PCEM1 2. Biologie Moléculaire - e- ?· Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire…

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FACULTE DE MEDECINEFACULTE DE MEDECINE

PIERRE & MARIE CURIE PIERRE & MARIE CURIE

PCEM1

CAHIER D'EXERCICESde BIOCHIMIE

2006-2007EDITE PAR LES ENSEIGNANTS DE BIOCHIMIE

2. Biologie

Molculaire

L'tude des acides nucliques

Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Molculaire / 2

Facult de Mdecine 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 ' t u d e d e s a c i d e s n u c l i q u e s

S O M M A I R EPage

1. Structure des acides nucliques . . . . . . . . . . 3

2. Transcription . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3. Traduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

4. Rplication et Rparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5. Altrations du matriel gntique et

Outils de Biologie molculaire . . . . . . . . . 12

6. QCM . . . . . . . . . . 16

7. Annales du concours . . . . . . . . 23

A N N E X E S .

I Code gntique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

II Codes des acides amins . . . . . . . . . . . 28

Image de couverture :Photographie en microscopie lectronique d'une fourche de rplication dficientechez un mutant de levure. Une anomalie lors de la rplication d'ADN serait l'un desmcanismes contribuant l'instabilit gnomique(Science-26 juil 2002 www.sciencemag.org)

Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Molculaire / 3

Facult de Mdecine Pierre & Marie Curie

1. STRUCTURE DES ACIDES NUCLEIQUES

1.1 Structure de lADN

a. Par convention la squence dune molcule dADN est crite dans le sens 5 (gauche) - 3(droite).

Quels sont les groupements chimiques correspondant ces extrmits ?

b. Un chantillon dADN contient 28,9 moles pour 100 dadnine. Quels sont lespourcentages de thymine, guanine et cytosine ? Quelles caractristiques structuralespermettent de diffrencier ces bases ?

c. Est-ce que la proposition suivante est vraie : si la squence dun doxyribonuclotideest p C p T p G p G p A p C , alors sa squence complmentaire est p G p A p C p C pT p G ?

1.2 Soit le fragment d'ADN suivant:

5'ACTTC3'

3'TGAAG5'

a. Par l'intermdiaire de quels atomes et de quel type de liaison cette structure est-ellestabilise?

b. Comment peut-on dnaturer cette molcule?

c. Quel intrt prsente la possibilit de rassocier des simples brins d'ADN entre eux ?

2.TRANSCRIPTION

2.1 Droulement de la transcription dun gne

a. Quelle est la dfinition dun gne ?

b. Quels sont les composants molculaires ncessaires la transcription ?

c. Comment se fait linitiation de la transcription ?

d. Quel est le sens dincorporation des nuclotides dans lARN en cours de synthse ?

e. Quel est le sens de lecture du brin matrice lors de la transcription ? Comment appelle-t-on ce brin matrice ?

f. Montrer comment un signal hormonal peut rguler lexpression dun gne.

2.2 Citer les 3 vnements indispensables la maturation post-transcriptionnelle destranscrits primaires d'ARN conduisant la formation des ARN messagers chez lesEucaryotes. Vous prciserez le droulement chronologique, les tapes ainsi que le rle dechacune de ces modifications nuclaires.

2.3 Complter les propositions suivantes.

a. La synthse dARN, qui est aussi appele ____________________, est un processushautement slectif.

b. La transcription commence quand une molcule d_________________________ se lie unesquence ____________________ sur la double hlice dADN ;

c. L___________________________ transcrit les gnes dont les ARN seront traduits enprotines, l______________________________ synthtise les grands ARN ribosomiques, etl_____________________________ produit une varit dARN stables trs petits.

d. Laddition dun nuclotide G mthyl lextrmit 5 dun transcrit initial forme la___________________ , qui semble protger de la dgradation lARN en longation, et joue unrle important dans linitiation de la synthse protique.

Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Molculaire / 4

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e. Lextrmit 3 de la plupart des transcrits de la polymrase II est dfinie par unemodification, au cours de laquelle le transcrit en longation est cliv un site spcifique, etune _________________ est ajoute lextrmit 3 coupe par une polymrase distincte.

f. Les modifications des extrmits 5 et 3 dune chane dARN terminent la formation du_____________________ .

g. Les squences codantes dARN de chaque ct de lintron sont runies lune lautreaprs que la squence intronique ait t retire ; Cette raction est connue sous le nomd_____________________________ .

h. Les squences consensus aux deux extrmits dun intron sont appeles_______________________ et _____________________.

2.4 Complter les propositions suivantes.

a. Les protines _______________________ stimulent ou inhibent la transcription de certainsgroupes de gnes spcifiques.

b. Le motif de liaison lADN en ________________________ a t retrouv dans des protinesde liaison lADN chez les eucaryotes et les procaryotes; il contient dans sa structure un ouplusieurs ions mtalliques.

c. Le motif ______________________________ est ainsi appel car deux hlices , provenant dechaque monomre, se rejoignent pour former une bobine enroule.

d. Le motif ____________________________ consiste en une courte hlice relie par uneboucle une deuxime hlice , plus longue.

3. TRADUCTION

3.1 Expression du gne de lapolipoprotine ESquence du gne codant pour lApolipoprotine E humaine(allle 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

Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Molculaire / 5

Facult de Mdecine Pierre & Marie Curie

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 squence ci-jointe est celle du gne de l'apolipoprotine E humaine, allle e4. Le derniernuclotide de chaque ligne est numrot sur la droite (n de position).

3.1.1 Certaines parties de cette squences ont t soulignes d'un trait simple; examinezavec soin le dbut et la fin des squences qui sont situes entre ces squencessoulignes : quoi correspondent les squences soulignes ?

3.1.2 Quelles sont les fonctions (rles) des protines qui se fixent en premier sur cegne dans la rgion allant du nuclotide 975 au nuclotide 1046 ?

3.1.3 Quel est le rle du triplet de nuclotides en 1871-1873 ?

3.1.4 Quelle est la traduction de la squence 1847-1913 de ce gne ?

3.1.5 Le nuclotide en position 1913 est un G qui fait partie de la squence traduite :quel est sa position dans le cadre de lecture : N1, N2 ou N3 ?

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

3.1.7 Il existe dans le domaine de l'apolipoprotine E cod par l'exon 4 du gne deuxArginines qui peuvent tre mutes en Cystines par une simple substitution d'unnuclotide : quelle est ces endroits (souligns deux fois), la squence du brinsens du gne mut ?

3.1.8 Quelle sera la longueur aprs transcription et maturation (comprenant l'additionde 1000 AMP du ct 3'-OH) de l'ARN messager de l'apolipoprotine E ?

3.1.9 Quel est le rle du codon (soulign deux fois) TGA en 4496 ?

3.1.10 Quels sont les numros des nuclotides de la bote de polyadnylation ?

3.1.11 La scrtion de la protine hors des cellules ncessite l'hydrolyse d'un peptide de18 acides amins du ct N-terminal. Quel est le rle de ce peptide ?

3.1.12 De combien d'acides amins se compose l'apolipoprotine E mature ?

Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Molculaire / 6

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3.2 Soit le schma ci-contre reprsentant un ARNt (avec son anticodon).

a. Quel est le nom de l'acide amin transport par cet ARNt ?

b. Quel est le nom du nuclotide situ l'extrmit 3' de cet ARNt ?

c. Par quel type de liaison l'acide amin sera-t-il li cet ARNt ?

3.3 Combien de liaisons phosphates riches en nergie sont consommesdans la synthse d'une protine de 75 rsidus dacide amin ?

Justifiez votr...

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