cahier d'exercice4

http://www.chusa.jussieu.fr/disc/bio_cell

FACULTE DE MEDECINEFACULTE DE MEDECINE

PIERRE & MARIE CURIE PIERRE & MARIE CURIE

PCEM1

CAHIER D'EXERCICESde BIOCHIMIE

2005-2006EDITE PAR LES ENSEIGNANTS DE BIOCHIMIE

4. Biologie

Moléculaire

L'étude des acides nucléiques

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

Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie

CAHIER D'EXERCICES POUR PCEM1

BIOCHIMIE

I V . 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 EPage

1. Structure des acides nucléiques . . . . . . . . . … … … … . 3

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

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

4. Réplication et Réparation . . . . . . . . . . … . . . . . . . . . 11

5. Altérations du matériel génétique et

Outils de Biologie moléculaire . . . . . . … … … . . . 12

6. QCM … … … … … … … … … … . . . . . . . … … … . . . 17

7. Annales du concours… … … … … … . . . . . . . … … … . . 25

A N N E X E S .

I • Code génétique . . . . . . . . . . . . . . . . … … … . . . . . 28

II • Codes des acides aminés . . . . . . … … … . . . . . 28

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



1. STRUCTURE DES ACIDES NUCLEIQUES

1.1 Structure de l’ADN

a. Par convention la séquence 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 28,9 moles pour 100 d’adénine. Quels sont lespourcentages de thymine, guanine et cytosine ? Quelles caractéristiques structuralespermettent de différencier ces bases ?

c. Est-ce que la proposition suivante est vraie : « si la séquence d’un déoxyribonucléotideest 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 pT p G » ?

1.2 Soit le fragment d'ADN suivant:

5'ACTTC3'

3'TGAAG5'

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

b. Comment peut-on dénaturer cette molécule?

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

2. TRANSCRIPTION

2.1 Déroulement de la transcription d’un gène

a. Quelle est la définition d’un gène ?

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

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

d. Quel est le sens de lecture de l’ADN lors de l’élongation ?

e. Montrer comment un signal hormonal peut réguler l’expression d’un gène.

2.2 Citer les 3 évènements indispensables à la maturation post-transcriptionnelle destranscrits primaires d'ARN conduisant à la formation des ARN messagers chez lesEucaryotes. Vous préciserez le déroulement chronologique, les étapes ainsi que le rôle dechacune de ces modifications nucléaires.

2.3 Compléter les propositions suivantes.

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

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

c. L’___________________________ transcrit les gènes dont les ARN seront traduits enprotéines, l’______________________________ synthétise les grands ARN ribosomiques, etl’_____________________________ 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 unrôle important dans l’initiation de la synthèse protéique.

e. L’extrémité 3’ de la plupart des transcrits de la polymérase II est définie par unemodification, au cours de laquelle le transcrit en élongation est clivé à un site spécifique, etune _________________ 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’autreaprès que la séquence intronique ait été retirée ; Cette réaction est connue sous le nomd’_____________________________ .

h. Les séquences conservées aux deux extrémités d’un intron sont appelées_______________________ et _____________________.


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

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

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

d. Le motif ____________________________ consiste en une courte hélice reliée par une

boucle à une deuxième hélice , plus longue.

3. TRADUCTION

3.1 Expression du gène de l’apolipoprotéine ESéquence 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 gène de l'apolipoprotéine E humaine, allèle e4. Le derniernucléotide de chaque ligne est numéroté sur la droite (n° de position).

3.1.1 Certaines parties de cette séquences ont été soulignées d'un trait simple; examinezavec soin le début et la fin des séquences qui sont situées entre ces séquencessoulignées : à quoi correspondent les séquences soulignées ?

3.1.2 Quelles sont les fonctions (rôles) des protéines qui se fixent en premier sur cegène 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 :quel 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 :quel 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 deuxArginines qui peuvent être mutées en Cystéines par une simple substitution d'unnucléotide : quelle est à ces endroits (soulignés deux fois), la séquence du brinsens du gène muté ?

3.1.8 Quelle sera la longueur après transcription et maturation (comprenant l'additionde 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 4495

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 est suivie de l'hydrolyse d'un peptidede 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 Combien de liaisons phosphates riches en énergie sont consomméesdans la synthèse d'une protéine de 75 résidus d’acide aminé ?

Commenter votre réponse.

3.4.

3.4.1 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’uneprotéine :

- déterminez quel est le brin matrice (justifiez votre réponse) et écrivez la séquence del’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 étéremplacée par une adénine.

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 ?

3.4.2 Le code génétique est dit redondant ou dégénéré.

Comment s’exprime cette dégénérescence et quelle remarque peut-on faire à sonsujet ?

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

3.4.4 Quels sont les différents types d’ARN matures présents dans une celluleeucaryote ? Précisez en 2 lignes maximum (pour chaque type) leur fonctionrespective.

3.5 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 sepropose 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 basesentièrement contenu dans la partie traduite du gène spo II G de la bactérie Bacillussubtilis.

5’P1 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

3.5.1 Le sens de transcription

a. Sachant que la séquence donnée est celle du brin sens, indiquer par une flèche sur laséquence 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

3.5.2 Le cadre de lecture

a. Théoriquement l’information génétique portée par l’ARNm peut être traduite de troisfaçons différentes. Pourquoi ?

b. Donner dans le tableau I ci-dessous les différentes séquences prises par les troiscodons 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 séquenceétudiée. Dans chaque cas encadrer les codons stop.

1er CADRE DE LECTURE POTENTIEL1 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 G41 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 T81 91 101 111




2ème CADRE DE LECTURE POTENTIEL1 11 21 31




3ème CADRE DE LECTURE POTENTIEL1 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’unfragment d’ADN que l’on sait être interne à un gène, il est possible, au moins en théorie dedéterminer le sens de la transcription. Comment ?

3.5.3 L’enchaînement des acides aminés

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

1 11 111

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

b. Donner dans le tableau II la composition en acides aminés du fragment protéiqueanalysé.

TABLEAU II

Acide aminé Nombre Acide aminé Nombre

ala Alanine leu Leucine

arg Arginine lys Lysine

asn Asparagine met Méthionine

asp Acide Aspartique phe Phénylalanine

cys Cystéine pro Proline

gln Glutamine ser Sérine

glu Acide Glutamique thr Thréonine

gly Glycocolle trp Tryptophane

his Histidine tyr Tyrosine

ile Isoleucine val Valine

3.5.4 Une propriété biologique de la protéine

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



3.5.5 Les nucléotides modifiés chez quelques mutants.

Cette protéine peut-être purifiée à partir de la souche sauvage et de 3 mutants affectés dansle gène spo II G. Elle est soumise à une électrophorèse en conditions non dénaturantes;dans ces conditions la migration s’effectue selon la charge électrique.

a. Quel nucléotide doit-on trouver en position 71 chez les mutants pour obtenir les profilsd’électrophorèse présentés dans le figure I ?

FIGURE I

Sauvage Mutant 1 Mutant 2 Mutant 3

+

- +

Nucléotide G

n°71

3.5.6 En résumé :

Le tableau III concerne 18 des 120 nucléotides de la séquence

TABLEAU III

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 III.

c. Schématiser par un trait la chaîne polypeptidique en l’orientant et en donnant laposition relative des acides aminés déterminés.



3.6 TRADUCTION

3.6.1 Compléter directement sur le schéma ci-dessous (Figure 1) les légendes qui doivent

indiquer :

- l e s s o u s - u n i t é s

r ibosomales e t l e

principal type d’ARN

ribosomal (ARNr) dont

elles sont constituées

- les sites de fixation

peptidique (site P) et

acide aminé (site A) duribosome

- les molécules d’ARN

messager (A R N m ) et

d’ARN de transfert

(ARNt)- les extrémités N -

t e r m i n a l e et C -terminale de la chaîne

peptidique en cours de

synthèse

3.6.2 Ajouter directement sur le schéma ci-dessous (Figure 2)

- le résidu 7-méthylguanosine

t r i p h o s p h a t e ( 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.

3.6.3 - 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.

3.6.4 - 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 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 ?

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

apparaissent dans la séquence nucléotidique de l’ARN messager.



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

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 :

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 . Après une périoded’incubation, le mélange est traité à l’acide trichloracétique qui précipite l’ADN et laisse ensolution 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 ou qui avait été marqué ?

c. Dans la chaîne synthétisée de manière continue suivante, où est l’erreur ? Comment cetteerreur 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 Quelles sont les caractéristiques principales de la télomérase?


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

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

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

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

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

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

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



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

k. Chez les bactéries et les levures, comme chez plusieurs virus infectant les celluleseucaryotes, on a montré que les fourches de réplication se forment au niveau de séquencesparticulières de l’ADN appelées__________________

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


a. La plupart des modifications spontanées de l’ADN sont rapidement éliminées par unprocessus de correction appelé la _____________________ ; il est exceptionnel que lesmécanismes de maintenance échouent, et permettent une modification de séquencepermanente, qui est appelée une ______________________.

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

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

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

5. ALTERATIONS DU MATERIEL GENETIQUE ET

OUTILS DE BIOLOGIE MOLECULAIRE

5.1 Compléter la séquence palindromique :

A G A T ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ?

5.2 Etablir une séquence d'acide nucléique sur laquelle une endonucléase de restriction seraactive.

Si cette séquence était présente dans l'ADN d'une bactérie, serait-elle systématiquementcoupée par l'endonucléase correspondante?

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

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

b. Soit représenté ci-dessous sur la ligne, un segment d'ADN monobrin. Son séquençage esteffectué par la technique de Sanger, avec une amorce XY. En examinant le schémareprésentant une partie de l'autoradiogrmme 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

sens demigration



5.4 Diagnostic d'une maladie génétique

5.4.1- Au cours de l’exploration d’une famille atteinte d’hypercalcémie hypocalciuriquefamiliale, des mutations inactivatrices du récepteur sensible au calcium, (responsablesd’une augmentation du niveau decalcémie à partir duquel la sécrétion dePTH et la réabsorption du calcium par letubule rénal sont inhibées) ont étémises en évidence par la technique deséquençage de Sanger chez un sujetatteint de la maladie.

a. En comparant les gels deséquence ci-contre d’un sujetnormal et d’un patient atteint,dites où est située la mutation?

b. De quel type est-elle ?

c. Quel est le mode probable detransmission de cette maladie ?

5.4.2 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 et son intérêt par rapport au southernblot ?

b. Avec la séquence mutée apparait un site supplémentaire de digestion par l’enzyme derestriction BslI qui coupe le palindrome (imparfait) suivant :

5’ CCnnnnn/nnGG 3’

n= nucléotide indéterminé

"/"= site de coupure.

L’amplification par PCR del’exon concerné du gène durécepteur du calcium, conduit àl’obtention d’un fragment de 504paires de bases. Ce fragment estsoumis ensuite à une digestionpar BslI qui génère différentstypes de fragments (cf. schéma).

Sur l’arbre généalogique ci-contreest représenté le résultat de lamigration sur gel d’agarose de ceproduit de PCR, non digéré puisdigéré par BslI, issu del ’ampl i f icat ion de l ’ADNgénomique des individus A, B, Cet D.

Lesquels de ces sujetsprésentent la mutation ?

Fragment d’ADN 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 :

615 bp

492 bp

369 bp

246 bp

123 bp

A

B C

D



5.5 Vous voulez étudier un fragment d'ADN de 536 paires de base correspondant à la régionrégulatrice située en amont (5') du gène de votre protéine favorite. Cette séquence est lasuivante :

Brin sens :5' GATTCAGGAGATTCACAC - - 500 nucléotides - - TCGGTACAGCTATACAGG 3'Brin antisens:3' CTAAGTCCTCTAAGTGTG - - 500 nucléotides - - AGCCATGTCGATATGTCC 5'

5.5.1 Parmi les 8 amorces suivantes quelles sont les 2 amorces (à désigner par leurslettres) 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'

5.5.2 Décrire brièvement mais précisément les différents ingrédients requis et le principede base de cette méthode de PCR.

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

5.6 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 dupremier 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 decerveau, on observe surtout des bandes très faibles et diffuses, de plus haut poidsmoléculaire qu'en partant d'ARN cytosolique. A quoi correspondent-elles ?

5.7 La question porte sur un gène codant une protéine humaine synthétisée exclusivement par

le foie.

Vous devez étudier un segment d’ADN codant de ce gène, dont la séquence la plusfréquente dans la population générale est la suivante :

5’ ACT AAG GCA AAA TTC CGA GAG GCC CTA GAA GAT ACA CGA 3’

La première étape de l’étude va consister à amplifier, à partir de l’ADN génomique, latotalité de ce segment par PCR (Réaction de Polymérisation en Chaîne).

5.7.1 Pouvez-vous utiliser indifféremment l’ADN extrait de cellules sanguines, de la peau,

du foie ou d’autres tissus pour cette étude ?

5.7.2 Vous devez synthétiser des amorces oligonucléotidiques dont la longueur vous est

imposée : chacune d’elles doit comporter 9 nucléotides.

Compte tenu de cet impératif, donnez la séquence de chacune des amorces.

Sens demigration



5.7.3 Outre l’ADN génomique et les amorces oligonucléotidiques, vous devrez ajouter au

milieu de la réaction, une enzyme et les molécules précurseurs nécessaires à la

synthèse d’ADN.

• Citez le nom de l’enzyme.

• Citez le terme générique qui désigne l’ensemble des molécules précurseurs

nécessaires à la synthèse d’ADN .

5.7.4 Décrivez en une phrase chacune des 3 étapes qui se répète à chaque cycle de PCR :

5.7.5 Un polymorphisme de restriction Hae III bi-allélique de ce gène, résulte d’une

substitution C T qui fait disparaître le site de restriction Hae III (GGCC) dans

l’ADN de 5 % des sujets, comme cela est schématisé ci-dessous :

Pour étudier ce polymor-

phisme, le fragment

amplifié par PCR est

soumis à une digestion

enzymatique par Hae III,

p u i s à u n e

électrophorèse.

Sachant que l’enzyme HaeIII coupe sans décalage l’ADN double brin entre GG et CC,

indiquez quels sont le nombre et la taille du ou des fragments obtenus par

électrophorèse, chez chacun des trois sujets suivants:

• Homozygote pour la version allélique fréquente.

• Homozygote pour la version allélique rare.

• Hétérozygote.

5.7.6 Existe-t-il des différences dans la séquence protéique correspondant à ce segment

d’ADN (dont les codons sont représentés sur la figure) entre les 3 sujets ?

Comment qualifiez-vous dans ce cas, la substitution C T ?

5.7.7 Chez un sujet donné la même séquence correspondant à ce segment d’ADN, pourra-t-elle être détectée

• dans une préparation d’ADN complémentaire de son foie?

• dans une préparation d’ADN complémentaire de ses cellules sanguines?

Justifiez vos réponses.

5.8

Ci-dessous est représenté un gène de ménage (dont l’expression est, par définition, ubiquitaire)qui code une enzyme humaine E.

5.8.1. Combien ce gène comporte d’introns ?

5.8.2. Si la taille de chaque intron est de 10 kpb, et celle du promoteur de 100 pb, quelle est,

sans compter d’autres séquences régulatrices éventuelles, la taille du gène ?

5.8.3. Si tous les exons sont conservés au cours de l’épissage, quelle sera, sans compter lacoiffe et la queue poly A, la taille du transcrit primaire et la taille de l’ARN messager ?



5.8.4. En adoptant la même représentation que celle du gène de l’enzyme E, représentez lastructure du transcrit primaire, celle de l’ARNm et celle d’un ARNm qui résulteraitd’un épissage alternatif de votre choix ?

Pour chacune des trois molécules, positionnez s’il y lieu, la coiffe et la queue polyA, enabrégé.

5.8.5. a) Quel est le nom de la molécule complète qui constitue la coiffe ?

b) Quel est le nom de chacune des molécules simples qui composent la coiffe ?

c) Citez deux fonctions de la coiffe

5.8.6. Que signifie polyA ?

5.8.7. Quelle est la taille totale des séquences codantes du gène qui code l’enzyme E ?

5.8.8. Quel est le nombre d’acides aminés de l’enzyme E ?

5.8.9. Compte tenu des éléments dont vous disposez sur le schéma, quelle est la séquenced’acides aminés en N-et en C-terminal de la protéine ?

5.8.10. Une paire d’amorces correspondant aux deux séquences nucléotidiques indiquées surle schéma, est utilisée pour réaliser une amplification par PCR, d’ADN complémentaire

(ADNc).

a) Pouvez-vous utiliser l’ADNc de n’importe quel tissu de l’organisme (entourez)

Justifiez en une phrase votre réponse

Quelle est la taille attendue du fragment amplifié ?

b) Pour réaliser la PCR, quels sont les réactifs que vous devez ajouter au milieu qui contientdéjà l’ADNc à amplifier et les amorces ?

c) Combien de températures différentes utiliserez-vous pour chaque cycle de PCR ?

5.8.11. Vous analysez la séquence de l’extrémité 3’ dupremier exon par méthode enzymatique. Vous disposez

pour cela de l’ADN complémentaire et d’une amorce

simple brin ATg gCA

a) Indiquez le nom complet et le nom abrégé (entreparenthèses), du nucléotide spécifique qui a été utilisé

pour réaliser la réaction de séquençage dont le produit a

été déposé dans chacun des 4 puits du gel

d’électrophorèse représenté ci-dessous (voir b)

b) Représentez l’emplacement attendu des bandes sur legel d’électrophorèse (en noircissant les cases

correspondantes)

5.9. Un gène de 10 kilobases (Kb) a subi une mutation au niveau d’un seul nucléotide :remplacement d’une cytosine par une guanine. On cherche à identifier la mutation ensoumettant le gène normal et le gène muté à l’action d’une série d’ endonucléases derestriction (étudiées indépendamment). Après électrophorèse en gel d’agarose, onobtient les résultats suivants exprimés en kb

(précision de la méthode + 0,05 kb)

Enzyme utilisée Spécificité Gène normal Gène muté

EcoR I GAATTC 7,4+2,6 7,4+2,6

Bgl II AGATCT 10 10

Pst I CTGCAG 6+4 10

Sac I GAGCTC 10 6+4

a- Quelles sont vos conclusions en ce qui concerne l’effet de chaque enzyme surchaque gène ?

b- A la lumière de ces conclusions, reconstituez une séquence de 9 nucléotides enprécisant le siège de la mutation.



6. QCM

1. Structure des acides nucléiques

1 Un nucléotide, compris dans la structure d’un

acide ribonucléique a tous les caractères suivantssauf un, indiquer lequel :

a. Il contient toujours des atomes de carbone,d’hydrogène, d’oxygène, de phosphore et d’azoteb. Il contient trois fonctions acides dont deuxestérifiéesc. Il contient une liaison N-osidiqued. Il contient une base azotée, purine ou

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

2 Dans la structure d’un ADN normal, toutes lesstructures ci-contre existent, sauf une,indiquer laquelle :

a. d.b. e.

c

3 Dans la structure du fragment d'ADN représentépar la séquence A C T C , il y a toutes lesliaisons, fonctions, molécules simples ougroupes d'atomes suivants, sauf un, indiquerlequel :

a. Quatre liaisons N-osidiques

b. Quatre ß-D-ribosesc. Un noyau purined. Trois fonctions amine primaire librese. Deux cytidines

4 Dans l'ADN, indiquez le ou les couple(s) detrinucléotide(s) complémentaire(s) en tenantcompte 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

5 Dans l'ADN, quelles sont les propositionsjustes

a.Les bases G et C sont appariées par deuxliaisons hydrogènes. b.Les bases pyrimidiques sont appariées entreelles.

c. Le désoxyribose correspond à une moléculede ribose dans laquelle le OH en position 3' estremplacée par un H.

d. Dans une molécule d'ADN, le caractèrepolyanionique est dû à l’ionisation du résiduphosphate.

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

6 Toutes les affirmations concernant lastructure de l’ADN, ci-dessous sont vraies

sauf une, indiquer laquelle : a. Les molécules d’ADN sont formées de 2chaînes anti-parallèles. b. Les bases azotées liées 2 à 2 par desliaisons hydrogènes sont tournées versl’extérieur c. Les bases azotées sont parallèles entre elles,leurs noyaux empilés comme des assiettes.

d. Les désoxyriboses et les phosphates setrouvent à l’extérieur de la molécule d’ADN.

e. Chaque nucléosome est constitué d’unfragment d’ADN de 145 nucléotides et de 8molécules d’Histones.

7 La base azotée représentée ci-dessous

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 ladouble hélice d’ADN e. peut être méthylée dans l’ADN génomique

8 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

O-

P

O

O-

O P O

O-

O

P

O

O-

O CH2

O

OH OH

N

N

N

N

NH2



2. Transcription

1 Un épissage alternatif à partir du site donneur de l’intron 2 dans un gène à 7 exons peut aboutir à tous lesmessagers suivants, sauf un, indiquer lequel:

2 Parmi les propositions suivantes concernant laséquence de tous les ARN messagers,lesquelles sont exactes

a. elle débute par un codon AUG

b. elle se termine par un site de polyadénylation

c. elle est formée exclusivement d'une séquence

codant une protéine

d. elle possède à son extrémité 5' une co iffe

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

3 Parmi les propositions suivantes sur latranscription certaines sont exactes,lesquelles?

a. la transcription ne concerne que la productiondes ARN messagers

b. la transcription des ARN de transfert estréalisée par l'ARN polymérase III c. la transcription utilise toujours les 2 brins dugène comme matrice, ce qui permet la productionde 2 molécules d'ARN messager différentes d. la transcription nécessite l'ouverture del'hélice d'ADN e. seuls les exons sont transcrits

4 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’uncomplexe de facteurs généraux de transcription surle site promoteur du gène

c. l’initiation de la transcription par l’ARN

polymérase II n’est pas influencée par l’état decondensation de la chromatine

d. les séquences d’ADN régulatrices peuvent êtreséparées du promoteur par plusieurs milliers depaires de nucléotides

e.les facteurs de transcription peuvent se lier auxséquences d’ADN régulatrices par l’intermédiairede liaisons hydrogène

5 L’ARN messager chez les eucaryotesa.possède une séquence complémentaire du brincodant 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

6 Le facteur TFIIDa. 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 promoteurdes gènes.d. se lie à une séquence d’ADN qui peut êtrelocalisée à plusieurs milliers de paires denucléotides du site d’initiation de la transcription.e. se lie à l’ADN par l’intermédiaire de son petitsillon.

7 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-méthylguanosinetriphosphate en 5’e. ont toujours au moins un codon AUG

8 Un exon a. est retrouvé sous forme de séquence d'ARN

dans l'ARN messager. b. est une séquence d'ADN obligatoirement

codante. c. est une séquence d'ADN présente en dehorsdes gènes. d. est un domaine protéique particulier del'enveloppe de certains virus. e. code pour un nombre entier d'acides aminés.

9 La transcription d'un gène codant une protéine

a. a lieu sur les ribosomes. b. met en jeu l'ARN polymérase II. c. u t i l i se des désoxyr ibonuc léo t idestriphosphates. d. a lieu sur les deux brins. e. fait intervenir la fixation de facteurstranscriptionnels sur le promoteur.

Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 19


10 Transcription d'un gène par l'ARN polymérase II a. On appelle "région promotrice" l'ensembledes séquences d'ADN situées immédiatement en

amont du site d'initiation de la transcription etcontrôlant la transcription. b. Un même gène peut donner deux protéinesdifférentes selon le tissu où il est transcrit. c. les séquences stimulatrices ou "enhancers"peuvent agir en trans. d. les séquences stimulatrices ou "enhancers"peuvent être situées dans un intron.

e. les séquences stimulatrices ou "enhancers"peuvent être situées à plusieurs centaines depaires de bases en 5' d'un gène.

11 Parmi les propositions concernant les ARNmessagers des eucaryotes

a. Leur biosynthèse est sous le contrôle defacteurs TFII

b. Ils sont codés par des gènes dont lepromoteur est situé à l'intérieur de la régiontranscrite. c. L'excision des introns se fait dans lecytoplasme après fixation du pré-ARNm sur leribosome. d. Au cours de l'excision-épissage se crée uneliaison 2'-5' phosphodiester.

e. La séquence poly A n'est pas traduite .

12 Toutes les affirmations concernant latranscription ci-dessous sont vraies sauf une,laquelle

a. Le brin sens est le brin sur lequel la boîteTATA est du côté 3 ‘ de la boîte CAATb. L’ARN polymérase I synthétise les ARNribosomiques 28S, 18S et 5,8S

c. L’ARN polymérase II synthétise les ARNmessagersd. Les séquences cis-régulatrices sont reconnuespar des facteurs protéiques transrégulateursayant des effets sur la vitesse de transcriptione. L’excision-épissage est une étape de lamaturation des transcrits primaires où les exonssont coupés de la structure primaire et les introns

liés les uns à la suite des autres

13 Le transcrit primaire du gène de la lipoprotéine-lipase comprend toutes les séquences oustructures suivantes, sauf une, indiquer laquelle a. Boîte TATA. b. Site donneur de l’intron 1. c. Codon de la Méthionine.

d. A du branchement. e. Boîte AAUAAA de polyadénylation.

14 Le promoteur du gène de l’apolipoprotéine A-IIcontient toutes les séquences suivantes, saufune, indiquer laquelle a. TGACTCA où vient se fixer un facteur trans-

régulateur de la famille AP-1

b. ATG où vient se fixer le tARN de la méthionine c. GGCCC où vient se fixer la protéine Sp1 d. TATA où vient se fixer la TATA binding protein e. CATCCAT où vient se fixer la CAAT binding

protein

15 Au cours de la transcription, toutes les espèceschimiques suivantes ont un rôle à jouer sauf une,indiquer laquelle :

a. RNA polymérase II b. ribonucléotides c. désoxy- thymidine triphosphate (dTTP) d. protéine liant la boîte TATA (TBP) e. guanosine triphosphate

16 Les propriétés suivantes sont toutes en accordavec la définition des exons et des introns chez

les Eucaryotes, sauf une, indiquer laquelle : a. l’exon est une séquence de nucléotides b. l’intron est compris entre 5’GT (site donneur) et

AG 3’ (site receveur) 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

17 Au cours de la transcription d’un gène actif en

période de jeûne, les facteurs suivantss’unissent deux à deux comme indiqué, saufdans un cas, indiquer lequel :

a.Le récepteur des glucocorticoïdes + le cortisolavec le Glucocorticoid Responsive Element (GRE)

b. La RNA polymérase II avec le brin sens dugène à transcrire

c. Une adénine du brin antisens avec un uraciledu transcrit primaire

d. Une sous-unité de la protéine TFIID avec laséquence TATA du promoteur

e. Un nucléotide triphosphate avec l’extrémité3’OH terminale du transcrit en cours de synthèse

18 La fin de la transcription est le résultat de tousles évènements suivants sauf un, indiquerlequel : a. l’ARN polymérase (RNA polymerase) a

synthétisé un ARN contenant la séquence

AAUAAA b. l’ARN polymérase (RNA polymerase) s'est

dissociée de l’ADN c. l’ARN polymérase (RNA polymerase) a lu la

séquence TTATTT sur le brin antisens du gènetranscrit

d. l’ARN polymérase (RNA polymérase) a reconnuun codon de terminaison

e. l’ARN polymérase (RNA polymerase) ne

synthétise plus de liaisons et le transcrit primaireest coupé à son extrémité 3’OH terminale

19 L’ARN messager mature a passé par toutes lesétapes suivantes après la transcription, sauf une,indiquer laquelle : a. Le premier nucléotide de l’exon 3 a été

hydrolysé de sa liaison avec le site donneur del’intron 2 b. Il a traversé la membrane nucléaire

c. Son extrémité 3’-OH a été allongée de plus de1000 nucléotides d. Son extrémité 5’-phosphate a été complètée

d’un nucléotide e. Sa séquence codante est devenue unique et

continue



3. Traduction

1 Au cours du cycle d’initiationde la traduction, toutes lesliaisons suivantes sontessentielles pour déterminerle cadre de lecture exact,sauf une, indiquer laquelle : a. Fixation d’un Met-ARNtMet

dans le site peptidique b. Liaison du l’uracile du

codon AUG avec le deuxièmenucléotide de l’anticodon c. Liaison de la guanine du

codon AUG avec le troisièmenucléotide de l’anticodon d. Présence des trois

nucléotides suivants (en 3’ ducodon AUG) dans le site acide aminé du ribosome e. Liaison du fragment 5’-non-codant de l’ARNm

avec les ARNr et protéines du ribosome

2 La lysyl-tRNA synthétase reconnaît spécifi-quement tous les ligands suivants, sauf un,indiquer lequel : a. ARNt dont la boucle centrale porte l’anticodon

UUU b. ATP

c. ion Mg++

d. Lysine e. ARNt dont la boucle centrale porte l’anticodon

AAA

3 La tryptophanyl-tRNA synthétase possède toutes lespropriétés suivantes sauf une, indiquer laquelle : a. elle possède un site de liaison spécifique du

tryptophane b. elle reçoit de l’énergie lors de l’hydrolyse de

l’ATP

c. elle transfère spécifiquement le tryptophane surle peptide au cours de la traduction d. elle active le tryptophane en le liant à un ARNt e. elle n’est active qu’en présence d’un ARN

comprenant deux séquences 5’CCA 3’, à deuxendroits différents de sa structure primaire

4 Toutes les liaisons suivantes sont hydrolysées ou

rompues au cours de l’élongation d’une protéine,à chaque acide aminé incorporé, sauf une,indiquer laquelle : 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 dela translocation du messager

c. Liaisons hydrogène entre l’anticodon de l’ARNtdevenu libre du site peptidique et le codon del’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 fonctionamine de l’acide aminé incorporé

5 Au cours de l’élongation, du début d’une protéine,un ribosome se trouve successivement dans lesdeux états ci-dessous

a. site P : ARNt~Val-COOH;site A : ARNt~Leu-Phe-Leu-Ala-Met-NH2

b. site P : ARNt non chargé ;site A : ARNt~Val- Met -Ala- Leu-Phe-Leu -NH2

c. site P : ARNt~Val- NH2;

site A : ARNt~Leu-Phe-Leu-Ala-Met -COOHd. site P : ARNt non chargé;

site A : ARNt~Val-Leu-Phe-Leu-Ala-Met-NH2

e. site P : ARNt~Val-Leu-Phe-Leu-Ala-Met- NH2; site A : ARNt non chargé

6 Au cours de la traduction de l'extrémité 5'-terminale d'un messager dans un polyribosomelié, une ribonucléoprotéine du cytoplasme(Signal Recognition Particle = SRP) provoquetous les effets suivants, sauf un, indiquer lequel

a. Transport et fixation du ribosome sur laribophorine b. Arrêt de l'élongation de la protéine traduite c. Liaison spécifique de cette ribonucléoprotéine

avec un récepteur du reticulum endoplasmique. d. Synthèse d'un chaînon d'acides aminés

hydrophobes à l'extrémité NH2-terminale de laprotéine traduite.

e. Liaison spécifique de cette ribonucléo-protéineavec les acides aminés hydrophobes de l'extrémitéNH2-terminale de la protéine traduite.

7 L'incorporation d'un acide aminé libre comme laleucine, dans la structure primaire d'uneprotéine en cours d'élongation requiertl'hydrolyse des liaisons riches en énergie

suivantes, sauf une, indiquer laquelle :a. ATP AMP + pyrophosphate

b. peptidyl-tARN tARN + peptide transféré sur la

leucine

c. GTP-eEF1 GDP-eEF1

d. GTP GDP + phosphate

e. ATP ADP + phosphate

8 Le méthionyl-ARNta. est nécessaire à l’initiation de la traductionb. comprend l’ARNt dont l’anticodon est 5’ CAU 3’c. est synthétisé par une réaction enzymatiquecouplée à l’hydrolyse de 4 liaisons riches enénergie

d. est synthétisée par une aminoacyl-ARNtsynthétase spécifique de la méthioninee. comporte une liaison ester riche en énergienécessaire à la formation d’une liaison peptidiqueentre la méthionine et un autre acide aminé



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

la celluleb. sont au nombre de 20c. chacun d’entre eux se lie à un seul aminéd. chacun d’entre eux se lie à un seul codone. se lient aux acides aminés par l’intermédiaired’une liaison riche en énergie

10 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 lescodons de l'acide glutamique GAA et GAG? a. CUU b. CUC c. UUC c. TTC c. CTC

11 Indiquez la ou les propositions exactes

a. La fixation du complexe acide aminé ARNtsur l'ARN messager se fait par l'acide aminé. b. Il existe trois triplets différents codant la fin dela synthèse d'une chaîne peptidique. c. Le codon initiateur de la traduction codetoujours pour la méthionine. d. Chez les eucaryotes, la transcription et latraduction ont lieu dans le même compartimentcellulaire.

e. La transcription d'un gène se fait dans le sens5' -------> 3'.

12 Parmi les codons suivants quels sont les 2 quicorrespondent au codon d'initiation de latraduction d'une part et à l'un des codons determinaison de chaîne protéique d'autre part?

a. AUC

b. AUG c. UAG d. GAU e. UAC

13 La séquence nucléotidique de l'anticodon d'unARNt est 5' -CCU - 3' quelle est dans la

séquence suivante d'un ARN messager le tripletnucléotidique qui pourra s'apparier àl'anticodon?

a. d. b. e. c.

14 Synthèse protéique : a. La synthèse protéique débute par l'aa Nterminal et se termine par l'aa C terminal

b. Les acides aminés sont activés par uneliaison ester aux molécules d'ARN tc.La terminaison d'une synthèse protéiquerequiert la liaison d'un t RNA terminateurs à uncodon stop du mRNA d. On trouve de la thymine dans la majorité destRNA

e. La mobilisation du peptidyl-tRNA du site A au

site P sur le ribosome est rendue possible par

l'hydrolyse de L'ATP

15 Toutes les affirmations concernant la traductionci-dessous sont vraies sauf une, laquelle

a. L’ARN messager mature est toujours traduitdans sa totalité b. Le codon de terminaison de la traduction estUGAc. Le code génétique est fondé sur des mots de 3lettres 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 incorporésdans la protéine.

16. Toutes les affirmations concernant latraduction ci-dessous sont vraies sauf une,laquelle

a. Le signal peptide est un peptide d’adressagesitué à l’extrémité NH2-terminale des protéines à

excréter b. L’acylation du peptide néosynthétisé est unemodification post– transcriptionnelle du peptide

c. Le ribosome catalyse le transfert du peptidesitué sur l’ARNt du site P sur la fonction amine del’acide aminé de l’ARNt du site A. Il utilisel’énergie de la liaison riche en énergie entre lepeptide et l’ARNt du site P

d. Le complexe ribosomique qui se dissocie del’ARN messager, nécessite un cofacteur eRFlorsque le site A se trouve en regard d’un codonnon sens

e. La séquence 5’ non traduite de l’ARN messager

est reconnue par des cofacteurs eIF4A, eIF4B eteIF4F qui s’y fixent

4. Réplication et réparation

1 La DNA-polymérase a toutes les activitéssuivantes au cours de la réplication d'unfragment de chromosome sauf une, indiquerlaquelle :

a. elle ajoute un nucléotide en liant son phosphateà la fonction alcool en 3' d'un brin d'ADN qu'ellesynthétise

b. elle hydrolyse les amorces du brin "retardé" encommençant par leur côté 5'

c. elle ajoute un nucléotide en liant sa fonctionalcool en 3' au phosphate 5' terminal d'un brind'ADN qu'elle synthétise

d. elle hydrolyse l'ARN des amorces du brin"avancé" en commençant par leur côté 5'

e. elle ajoute un nucléotide en liant le phosphate àla fonction alcool en 3' d'une amorce d'ARN crééepar la DNA-primase



2 La synthèse du brin retardé par l'ADN polymérasese distingue de celle du brin rapide par toutes lesdifférences suivantes, sauf une, indiquer

laquelle :a. elle consomme moins de désoxyribo-nucléosides triphosphatesb. elle fait intervenir beaucoup plus souvent lesenzymes ADN-primase et ADN-ligasec. elle engendre la production des fragmentsd'Okazakid. elle fait appel à des amorces plus nombreuses

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

3 L'ADN polymérase humaine est capable de toutesles activités enzymatiques suivantes, sauf une,indiquer laquelle :

a.Condensation du phosphate d'un désoxyribo-nucléotide sur la fonction 3' alcool libre d'un brin

d'ADN hybridé à un autre brin servant de modèleb. Hydrolyse de la liaison anhydride entre lepremier et les deux autres phosphates d'undésoxyribonucléoside triphosphatec. Condensation du phosphate du désoxyribo-nucléotide 5' initial d'un brin d'ADN avec ledésoxyribonucléotide 3' terminal d'un autre brind'ADN

d. Hydrolyse du désoxyribonucléotide 3' terminald'un brin d'ADN e. Hydrolyse du ribonucléotide 5' initial d'un ARN

4 L'ADN polymérase catalyse toutes les réactionssuivantes, sauf une, indiquer laquelle :

a. réparation d'une brèche étendue sur un ADNdouble brin lésé.b. synthèse d'une liaison ester entre un nucléoside

triphosphate et l'extrémité 3'-OH d'un brin d'ADNc. hydrolyse de la liaison ester entre le dernier etl'avant-dernier nucléotides à l'extrémité 3'-OH d'unbrin d'ADNd. hydrolyse de la liaison ester entre le premier etle deuxième nucléotides à l'extrémité 5'-phosphated'un ARNe. synthèse de la liaison ester entre l'extrémité 3'-

OH d'un brin d'ADN et l'extrémité 5'-phosphate d'unautre brin d'ADN

5 Au cours de la réplication de l’ADN,l’incorporation d’un désoxyribonucléotide

a. est catalysée par une ADN polyméraseb. consomme l’énergie fournie par l’hydrolyse dedeux liaisons riches en énergie

c. peut avoir lieu à l’extrémité 3’-OH ou 5’-OH d’unbrin amorce d’ADNd. peut avoir lieu à l’extrémité 3’-OH ou 5’-OH d’unbrin amorce d’ARN synthétisé par une primasee. peut avoir lieu à l’extrémité 3’-OH d’un brinamorce d’ARN synthétisé par une télomérase

6 Les ARN polymérases et les ADN polymérasesont en commun les caractéristiques suivantes

a. catalysent l’addition d’unités nucléotidiques dansle sens 5’ 3’

b. catalysent la formation de l iaisons« phosphodiester »c. nécessitent une chaîne polynucléo-tidiquematriced. nécessitent une chaîne polynucléo-tidiqueamorce

e. possèdent une activité exonucléasique 3’ 5’

7 Les principes et mécanismes généraux de laréplication

a. Il est nécessaire d'ouvrir la molécule d'ADN

en un point précis pour procéderenzymatiquement à sa réplication in vivo.b La synthèse d'un brin nouveau d'ADNnécessite toujours la fabrication préalable d'uneamorce d'ARN.c. Il existe au niveau d'une fourche deréplication, deux molécules d'ADN polymérases àfonctionnement simultané mais différent, l'une

allongeant un brin d'ADN dans le sens 5' --->3' etl'autre allongeant l'autre brin dans le sens 3'--->5'.d. Le brin dit "précoce" est celui à synthèsediscontinue et le brin dit "tardif" est celui àsynthèse continue.e. Dans une boucle de réplication, les deuxfourches progressent en direction opposée, à lamême vitesse.

8 L'enzymologie de la réplication a. La primase est une catégorie d'ARNpolymérase spécialisée dans la synthèse desamorces d'ARN sur le brin à synthèsediscontinue. b. La destruction des amorces d'ARN sur le brinretardé est effectuée par l'enzyme nommée

ligase. c. On appelle "ADN hélicase" la protéineséparant les deux brins appariés de la moléculed'ADN à répliquer, au niveau de la pointe dechaque fourche. d. Les enzymes de relaxation, fonctionnant enamont des fourches, suppriment les contraintesmécaniques induites par la progression de laréplication le long de l'ADN.

e. Les protéines dites de "stabilisation" se fixentsur les deux double hélices récemmentsynthétisées pour les protéger de l'action desnucléases.

9 Quelle est l'activité enzymatique, retrouvée chezla plupart des ADN polymérases, qui leurpermet 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

10 La réplication de l'ADN des eucaryotes

a. u t i l i se des désoxyr ibonuc léo t idestriphosphates. b. fait intervenir de l'ARN. c. débute en un seul site. d. met en jeu des ADN polymérasesbidirectionnelles. e. est semi-conservative.

11 Au cours de la réplication

a. la croissance de la chaîne se fait toujoursdans le sens 5' ----->3' b. les deux brins de l'ADN se séparent grâce àdes protéines. c. les précurseurs sont lesdésoxyribonucléotides pour un brin et lesribonucléotides pour l'autre. d. il y a un épissage de l' ADN néoformé.

e.la synthèse est continue pour un brin d'ADN etdiscontinue pour l'autre.



12 On rencontre des acides nucléiques hybrides(brins de ribonucléotides et de désoxyribo-nucléotides liés de façon antiparallèle et

complémentaire) dans toutes les circonstancessuivantes sauf une, indiquer laquelle : a. entre l'amorce et le brin avancé de DNA au

cours de la réplication b. au cours de la transcription inverse du RNA

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

trans-régulateur

d. entre l'amorce et le brin retardé de DNA aucours de la réplication

e. dans le site catalytique d'une RNA polymérase

13 Toutes ces affirmations concernant la réplicationsont vraies sauf une, laquelle : 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 essentiel pour l’activité des ADN

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

et L’ADN Polymérase est la principale enzyme de

réplication en synthétisant sur le brin direct aussibien que sur le brin retardé

14 Toutes les affirmations concernant la réplication

et la réparation ci-dessous sont vraies sauf une,laquelle : a. La télomérase est une ADN polymérase qui

peut continuer la synthèse d’un ADN simple brin ; b. Une structure avec entrecroisement de brins de

2 ADN homologues est appelée structure Holliday c. Le remplacement d’un A par un G est une

transition d. Le remplacement d’un C par un T est une

transversion

e. Une mutation somatique n’est pas transmissibleà la descendance d’un sujet

5. Altération du matériel génétique et outils

de biologie moléculaire

1 Dans la séquence suivante du gène d’une protéine

CAGGCCG AGGCCA AAGTAA ATCTCA

correspondant à l’extrémité 3’ de l’exon 3, qui setraduit par Gln Ala Glu Ala Lys, indiquer quelletransition G A (nucléotides soulignés) est

susceptible d’entraîner un empêchement de

l’excision épissage de l’intron 3 de cetteprotéine :

a. CAAGCCGAGGCCAAAGTAAATCTCA

b. CAGGCCGAGGCCAAAATAAATCTCA

c. CAGACCGAGGCCAAAGTAAATCTCA

d. CAGGCCGAGACCAAAGTAAATCTCA

e. CAGGCCGAAGCCAAAGTAAATCTCA

2 Toutes les lésions moléculaires suivantes peuventse traduire par un caractère ou une maladie chezl’enfant qui les reçoit dans son patrimoine

génétique, sauf une, indiquer laquelle :a. transition G A dans un codon de terminaison

b. insertion d’un C dans le codon CCC d’uneprolinec. délétion de la boîte TATA

d. transversion dans le codon d’un acideaspartiquee. délétion du site receveur du dernier intron

3 Parmi les mutations nucléotidiques lesquellesvont changer la séquence en acides aminés dela protéine?

a. mutation silencieuse

b. mutation faux sens c. mutation non sens d. mutation somatique e. mutation conservatrice

4 Parmi les propositions suivantes concernant leséquençage de l'ADN par la méthode deSanger, lesquelles sont exactes? a. les réactions parallèles de séquençage nediffèrent entre elles que par la nature dudidéoxynucléotide b. l'ADN à séquencer doit être sous forme

double brin c. les réactions de séquence sont des réactionsde polycondensation de l'ADN d. chacune des 4 réactions parallèles deséquence se fait en présence d'un seulnucléotide e. la région séquencée est déterminée par lamatrice d'ADN et non l'amorce

5 Classer dans l’ordre les étapes de la méthode du« Southern blot »1 - Electrophorèse2 - Hybridation3 - Transfert sur membrane4 - Digestion de l’ADN par une enzyme de restriction5 - Autoradiographie

a. 4 – 3 – 1 – 2 – 5

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

6 L’ADN complémentairea. l’ADN complémentaire est synthétisé partranscriptase inverse à partir d’ARN messager

b. les banques d’ADN complémentaire sontidentiques quel que soit le tissu humain (foie,poumon, cœur, rein…) à partir duquel elles sontpréparéesc. les banques d’ADN complémentaire préparéesà partir de différents tissus humains (foie, poumon,cœur, rein…) ont en commun les séquencescorrespondant aux gènes domestiquesd. la séquence en acides aminés d’une protéine

peut être déterminée à partir d’une séquenced’ADN complémentaire

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

7 Parmi les enzymes suivantes, laquelle oulesquelles sont utilisées dans la technique deRT-PCR

a. ligase

b. ADN polymérase thermostablec. transcriptase inversed. ARN polymérasee. hélicase



8 Les didésoxyribonucléosides triphosphatesa. possèdent trois liaisons riches en énergieb. ne possèdent pas de groupement OH en 3’

c. peuvent être incorporés par l’ADN polyméraseà l’extrémité 3’-OH d’un brin d’ADNd. empêchent l’extension du brin d’ADN danslequel ils sont incorporése. peuvent être utilisés dans les techniques deséquençage de l’ADN

9 La transcriptase inverse a. est une ADN polymérase ARN dépendante .

b. est une enzyme qui permet l'entrée d'unrétrovirus 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.

10 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 uti l iser comme sonde un

oligonucléotide de synthèse d. On peut utiliser comme sonde un fragment

d'ADN simple brin de séquence inconnue. e. permet de détecter des mutations

11 Parmi les propositions concernant la PCR a. permet l'amplification de fragments d'ADN deséquence 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 à72°C

12. Un ADNc est: a. une séquence fabriquée in vitro pour desbesoins expérimentaux. b. une séquence ne contenant aucuneinformation autre que celle qui est présente dans

un ARN messager mature c. une séquence contenant l'ensemble desexons et des introns. d. une séquence dont on peut déduire uneséquence polypeptidique.

e. une séquence naturellement présente dans legénome humain.

13 Les enzymes de restriction a. interviennent dans la réplication. b. ont une fonction chez les bactéries d'où on lesextrait. c. reconnaissent le plus souvent despalindromes. d. coupent l'ADN simple brin. e. peuvent couper un ADN circulaire.

14 L'autoradiographie d'un gel de polyacrylamideréalisée pour déterminer la séquence d'un

fragment d'ADN selon la méthode de Sanger estreprésentée ci-contre. Chaque indication figurantsur le schéma en haut du gel: G, A, T, Ccorrespond à l'incubation en présence d'un des 4didéoxynucléotides triphosphate. Quelle est laséquence de 5' vers 3' du fragment d'ADN matrice?

a. 5'-TA CCTAGA CATTGG TACCC-3'

b. 5'-GG GTACCA ATGTCT AGGTA-3'

c. 5'-AT GGATCT GTAACC ATGGG-3'

d. 5'-CC CATGGT TACAGA TCCAT-3'

e. 5'-TA CCTACA CATTGG TACCC-3'

15 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

16 La délétion d’un codon entier dans l’ADNgénomique 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



7. Annales 2005

QCM

1. La figure suivante représente un fragment d’acide

nucléique de quatre nucléotides.

Ce fragment se situe dans une des deux séquences que

voici :5’-AAGCGGCTATAGCCGCTT-3’5’-UUCGCCUAUAGCGCGAA-3’

Quels sont dans cette séquence les cinq nucléotidessuivants en allant du côté 3’ ? Indiquer ces cinqnucléotides parmi les propositions suivantes :

a. CGCTT

b. ATCGCc. CGCTAd. GCTATe. GCGAA

2. Une mutation non-sens (CAG TAG) du gène del’apolipoprotéine C-I (apoC-I) engendre unemodification du site spécifique (CAG/CTG) del’enzyme de restriction Pvu II.

Parmi les techniques suivantes, toutes permettent defaire le diagnostic de la présence ou de l’absence decette mutation chez un sujet, sauf une, indiquerlaquelle

a. extraction d’ARN + RT-PCR + digestion par PvuII + électrophorèse avec BETb. extraction d’ADN + PCR + digestion par Pvu II +électrophorèse avec BET

c. extraction d’ADN + PCR + électrophorèse +hybridation avec une sonde ASOd. extraction d’ARN + digestion par Pvu II +électrophorèse avec BETe. extraction d’ADN + digestion par Pvu II +Southern blot avec sonde du gène apoC-I

ASO = allele specific oligonucleotide ; BET = bromure

d’éthidium ; PCR = polymerase chain reaction ; RT= reverse transcription ;

3. Un polymorphisme du gène de l’apolipoprotéine C-II (apoC-II) a été mis en évidence sur l’ADN dessujets après digestion par l’enzyme de restrictionTaq I, puis électrophorèse et Southern blot révélépar une sonde cDNA de l’apoC-II.

Le sujet n° 6 vu sur le film de l’autoradiographie atous les caractères suivants sauf un, indiquerlequel :

a. il est le fils des sujets n° 1 et 3b. il a un autre site de restriction Taq I, 300 pb plusloin

c. il a un site de restriction Taq I de plus que lessujets n° 2 et 4d. il est homozygote pour le fragment de restrictionle plus court (3,5 Kb)e. il est homozygote pour le fragment de restrictionle plus long (3,8 Kb)

4. Le promoteur du gène de l’apolipoprotéine A-II

(apoA-II) contient toutes les séquences suivantes,sauf une, indiquer laquelle

a. TGACTCA (élément cis-régulateur TRE)b. TATA (boîte TATA)c. CCAT (boîte CAT ou CAAT)d. GGCCC (boîte GC)e. ATG (codon d’initiation)

5 . Au cours de la transcription du gène d’uneprotéine extracellulaire, la RNA polymerase II agit

en fonction de l’orientation indiquée des moléculessuivantes, sauf une, indiquer laquelle :

a. elle transcrit chaque intron en commençant parson site donneurb. elle parcourt le brin antisens du gène de 3’ vers 5’c. elle achève la synthèse du transcrit primaire parson extrémité 5’-phosphated. elle transcrit la séquence qui codera pour lesacides aminés du signal-peptide avant celle qui

codera pour le reste de la protéinee. elle commence la transcription en séparant lesdeux brins de l’ADN du gène à partir de l’extrémité5’ de l’exon 1

6. Selon les gènes, des combinaisons de structurepeuvent être obtenues par épissage alternatifaboutissant à des transcrits différents. Toutes lescombinaisons d’exons suivantes sont possibles,sauf une, indiquer laquelle :

a. l’exon 5 peut être suivi de l’exon 7b. il peut y avoir plusieurs exons avec un codon determinaison, dont un seul sera épissé à la suite del’avant-dernier exon du même gènec. l’exon 4 peut être suivi de l’exon 3d. plusieurs promoteurs peuvent initier latranscription du même gène par plusieurs exons 1,chacun étant épissé ensuite avec le même exon 2e. le même lasso peut contenir l’intron 3, l’exon 4 et

l’intron 4

C

CH2

CH

CH

N

HN

CO

C

CC

C

O

H H

H H

O

O

O

PO-

NH2

O H

C

CH2

C

CH

N

HC

C

CC

C

O

H H

H H

O

O

O

PO-

C

N

NH2

N N

HO

CH2

C

CC

C

O

H H

H H

O

O

O

PO-

C

C

CH

NH

N

C

NH2N

C

O

H

N

O

C

CH2

CH

N

HN

C

O

O

C

CC

C

O

H H

H H

O

O

O

PO-

HO

C

CH3



7. La prolyl-tRNA synthétase est spécifique de toutesles actions suivantes, sauf une, indiquer laquelle :

a. elle hydrolyse deux liaisons riches en énergie

b. elle condense la proline sur l’AMP par une liaisonanhydride d’acidec. elle reconnaît la proline, acide aminéd. elle reconnaît un tRNA dont l’anticodon est GGGe. elle produit un acide pyrophosphorique

8. A différentes étapes de la traduction du fragmentde messager suivant, les sites acide aminé et

peptide d’un ribosome sont occupés de toutes lesfaçons suivantes, sauf une, indiquer laquelle :

…CUG ACU CCU GAG GAG AAG UCU…

a. site P : tRNAPro~Pro-Thr-Leu-…

site A : tRNAGlu~Glub. site P : tRNAGlu~Glu

site A : tRNAGlu~Glu-Pro-Thr-Leu-…c. site P : tRNAGlu~Glu-Pro-Thr-Leu-…

site A : riend. site P : tRNAGlu~Glu-Pro-Thr-Leu-…

site A : tRNAGlu~Glue. site P : tRNAGlu~Glu-Glu-Pro-Thr-Leu-…

site A : tRNALys~Lys

9. Lors de la progression d’une fourche de

répl icat ion, les mécanismes suivantsaccompagnent la synthèse du DNA, sauf un,indiquer lequel :

a. La DNA primase synthétise des amorces d’ARNsur le brin retardé

b. La DNA polymérase d hydrolyse les nucléotidesmésappariés en 3’ des brins nouveauxc. La DNA ligase associe les fragments d’Okazaki

sur le brin retardéd. L’hélicase (topoisomérase) déroule la doublehélice en avant de la polymérasee. La DNA polymérase d ajoute des nucléotides àl’extrémité 5’ des fragments d’Okazaki

10. La réparation par excision de base permet decorriger toutes les lésions du DNA suivantes, sauf

une, indiquer laquelle :a. hydrolyse d’une liaison N-osidique (site sansbase)b. dimère de thymines (cyclobutylique)c. 5-bromouracile (analogue structural de l’uracile)d. désamination d’une adénine (hypoxanthine)e. méthylation d’une cytosine (5-méthylcytosine)

1 1 . Une structure Holliday peut se produire parcroisement des brins de deux DNA homologuesprovenant des molécules suivantes, sauf une,indiquer laquelle :

a. deux gènes homologues, sur des chromosomesdifférentsb. deux chromosomes appariés au cours de laméiose

c. deux DNA fils après la réplicationd. deux gènes dupliqués l’un à la suite de l’autre (entandem)e. deux chromosomes au cours de la réparationhomologue

EXERCICE9 questions à choix multiples (Cocher les cases vraies pour chaque QCM)

Soit l’ADN complémentaire double brin (ADNc) qui a été synthétisé à partir de l’ARN messager de l’apolipoprotéine A-II(apoA-II). La séquence du brin sens de cet ADNc est :

1 AGGCACAGAC ACCAAGGACA GAGACGCTGG CTAGGCCGCC41 CTCCCCACTG TTACCAACAT GAAGCTGCTC GCAGCAACTG81 TGCTACTCCT CACCATCTGC AGCCTTGAAG GAGCTTTGGT121 TCGGAGACAG GCAAAGGAGC CATGTGTGGA GAGCCTGGTT161 TCTCAGTACT TCCAGACCGT GACTGACTAT GGCAAGGACC201 TGATGGAGAA GGTCAAGAGC CCAGAGCTTC AGGCCGAGGC241 CAAGTCTTAC TTTGAAAAGT CAAAGGAGCA GCTGACACCC281 CTGATCAAGA AGGCTGGAAC GGAACTGGTT AACTTCTTGA321 GCTATTTCGT GGAACTTGGA ACACAGCCTG CCACCCAGTG361 AAGTGTCCAG ACCATTGTCT TCCAACCCCA GCTGGCCTCT401 AGAACACCCA CTGGCCAGTC CTAGAGCTCC TGTCCCTACC441 CACTCTTTGC TACAATAAAT GCTGAATGAA TCC

Pour faciliter les comptes, la séquence a été divisée en groupes de 10 lettres et le numéro du premiernucléotide de chaque ligne a été mentionné.

12. Parmi les constituants suivants, quels sont ceuxqui ont été utilisés pour la synthèse de cet ADNc :

a. une ARN polyméraseb. une transcriptase réverse

c. une ADN ligased. les ribonucléosides triphosphates : ATP, UTP,GTP, CTPe. les désoxyribonucléosides triphosphates :dATP, dTTP, dGTP, dCTP

13. Cet ADNc:a. comporte la séquence du promoteur du gène del’apoA-IIb. reproduit la séquence de l’ARNm de l’apoA-II

(hors mis la coiffe et la queue polyA)c. reproduit la séquence de tous les exons du gènede l’apoA-IId. reproduit en partie la séquence du brin sens dugène de l’apoA-IIe. reproduit en partie la séquence du brin anti-sensdu gène de l’apoA-II



14. Les deux séquences de 3 nucléotides encaractères gras comprennent :

a. un site d’initiation de la transcription du gène de

l’apoA-IIb. un signal de fin de traduction de la protéineapoA-IIc. un site d’épissage du transcrit primaire del’apoA-IId. un signal de polyadénylation du transcritprimaire de l’apoA-IIe. un élément cis-régulateur d’expression du gène

de l’apoA-II

15. Sachant que le gène de l’apoA-II comporte 4exons et que le 1

er exon n’est pas traduit, cet

ADNc :a. a la même longueur que le gène de l’apoA-IIb. a la même longueur que la séquence du gènede l’apoA-II située entre les sites d’initiation et de

terminaison de la transcriptionc. a la même longueur que le transcrit primaire del’apoA-IId. a la même longueur que la séquence codantedu gène de l’apoA-IIe. a la même longueur que l’ARNm de l’apoA-II(hors mis la coiffe et la queue polyA)

16. Vous souhaitez à partir de ce cDNA, synthétiserpar réaction de polymérisation en chaîne (PCR), lefragment situé entre les deux séquences encaractères gras. Parmi les constituants suivants,quels sont ceux que vous utiliserez pour cettesynthèse :

a. l’oligonucléotide : 5’-

ATGAAGCTGCTCGCAGC-3’b. l’oligonucléotide : 5’-CAGCCTGCCACCCAGTGA-3’c. l’oligonucléotide : 5’-TCACTGGGTGGCAGGCTG-3’d. les didésoxyribonucléosides triphosphates :ddATP, ddTTP, ddGTP, ddCTPe. une ADN polymérase

17. La température de fusion du produit de PCR

ainsi obtenu :a. est identique à celle d’un fragment de mêmetaille, constitué uniquement de désoxythymidylate(polydT)b. est supérieure à celle d’un fragment de mêmetaille, constitué uniquement de désoxythymidylate(polydT)c. est supérieure à celle d’un fragment de mêmetaille, constitué uniquement de désoxyadénylate

(polydA)

d. est supérieure à celle d’un fragment de mêmetaille, constitué uniquement de désoxyguanylate(polydG)

e. est supérieure à celle d’un fragment de mêmetaille, constitué uniquement de désoxycytidylate(polydC)

18. Le produit de PCR ainsi obtenu, est soumis à unedigestion par l’enzyme de restriction HypCH4 Vpour laquelle il n’existe qu’un site de restrictiondans l’ADNc de l’apoA-II (situé aux nucléotides 98-101), puis à une électrophorèse en gel d’agarose.Sachant que l’enzyme HypCH4 V hydrolyse l’ADN

de la façon suivante :5’…TG CA…3’3’…AC GT…5’

vous observerez à l’électrophorèse :

a. deux fragments de 41 pb et 262 pbb. deux fragments de 99 pb et 342 pbc. quatre fragments de 41 pb, 99 pb, 262 pb et 342

pb.d. trois fragments de 99 pb, 342 pb et 473 pb.e. trois fragments de 41 pb, 303 pb et 473 pb.

19. Une délétion des deux nucléotides numérotés100-101 dans la séquence d’ADNc seraaccompagnée :

a. d’un décalage du cadre de lectureb. de la synthèse d’une protéine tronquée (pluscourte que la protéine normale)c. d’un défaut d’épissage du transcrit primaire

d. d’un changement du 14ème

acide aminé del’apoA-II (le 1

er étant la méthionine)

e. de la disparition du site de restriction de l’enzymede restriction HypCH4 V dans l’ADNc

20. La séquence d’ADNc d’un sujet homozygote pourla délétion des nucléotides numérotés 100-101 estsoumise comme dans la question 4 à une

amplification du fragment situé entre les deuxséquences en caractères gras, puis à une digestionpar l’enzyme de restriction HypCH4 V.Vous observerez à l’electrophorèse en geld’agarose :

a. trois fragments de 41 pb, 262 pb et 303 pbb. un fragment de 301 pbc. un fragment de 473 pbd. deux fragments de 41 pb et 262 pb

e. deux fragments de 99 pb et 342 pb



ANNEXE I .

CODE GENETIQUE1er

Nucléotide

2ème

Nucléotide

U C A G

3ème

Nucléotide

U

Phe Ser Tyr Cys

“ “ “ “

Leu “ Stop Stop

“ “ Stop Trp

U

C

A

G

C

“ Pro His Arg

“ “ “ “

“ “ Gln “

“ “ “ “

U

C

A

G

A

Ileu Thr Asn Ser

“ “ “ “

“ “ Lys Arg

Met “ “ “

U

C

A

G

G

Val Ala Asp Gly

“ “ “ “

“ “ Glu “

“ “ “ “

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

Documents

cahier d'exercice4