mature

c. une séquence contenant l'ensemble des exons et des introns.

d. une séquence dont on peut déduire une séquence polypeptidique.

e. une séquence naturellement présente dans le génome humain.

6. Parmi les enzymes suivantes, laquelle ou

lesquelles sont utilisées dans la technique de RT-PCR

a. ligase b. ADN polymérase thermostable c. transcriptase inverse d. ARN polymérase e. hélicase

7. Classer dans l’ordre les étapes de la méthode

du « Southern blot » 1 - Electrophorèse 2 - Hybridation 3 - Transfert sur membrane 4 - Digestion de l’ADN par une enzyme de

restriction 5 – Autoradiographie

a. 4 – 3 – 1 – 2 – 5 b. 1 – 4 – 3 – 5 – 2 c. 4 – 1 – 3 – 2 – 5 d. 2 – 5 – 3 – 4 – 1 e. 1 – 4 – 5 – 3 – 2



8. Parmi les propositions concernant la technique de Southern,

a. fait obligatoirement intervenir une ADN polymérase

b. permet l'analyse des ARN messagers exprimés dans un tissu ou une cellule

c. on peut utiliser comme sonde un oligonucléotide de synthèse

d. On peut utiliser comme sonde un fragment d'ADNc.

e. permet de détecter des mutations

9. La télomérase a. synthétise une séquence répétée d’ADN b. utilise une matrice d’ADN c. utilise comme amorce l’extrémité 3’-OH d’un

brin d’ADN d. utilise une matrice d’ARN e. utilise comme amorce l’extrémité 3’-OH d’un

brin d’ARN 10. Les didésoxyribonucléosides triphosphates a. possèdent trois liaisons riches en énergie b. ne possèdent pas de groupement OH en 3’ c. peuvent être incorporés par l’ADN

polymérase à l’extrémité 3’-OH d’un brin d’ADN d. empêchent l’extension du brin d’ADN dans

lequel ils sont incorporés e. peuvent être utilisés dans les techniques de

séquençage de l’ADN

11. Parmi les propositions suivantes concernant

le séquençage de l'ADN par la méthode de Sanger, lesquelles sont exactes? a. les réactions parallèles de séquençage ne

diffèrent entre elles que par la nature du didéoxynucléotide

b. l'ADN à séquencer doit être sous forme double brin

c. les réactions de séquence sont des réactions de polycondensation de l'ADN

d. chacune des 4 réactions parallèles de séquence se fait en présence d'un seul nucléotide

e. la région séquencée est déterminée par la matrice d'ADN et non l'amorce

12. La délétion d’un codon entier dans l’ADN

génomique a. est une mutation ponctuelle b. peut entraîner une modification de la séquence

peptidique c. peut modifier le cadre de lecture d. peut affecter l’excision-épissage d’un intron e. peut introduire un codon stop

ANNALES : EXERCICES et QCM QCM 2007 1. Ci-dessous un fragment d’acide nucléique :

a. Cette séquence s’écrit ATGC b. Sa séquence complémentaire s’écrit TACG c. Elle est composée de ribonucléotides d. Elle contient des liaisons anhydrides e.Sous forme double brin, sa température de

fusion est supérieure à celle d’une séquence AAAA

2. Le promoteur : a. Fait partie du gène b. Détermine le sens de la transcription c. Sa séquence est numérotée en se référant

au brin sens du gène

d.Il est situé en 3’ de la séquence codante e.Le facteur TFIID se fixe sur les deux brins de

l’ADN constituant la boîte TATA 3. La queue polyA : a. Est ajoutée immédiatement après le dernier

nucléotide incorporé lors de la transcription b. Est ajoutée immédiatement après la boîte de

polyadénylation AAUAAA c. Est ajoutée à une extrémité 3’ OH libérée par

clivage enzymatique d. Est synthétisée en l’absence d’une matrice e.Est synthétisée dans le cytoplasme

4. Le cadre de lecture : a. Concerne uniquement la séquence codante du

gène b. Est déterminé par le codon initiateur AUG c. Peut être modifié par une substitution

synonyme d. Peut être modifié par une délétion e. Peut être modifié par une insertion

5. Les ARNt : a. Représentent la quantité la plus abondante

d’ARN de la cellule b. Sont les ARN de plus grande taille de la cellule c. Sont synthétisés par l’ARN polymérase II d. Lient les acides aminés par l’intermédiaire de

leur extrémité 5’ e.Lient les acides aminés par l’intermédiaire

d’une liaison ester



6. Le bilan énergétique total de l’incorporation de chaque acide aminé lors de la traduction : a. Est de 3 liaisons riches en énergie b. Prend en compte l’énergie nécessaire à la

synthèse de l’aminoacyl-ARNt c. Est supérieur au bilan énergétique de

l’incorporation de chaque nucléotide lors de la transcription

d. Prend en compte l’hydrolyse de molécules d’ATP

e. Prend en compte l’hydrolyse de molécules de GTP

7. L’ADN complémentaire (ADNc) contient les séquences suivantes : a. Le promoteur b. Les exons c. Les introns d. La région 5’ non codante de l’ARNm e. La région 3’ non codante de l’ARNm

8. L’épissage : a. Peut être modifié par certaines mutations b.Tous les gènes ne sont pas soumis à un

épissage alternatif c. L’épissage alternatif aboutit à la synthèse de

plusieurs types de transcrits primaires à partir du même gène

d.L’épissage alternatif aboutit à la synthèse de plusieurs types d’ARNm à partir du même gène

e.L’épissage alternatif aboutit à la synthèse de plusieurs types de protéines à partir du même gène

9. L’ADN polymérase δ : a. Synthétise l’ADN dans le sens 3’ -> 5’ b. Possède une activité exonucléasique 3’ -> 5’ c. Débute l’incorporation de nucléotides à

l’extrémité 3’ OH d’un désoxyribonucléotide d. Utilise une matrice d’ADN e. Synthétise les fragments d’Okasaki

10. L’activité réverse transcriptase intervient dans les mécanismes moléculaires suivants : a. La synthèse de séquences transposées b. La réplication des rétrovirus c.La synthèse des télomères d. La synthèse d’ADNc e.La synthèse des ARN

EXERCICE 2007 Soit le gène d’une protéine appelée seipine, schématisé ci-dessous 1. Ce gène contient : a. 11 exons traduits b.11 introns c. Une région 5’ non codante constituée de l’exon 1 et d’une partie de l’exon 2 d. Une région 3’ non codante constituée d’une partie de l’exon 11 e. Un site d’initiation de la transcription qu’il est possible de repérer sur le schéma

Ci-dessous est représentée la séquence située entre les 2 flèches verticales (en pointillé sur le schéma du gène de la seipine) incluant l’exon 6 (souligné ci-dessous) - Le premier nucléotide de chaque ligne est numéroté sur la gauche 16981 TAGGAGATAG CCCCTCCCAT TAGCCCAGGA TTCTACCTGA GAAGCCTCCA GGCTCAGGAG 17041 ACATCACAAC TGAGAGACTG GAAGTGGGGC TCAGATGAGG CGGGTAAGAG TGCTAGCGGC exon 6 17101 AGGACCCTGG CCTGACGCCA CCCTCACCCC ACCCCCTCAC AG TAC GTG CCG ACC ACT GGA 17200 17161 GCG ATC ATT GAG ATC CAC AGC AAG CGC ATC CAG CTG TAT GGA GCC TAC CTC CGC ATC CAC 17240 17221 GCG CAC TTC ACT GGG CTC AG GTGAGGGGCC AACTGGAGTG AACCTTGGGC AACTCTTCAC 17281 GGGGGCTAAC CTTCCACCAA GAGGGTCCCA AGCAGAGGTA ATGGGTTTAC AGAGCAGAGC 17341 TGACTTGGGT TTCACATAGG CCAGAGGGTC TCAAAGCTGC CACATATTGG CCTATCAGCT

3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 1

Codon ATG Codon TGA



2. Une PCR est réalisée pour amplifier une partie de cette séquence. Les séquences représentées en caractère gras (ci-dessus) ont été sélectionnées pour la synthèse des amorces.

a. La séquence de la première amorce est CAGGCTCAGGAGACATCACA

b.La séquence de la première amorce est GTCCGAGTCCTCTGTAGTGT

c.La séquence de la seconde amorce est GAAACCCAAGTCAGCTCTGC

d. La séquence de la seconde amorce est CGTCTCGACTAACCCAAAGC

e.La taille du fragment amplifié sera de 325 pb 3. Parmi les mutations suivantes, laquelle ou lesquelles

entraîne(nt) une modification de la séquence peptidique :

a.Substitution du nucléotide 17158 G -> T b. Substitution du nucléotide 17169 T -> C c. Substitution du nucléotide 17203 G -> C d. Délétion du nucléotide 17204 C e. Substitution du nucléotide 17241 G -> A

4. Parmi ces mêmes mutations, laquelle ou lesquelles

entraîne(nt) une modification de la taille du fragment amplifié :

a. Substitution du nucléotide 17158 G -> T b. Substitution du nucléotide 17169 T -> C c. Substitution du nucléotide 17203 G -> C d. Délétion du nucléotide 17204 C e. Substitution du nucléotide 17241 G -> A

5. La séquence ATGGAG des nucléotides 17198-17203

constitue un site de clivage de l’enzyme de restriction BpmI. Une mutation 17202 A -> G peut être détectée :

a. Par analyse de la carte de restriction du fragment amplifié

b. Par analyse de la carte de restriction d’un fragment amplifié de l’ADNc contenant l’exon 6

c. Par hybridation du fragment amplifié avec une sonde spécifique d’allèle

d. Par séquençage du fragment amplifié e. Par séquençage du peptide codé par l’exon 6

QCM 2008 1. Ci-dessous un fragment d’ADN. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s) :

a. Son orientation est 3' => 5 ' de Haut en Bas b. Sa séquence s'écrit GCAC c. Il est complémentaire d'une séquence

GCGU d. Sa synthèse a nécessité l'hydrolyse de 16

liaisons riches en énergie e. Il peut servir d'amorce pour une ADN

polymérase

2. Soit un fragment d’ADN (dans la colonne suivante). Indiquer parmi les propositions suivantes la ou les enzyme(s) nécessaire(s) à sa réparation :

a. Ribonucléase b. ADN polymérase c. Endonucléase d. Primase e. ADN ligase

3. Indiquer parmi les propositions suivantes la ou

les enzyme(s) nécessaire(s) à la synthèse des télomères : a. Télomérase b. ADN polymérase δ c. Endonucléase d. Primase e. ADN ligase

4. Indiquer parmi les propositions suivantes la ou

les enzyme(s) qui sont capables d'hydrolyser une liaison phospho-ester d'acide nucléique: a. L'enzyme de restriction Xba I b. L'ADN polymérase δ c. Les ribonucléases d. L'ARN polymérase II e. La topoisomérase I

5. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s)

qui est (sont) exacte(s). Le facteur TFIID : a. Est un facteur de transcription b. Se fixe sur le promoteur des gènes c. Est une protéine de liaison de l'ADN d. Interagit avec la boîte CAAT e. Est associé à l'ARN polymérase II jusqu'à la

fin de la transcription



6. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s). Les ARNm matures: a. Ont une extrémité 5' phosphate libre b. Ont une extrémité 3' OH libre c. Sont synthétisés dans le sens 5' => 3' au cours

de la transcription d. Sont lus dans le sens 5' => 3' ou cours de la

traduction e. Peuvent être séparés en fonction de leur taille

par électrophorèse 7. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui

est (sont) exacte(s). Au cours de l'excision des introns, l' adénylate (A) du branchement forme une liaison ester: a. Catalysée par des ribonucléoprotéines b. Avec le dernier nucléotide de l'intron c. Avec le dernier nucléotide de l'exon d. Par l'intermédiaire de son groupement 3'OH e. Alternativement avec plusieurs nucléotides en

cas d'épissage alternatif 8. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui

est (sont) exacte(s). L'ARN7S : a. Est un ARNm b. Fait partie de la particule SRP qui reconnaît le

signal peptide au cours de la synthèse protéique c. Est synthétisé par l'ARN polymérase II d. A une homologie de séquence avec la séquence

Alu e. Est codé par un pseudogène

9. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s). L'ARN du virus VIH : a. Est non codant b. Code pour une transcriptase réverse c. Est rétro-transcrit en ADN au cours de la

réplication virale d. Peut donner lieu à une transposition d'ADN dans

l'ADN génomique de la cellule infectée e. Peut être détecté par rétro-transcription suivie

d’une polymerase chain reaction (RT-PCR) 10. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s)

qui est (sont) exacte(s). La molécule Trp-tRNA : a. Comporte une liaison riche en énergie b. Comporte l'anticodon 5' ACC 3' c. Se lie au facteur eIF2-GTP d. Est synthétisé par la sérine tRNA synthétase e. Passe du site P au site A lors de la translocation

du ribosome Le gène codant pour la protéine appelée MDR3 comporte 31 exons. Ce gène est exprimé dans le foie exclusivement. L'ADN complémentaire (ADNc) de l'ARNm de MDR3 commence et se termine respectivement par les séquences ci-dessous, dans lesquelles le codon initiateur et le codon de fin de traduction sont indiqués en caractères gras. Le codon initiateur est situé dans l'exon 5; l'exon 5 commence au nucléotide 61. Le codon de fin de traduction est situé dans l'exon 31.

1 CAAAGTCCAG GCCCCTCTGC TGCAGCGCCC 31 GCGCGTCCAG AGGCCCTGCC AGACACGCGC 61 GAGGTTCGAG GCTGAGATGG ATCTTGAGGC 91 GGCAAAGAAC GGAACAGCCT GGCGCCCCAC ------------------------------------ 3901 GACACAGAAC TTATGAACTT TTGCTACAGT 3931 ATATTTTAAA AATAAATTCA AATTATTCTA 3961 CCATTTT 11. Parmi les affirmations suivantes concernant le

gène de MDR3, indiquer la (les)quelle(s) sont exactes : a. Il possède 31 introns b. Il possède 30 exons traduits c. Il possède une séquence traduite de 3967

nucléotides d. Il code pour une protéine ayant moins de

1300 acides aminés e. Il code pour une protéine dont la séquence

se termine par une histidine 12. Si elles étaient détectées dans l'ADNc, indiquer

la(les)quelle(s) des mutations suivantes entraîneraient un décalage du cadre de lecture : a. Délétion de l'exon 1 b. Substitution 82 T => C c. 81 insertion G d. 3911 délétion T e. 3911 délétion TTA

13. Si elles étaient détectées dans l'ADNc, indiquer

(la)lesquelle(s) des mutations suivantes entraîneraient une modification de la séquence protéique a. Substitution 82 T => C b. 81 insertion G c. 3911 délétion T d. 3911 délétion TTA e. 3921 délétion TTG

14. Un oligonucléotide simple brin est constitué des nucléotides 61 à 76 de la séquence d'ADNc. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s) :

a. Il peut servir de sonde spécifique d'allèle pour détecter la délétion 3911 T

b. Il peut servir de sonde pour détecter l'ARNm de MDR3

c. Il peut servir de sonde pour détecter le gène MDR3 dans l'ADN génomique

d. Il peut servir d'amorce pour le séquençage des 60 premiers nucléotides de l'ADNc

e. Il peut servir d'amorce pour le séquençage de la séquence traduite de l'ADNc

15. Un oligonucléotide double brin est constitué

des nucléotides 61 à 80 de la séquence d'ADNc. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s) : a. Peut être synthétisé par PCR b. A une température de fusion supérieure à

40°C c. S'hybridera avec l'intron 4 du gène de

MDR3 d. S'hybridera avec le promoteur du gène de

MDR3 e. S'hybridera avec les ARNm extraits de

cellules sanguines



QCM 2009 1. Ci-dessous un fragment d’acide nucléique. Indiquer

parmi les propositions suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s) :

a. Il s'agit d'ADN b. Sa séquence s'écrit AUGC c. Sa séquence complémentaire s'écrit TACG d. Il peut servir de matrice pour la synthèse d'ADN e. Il peut servir d'amorce pour la synthèse d'ADN

2. Ci-contre un gel de séquence de l’ADN. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s) : a. Un ADNc peut être séquencé par cette technique b. Dans ce gel, les fragments d'ADN sont séparés en fonction de leur taille c. L'ADN déposé dans tous les puits a été synthétisé en présence de didésoxy-adénosine triphosphate d. L'ADN déposé dans tous les puits a été

synthétisé en présence de désoxy-adénosine triphosphate

e. La séquence analysée s'écrit GCATTGAA

3. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s). Le pyrophosphate : a. peut être libéré au cours de la synthèse d'ADN b. peut être libéré au cours de la synthèse

d'aminoacyl-ARNt c. peut être libéré à partir d'un nucléoside

monophosphate d. comporte 2 liaisons riches en énergie e. comporte une liaison anhydride

4. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui

est (sont) exacte(s). La queue polyA : a. Existe dans tous les ARN b. Est synthétisée par l'ARN polymérase II c. Est synthétisée sans matrice

d. Est synthétisée sans amorce e. S'hybride à un oligodT


qui est (sont) exacte(s). Les liaisons hydrogène : a. Lient entre elles les thymines dans les

dimères de thymine b. Lient certains acides aminés des facteurs de

transcription aux bases de l'ADN c. Sont au nombre de 3 dans les paires de

bases A-T d. De leur nombre dépend la température de

fusion de l'ADN e. Lient entre elles certaines bases de l'ARN


qui est (sont) exacte(s). Les enzymes de restriction :

a. Sont des ribonucléases b. Sont des endonucléases c. Hydrolysent des liaisons phospho-ester d. Hydrolysent les deux brins de l'ADN e. Sont produites par des bactéries


qui est (sont) exacte(s). Au cours de la traduction : a. L'étape d'initiation fait intervenir le facteur TFIID b. L'ARNt-Met est indispensable à l'initiation c. La laison de l'ARNt-Met détermine le cadre de

lecture d. La synthèse d'un ARNt-Met nécessite

l'hydrolyse d'une liaison riche en énergie e. Le recrutement d'un ARNt-Met au site P du

ribosome nécessite l'hydrolyse d'une liaison riche en énergie


qui est (sont) exacte(s). La primase:

a. Est une ARN polymérase b. Nécessite une amorce c. Nécessite une matrice d. Intervient dans la synthèse des télomères e. A une activité exonucléasique

9. Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s). Le mésappariement des bases : a. Peut survenir au cours de la synthèse

d'ADN b. Peut être à l'origine de mutations c. Peut résulter de la forme tautomère des

bases d. Peut être à l'origine de cancers e. Ne peut pas être corrigé par les systèmes de réparation de l'ADN

10. Indiquer parmi les propositions suivantes

celle(s) qui est (sont) exacte(s). TFIIH :

a. Est une hélicase b. Peut séparer les 2 brins de l'ADN c. Fait partie du complexe d'initiation de la

transcription d. Peut intervenir dans la réparation de l'ADN e. Se lie à la boîte TATA



La cholestase familiale est une maladie génétique due à des mutations de gène ABCB11. Le gène ABCB11 codant pour le transporteur hépatique BSEP, - mesure 108 kbp de long - comporte 28 exons - sa séquence codante mesure 3 966 bp

11. Parmi les affirmations suivantes concernant le gène de ABCB11, indiquer celle(s) qui est (sont) exacte(s): a. Il possède 28 introns b. Son ARNm a une longueur ≤ 3 966 b c. Son ADNc a une longueur ≥ 108 kbp d. Son ADNc a une longueur ≥ 3 966 bp e. Il code pour une protéine de 1322 acides aminés

12. La mutation Arg1153Cys, située dans l'exon 26 du

gène ABCB11, entraîne la perte du site de restriction CCG CTC de l'enzyme de restriction BsrBI. Parmi les affirmations suivantes, indiquer celle(s) qui est (sont) exacte(s): a. La mutation Arg1153Cys peut être détectée par

l'analyse de longueur de fragments de restriction b. La mutation Arg1153Cys peut être détectée par

séquençage de l'exon 26 c. La mutation Arg1153Cys peut être détectée par

Southern blot à l'aide d'une sonde spécifique d'allèle

d. La mutation Arg1153Cys est une mutation non sens

e. La mutation Arg1153Cys est une mutation faux sens

13. Une séquence comprenant l'exon 26 (200 pb) et les régions introniques adjacentes de 100 bp en 5' et de 90 bp en 3', est amplifiée par PCR à l'aide d'amorces de 24 bp. Parmi les affirmations suivantes, indiquer celle(s) qui est (sont) exacte(s):

a. Le fragment amplifié sera de 342 bp b. La séquence des amorces a été déterminée à partir

de séquences introniques c. Les amorces s'hybrideront avec l'exon

d. Le fragment amplifié peut être utilisé pour rechercher la mutation Arg1153Cys

e. Le fragment amplifié peut être utilisé pour rechercher des mutations de sites d'épissage

14. La séquence de l'exon 2 contient le codon

initiateur et s'écrit: GGTCGTTGGCTGTGGGTTGCAATTACCATGTCTGA

CTCAGTAATTCTTC...... Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s)

qui est (sont) exacte(s) : a. La séquence initiale de la protéine est Gly-Arg-

Trp-Leu-Trp-Val...... b. La délétion du 3ème nucléotide de l'exon 2

entraîne un décalage du cadre de lecture c. La délétion du 3ème nucléotide de l'exon 2

entraîne un changement de séquence de la protéine

d. La délétion du 3ème nucléotide de l'exon 2 entraîne un changement de taille de la protéine

e. La délétion du 3ème nucléotide de l'exon 2 peut être détectée par séquençage de l'ADNc

15. La délétion 379delA est localisée dans l'exon 5.

Indiquer parmi les propositions suivantes celle(s) qui est (sont) exacte(s) :

a. Cette mutation peut être détectée par analyse de l'ADNc préparé à partir du foie

b. Cette mutation peut être détectée par analyse de l'ADN génomique préparé à partir des cellules circulantes mononucléées

c. Cette mutation entraîne un décalage du cadre de lecture

d. Cette mutation peut être muette e. Cette mutation peut entraîner un changement

de taille de la protéine



ANNEXE I .

CODE GENETIQUE

1er

Nucléotide 2ème

Nucléotide U C A G

3ème Nucléotide

U

Phe Ser Tyr Cys Phe Ser Tyr Cys Leu Ser Stop Stop Leu Ser Stop Trp

U C A G

C

Leu Pro His Arg Leu Pro His Arg Leu Pro Gln Arg Leu Pro Gln Arg

U C A G

A

Ileu Thr Asn Ser Ileu Thr Asn Ser Ileu Thr Lys Arg Met Thr Lys Arg

U C A G

G

Val Ala Asp Gly Val Ala Asp Gly Val Ala Glu Gly Val Ala Glu Gly

U C A G

ANNEXE II. - Codes des acides aminés

A : ala F : phe K : lys P : pro T : thr

C : cys G : gly L : leu Q : gln V : val

D : asp H : his M : met R : arg W : trp

E : glu I : ile N : asn S : ser Y : tyr

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2. Biologie Moléculaire - e-Stagesaristote.datacenter.dsi.upmc.fr/disc/PCEM1/ED/2_BM_2009...de liaison à l’ADN chez les eucaryotes et les procaryotes; il contient dans sa structure