2. Biologie Moléculairearistote.datacenter.dsi.upmc.fr/disc/PCEM1/ED/2_BM_2007-08.pdf · Montrer...

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

PCEM1

CAHIER D'EXERCICESde BIOCHIMIE

2007-2008

EDITE PAR LE DEPARTEMENT DE BIOLOGIE

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

S O M M A I R 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 … … … … … … … … … … . . . . . . . … … … . . . 16

7. Annales du concours … … … … … … . . . . . . . … … . 22

A N N E X E S .

I • Code génétique . . . . . . . . . . . . . . . . … … … . . . . . 27

II • Codes des acides aminés . . . . . . … … … . . . . . 27

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 des

mécanismes contribuant à l'instabilité génomique(Science-26 juil 2002 www.sciencemag.org)



1. STRUCTURE DES ACIDES NUCLEIQUES

1.1 Structure de l’ADN

a. Par convention la séquence d’un simple brin d’une molécule d’ADN est écrite dans le sens5’ (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 Cp T 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 réassocier 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 nécessaires à la transcription ?

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

d. Quel est le sens d’incorporation des nucléotides dans l’ARN en cours de synthèse ?

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

f. 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,et une _________________ est ajoutée à l’extrémité 3’ coupée par une polymérase distincte.

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

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

h. Les séquences consensus 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 unou plusieurs 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. Ledernier nucléotide de chaque ligne est numéroté sur la droite (n° de position).

3.1.1 Certaines parties de cette séquence ont été soulignées d'un trait simple; 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 :quelle est sa position dans le cadre de lecture : N1, N2 ou N3 ?

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

3.1.7 Il existe dans le domaine de l'apolipoprotéine E codé par l'exon 4 du gène 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 4496 ?

3.1.10 Quels sont les numéros des nucléotides de la boîte de polyadénylation ?

3.1.11 La sécrétion de la protéine hors des cellules nécessite l'hydrolyse d'un 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 ?

Justifiez 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 (brin2)

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

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

- orientez toutes les séquences des acides nucléiques ;

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

c. A la suite d’une mutation, la 10ème base (G) du brin 1 représenté ci-dessus, a 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 redondant ou dégénéré.

Expliquez.

3.4.3 On estime que l’ensemble des molécules d’ADN présentes dans le noyau d’unecellule humaine (avant la phase de réplication) représente 6 x 109 paires denucléotides. Quelle longueur totale d’ADN cela représente-t-il ? Justifiez voscalculs en présentant 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 laséquence étudiée. 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

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

3.5.4 Une propriété biologique de la protéine

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

TABLEAU II

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

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

La protéine codée par le gène spo II G interagit avec l’ADN. Ce fait est-il compatible avec lacomposition en acides aminés du fragment analysé ? 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 affectésdans le gène spo II G. Elle est soumise à une électrophorèse en conditions nondénaturantes; 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 la figure I ?



FIGURE I

Sauvage Mutant 1 Mutant 2 Mutant 3

+

- +

Nucléotide G

n°71

3.6 SOIT UNE SEQUENCE CODANTE DE 18 NUCLEOTIDES.

ADN

DOUBLE

. . . CAT ATA . . .

-BRIN . . . GAA . . .

ARNm . . . GUC . . .

ANTICODON

des ARNt

CAG

ACIDE

AMINE

lys trp

a. Déterminer le sens de transcription. Justifier.

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

c. Orienter la chaîne polypeptidique en précisant les extrémités NH-2 et COOH-terminales.

3.7 TRADUCTION

3.7.1 Compléter directement sur

le schéma ci-contre (Figure 1) les

légendes qui doivent indiquer :

- les sous-unités ribosomales et le

principal type d’ARN ribosomal

(A R N r ) dont elles sont

constituées- les sites de fixation peptidique

(site P) et acide aminé (site A)

du ribosome

- les molécules d’ARN messager

(ARNm ) et d’ARN de transfert

(ARNt)- les extrémités N-terminale et C-

t e r m i n a l e de la chaîne

peptidique en cours de synthèse



3.7.2 Ajouter directement sur le schémaci-contre (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.

3.7.3 - 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 àl’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.

3.7.4 - Dans quel(s) compartiment(s) de la cellule a lieu la synthèse de cette chaînepeptidique ?

- 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 messageret quel est son devenir immédiat une fois que la synthèse de la chaîne peptidique sera

achevée ?

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

apparaissent dans la séquence nucléotidique de l’ARN messager.

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 :

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



4. REPLICATION ET REPARATION

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

a. Si un des quatre précurseurs manque, on ne trouve pas de radioactivité dans leprécipité. 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 ? Commentcette erreur sera-t-elle corrigée ?

Matrice

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

Néosynthètisé

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

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

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

Quelle activité enzymatique spécifique permet d’y répondre ?


a. L’enzyme responsable de la synthèse d’ADN dans la réplication comme dans laréparation est 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 :___________,et le 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 àl’énergie fournie par l’hydrolyse d’ATP ;

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

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

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 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'autoradiogramme du gel de migration, écrire :

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

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

A G C T

5.3 Diagnostic d'une maladie génétique

5.3.1- Au cours de l’exploration d’unefamille atteinte d’hypercalcémiehypocalciurique familiale, desmutations inactivatrices durécepteur sensible au calcium,(responsables d’une augmentation duniveau de calcémie à partir duquel lasécrétion de PTH et la réabsorption ducalcium par le tubule rénal sontinhibées) ont été mises en évidence parla technique de séquençage deSanger chez un sujet atteint de lamaladie.

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 de transmission de cette maladie ?

sens demigration



5.3.2 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 apparaît un site supplémentaire de digestion par l’enzymede restriction E.

L’amplification par PCR de l’exonconcerné du gène du récepteur ducalcium, conduit à l’obtention d’unfragment de 504 paires de bases.Ce fragment est soumis ensuite àune digestion par E qui génèredifférents types 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 E, issu del ’ampl i f icat ion de l ’ADNgénomique des individus A, B, Cet D.

Lesquels de ces sujetsprésentent la mutation ?

5.4 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'

5.4.1 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'

5.4.2 Décrire brièvement mais précisément les différents ingrédients requis et leprincipe de base de cette méthode de PCR.

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

615 bp

492 bp

369 bp

246 bp

123 bp

A

B C

D

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 :

E E

E EE



5.5 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 ?

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

5.6.1 On souhaite amplifier par PCR un exon de ce gène.

Peut-on utiliser indifféremment l’ADN extrait de cellules sanguines, de la peau, dufoie ou d’autres tissus pour cette étude ?

5.6.2 Qu’appelle-t-on ADNc ?

Peut-on utiliser les ADNc obtenus à partir de cellules sanguines ou de cellules

hépatiques pour réaliser la même PCR? Justifiez votre réponse.

5.6.3 Mêmes questions pour l’amplification d’une séquence appartenant au promoteur de

ce gène.

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

5.7.1. Combien d’introns comporte ce gène?

5.7.2. 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 ?

5.7.3. 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 ?

5.7.4. 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.

5.7.5. 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

d. Que signifie polyA ?

Sens de

migration



5.7.6. Les codons d’initiation et de terminaison de la traduction sont indiqués sur leschéma du gène. Entourez-les.

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

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

5.7.9. 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 ?

5.7.10. 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 ?

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

contient déjà l’ADNc à amplifier et les amorces ?

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

5.7.11. 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)

5.8. 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 en

soumettant le gène normal et le gène muté à l’action d’une série d’endonucléases derestriction (étudiées indépendamment). Après électrophorèse en gel d’agarose, on obtient

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' estremplacé 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 des liaisonshydrogènes sont tournées vers l’extérieur c. Les bases azotées sont parallèles entre elles,leurs noyaux empilés comme des assiettes.d. Les désoxyriboses et les phosphates se

trouvent à l’extérieur de la molécule d’ADN. e. Chaque nucléosome est constitué d’unfragment d’ADN et 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 ladouble 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 suivantesconcernant la séquence de tous les ARNmessagers, lesquelles sont exactes

a. elle débute par un codon AUGb. elle se termine par un signal de

polyadénylation

c. elle est formée exclusivement d'une séquence

codant une protéine

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

formée d'un nucléotide à méthylguanosinee. 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 messagersb. la transcription des ARN de transfert estréalisée par l'ARN polymérase IIIc. la transcription utilise toujours les 2 brins dugène comme matrice, ce qui permet la productionde 2 molécules d'ARN messager différentesd. la transcription nécessite l'ouverture de

l'hélice d'ADNe. seuls les exons sont transcrits

4 La transcription a. l’ARN polymérase II synthétise les ARNprécurseurs des ARN messagersb. l’initiation de la transcription par l’ARNpolymérase II nécessite l’assemblage d’un

complexe de facteurs généraux de transcription surle site promoteur du gènec. l’initiation de la transcription par l’ARNpolymérase II n’est pas influencée par l’état decondensation de la chromatined. 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 traduite. 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. est un élément cis-régulateur.

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 gèned. ont toujours une coiffe 7-méthylguanosine

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

8 La transcription d'un gène codant une protéinea. a lieu sur les ribosomes.b. met en jeu l'ARN polymérase II.c. utilise des désoxyribonucléotidestriphosphates.

d. a lieu sur les deux brins.e. fait intervenir la fixation de facteurstranscriptionnels sur le promoteur.

9 Parmi les propositions concernant les ARNmessagers des eucaryotes

a. Leur biosynthèse est sous le contrôle defacteurs TFIIb. Ils sont codés par des gènes dont le promoteurest situé à l'intérieur de la région transcrite.

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 .

10 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 5,8Sc. L’ARN polymérase II synthétise les ARNmessagers

Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 18


d. Les séquences cis-régulatrices sont reconnuespar des facteurs protéiques transrégulateursayant des effets sur la vitesse de transcription

e. L’excision-épissage est une étape de lamaturation des transcrits primaires où les exonssont coupés de la structure primaire et les intronsliés les uns à la suite des autres

11 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

12 Les propriétés suivantes sont toutes en accordavec la définition des exons et des introns chezles Eucaryotes, sauf une, indiquer laquelle : a. l’exon est une séquence de nucléotides

b. l’intron est compris entre 5’GT (site donneur) etAG 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

3. Traduction

1 Au cours du cycle d’initiation de latraduction, toutes les liaisonssuivantes sont essentielles pourdéterminer le cadre de lectureexact, sauf une, indiquer laquelle : a. Fixation d’un Met-ARNtMet dans

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

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

troisième nucléotide de l’anticodon d. Présence des trois nucléotides suivants (en 3’

du codon AUG) dans le site acide aminé duribosome 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’anticodonAAA

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 sur

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

4 Toutes les liaisons suivantes sont hydrolysées ourompues 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’ARNt

devenu 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 -COOH

d. 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 la

ribophorine b. Arrêt de l'élongation de la protéine traduite c. Liaison spécifique de cette ribonucléoprotéine

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

hydrophobes à l'extrémité NH2-terminale de laprotéine traduite. e. Liaison spécifique de cette ribonucléoprotéine

avec les acides aminés hydrophobes de l'extrémitéNH2-terminale de la protéine traduite.



7 Le méthionyl-ARNt

a. 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 enénergied. est synthétisée par une aminoacyl-ARNtsynthétase spécifique de la méthioninee. comporte une liaison ester riche en énergie

nécessaire à la formation d’une liaison peptidiqueentre la méthionine et un autre acide aminé

8 Les ARN de transfert (ARNt)a. représentent le type d’ARN le plus abondant dela celluleb. sont au nombre de 20c. chacun d’entre eux se lie à un seul acide aminéd. chacun d’entre eux se lie à un seul codon

e. se lient aux acides aminés par l’intermédiaired’une liaison riche en énergie

9 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. CUUb. CUCc. UUCd. TTCe. CTC

10 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 la

traduction ont lieu dans le même compartimentcellulaire. e. La transcription d'un gène se fait dans le sens5' -------> 3'.

11 Parmi les codons suivants quels sont les 2 quicorrespondent au codon d'initiation de latraduction d'une part et à l'un des codons de

terminaison de chaîne protéique d'autre part?a. AUCb. AUGc. UAGd. GAUe. UAC

12 La séquence nucléotidique de l'anticodon d'un

ARNt est 5' -CCU - 3' quelle est dans laséquence suivante d'un ARN messager le tripletnucléotidique qui pourra s'apparier àl'anticodon ?

a. b. c. d. e.

13 Synthèse protéique : a.La synthèse protéique débute par l'aa N

terminal 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 ausite P sur le ribosome est rendue possible parl'hydrolyse de L'ATP

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

a. L’ARN messager mature est toujours traduitdans sa totalitéb. UGA est un codon de terminaison de latraductionc. Le code génétique est fondé sur des mots de 3

lettres les codonsd. Le codon de l’ARN m AUG estcomplémentaire de l’anticodon CAU de l’ARNte. Le bilan énergétique de la traduction est fonctiondu nombre d’acides aminés incorporés dans laprotéine.

4. Réplication et réparation

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

a. elle consomme moins de désoxyribo-nucléosides triphosphatesb. elle fait intervenir beaucoup plus souvent lesenzymes ADN-primase et ADN-ligase

c. elle engendre la production des fragmentsd'Okazakid. elle fait appel à des amorces plus nombreusese elle se fait à contre-sens du déplacement del'enzyme sur l'ADN

2 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 énergiec. 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 brin

amorce d’ARN synthétisé par une télomérase

3 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 polynucléotidique

matriced. nécessitent une chaîne polynucléotidiqueamorcee. possèdent une activité exonucléasique 3’ 5’



4 Les principes et mécanismes généraux de laréplication

a. Il est nécessaire d'ouvrir la molécule d'ADNen 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 à

fonctionnement simultané mais différent, l'uneallongeant 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 la

même vitesse.

5 Quelle est l'activité enzymatique, retrouvée chezla plupart des ADN polymérases, qui leurpermet d'assurer une très grande fidélité de laréplication?

a. Activité d'exonucléase 3' ----> 5'b. Activité d'exonucléase 5' ----> 3'

c. Activité de polymérased. Activité d'endonucléasee. Activité de synthèse d'amorce

6 La réplication de l'ADN des eucaryotesa. utilise des désoxyribonucléotidestriphosphates.b. fait intervenir de l'ARN.c. débute en un seul site.

d. met en jeu des ADN polymérasesbidirectionnelles.e. est semi-conservative.

7 Au cours de la réplicationa. 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.

8 On rencontre des acides nucléiques hybrides

(brins de ribonucléotides et de désoxyribo-nucléotides liés de façon antiparallèle etcomplémentaire) 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 des réactions catalysées par la

télomérase

c. entre un élément cis-régulateur et un facteurtrans-régulateur

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

e. dans le site catalytique d'une RNA polymérase

9 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 aucours 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

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 quelle

transition G A (nucléotides soulignés) est

susceptible d’entraîner un empêchement del’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 patrimoinegénétique, 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 TATAd. transversion dans le codon d’un acideaspartiquee. délétion du site receveur du dernier intron

3 Parmi les propositions suivantes concernant leséquençage de l'ADN par la méthode de Sanger,lesquelles sont exactes?

a. les réactions parallèles de séquençage nediffèrent entre elles que par la nature dudidéoxynucléotideb. l'ADN à séquencer doit être sous forme

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

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

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

5 L’ADN complémentairea. l’ADN complémentaire est synthétisé partranscriptase inverse à partir d’ARN messagerb. les banques d’ADN complémentaire sont

identiques 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

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

a. ligase

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

7 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

8 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 synthèsed'ADN à partir d'ARN.

9 Parmi les propositions concernant la techniquede Southern,

a.fait obligatoirement intervenir une ADNpolymérase b.permet l'analyse des ARN messagersexprimés dans un tissu ou une cellule c .on peut uti l iser comme sonde unoligonucléotide de synthèse

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

e. permet de détecter des mutations

10 Parmi les propositions concernant la PCRa. permet l'amplification de fragments d'ADN deséquence complètement inconnueb. nécessite des amorces ARN.c. deux amorces différentes sont nécessairesd. fait intervenir une ADN-ligase

e. l'élongation par la Taq-polymérase se fait à72°C

11. Un ADNc est:a. une séquence fabriquée in vitro pour desbesoins expérimentaux.b. une séquence ne contenant aucuneinformation autre que celle qui est présente dansun ARN messager maturec. 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.

12 Les enzymes de restrictiona. interviennent dans la réplication.b. ont une fonction chez les bactéries d'où on les

extrait.c. reconnaissent le plus souvent despalindromes.d. coupent l'ADN simple brin.e. peuvent couper un ADN circulaire.

13 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'

14 La télomérasea. synthétise une séquence répétée d’ADNb. utilise une matrice d’ADNc. utilise comme amorce l’extrémité 3’-OH d’un brind’ADNd. utilise une matrice d’ARNe. utilise comme amorce l’extrémité 3’-OH d’un brind’ARN



15 La délétion d’un codon entier dans l’ADNgénomique a. est une mutation ponctuelle

b. peut entraîner une modification de la séquencepeptidique

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

EXERCICE 20059 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.

1. Parmi les constituants suivants, quels sontceux qui ont été utilisés pour la synthèse de cetADNc :

a. une ARN polyméraseb. une transcriptase réversec. une ADN ligased. les ribonucléosides triphosphates : ATP,UTP, GTP, CTP

e. les désoxyribonucléosides triphosphates :dATP,

2. Cet ADNc:a. comporte la séquence du promoteur du gènede l’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 dugène de l’apoA-IId. reproduit en partie la séquence du brin sensdu gène de l’apoA-IIe. reproduit en partie la séquence du brin anti-sens du gène de l’apoA-II

3. 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 dugène de l’apoA-II

4. 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 determinaison de la transcription

c. 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)

5. Vous souhaitez à partir de ce cDNA, synthétiserpar réaction de polymérisation en chaîne (PCR),le fragment 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

6. La température de fusion du produit de PCRainsi obtenu :

a. est identique à celle d’un fragment de mêmetaille, constitué uniquement de désoxythymidylate(polydT)



b. est supérieure à celle d’un fragment demême taille, constitué uniquement dedésoxythymidylate (polydT)

c. est supérieure à celle d’un fragment demême taille, constitué uniquement dedésoxyadénylate (polydA)d. est supérieure à celle d’un fragment demême taille, constitué uniquement dedésoxyguanylate (polydG)e. est supérieure à celle d’un fragment demême taille, constitué uniquement de

désoxycytidylate (polydC)

7. Le produit de PCR ainsi obtenu, est soumis àune digestion par l’enzyme de restrictionHypCH4 V pour laquelle il n’existe qu’un site derestriction dans l’ADNc de l’apoA-II (situé auxnucléotides 98-101), puis à une électrophorèseen gel d’agarose.

Sachant que l’enzyme HypCH4 V hydrolysel’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 pb

c. quatre fragments de 41 pb, 99 pb, 262 pb et342 pb.d. trois fragments de 99 pb, 342 pb et 473 pb.e. trois fragments de 41 pb, 303 pb et 473 pb.

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

a. d’un décalage du cadre de lecture

b. de la synthèse d’une protéine tronquée (pluscourte que la protéine normale)c. d’un défaut d’épissage du transcrit primaired. d’un changement du 14

ème acide aminé de

l’apoA-II (le 1er

étant la méthionine)e. de la disparition du site de restriction del’enzyme de restriction HypCH4 V dans l’ADNc

9. La séquence d’ADNc d’un sujet homozygotepour la délétion des nucléotides numérotés100-101 est soumise comme dans la question 4à une amplification du fragment situé entre lesdeux séquences en caractères gras, puis à unedigestion par l’enzyme de restriction HypCH4 V.Vous observerez à l’électrophorèse 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 pbe. deux fragments de 99 pb et 342 pb

QCM 2006

1.La figure suivante représente un fragmentd’acide nucléique de quatre nucléotides (nt).

Parmi les séquences suivantes laquelle représenteune molécule qui ne s'hybride pas parfaitementavec le fragment de 4 nt ci-dessus représenté :

a. AGTCTCAGC

b.TCAGACTAG

c. AGTCAGACT

d.GACTGAGTC

e. ACTCAGACT

2. Les acides ribonucléiques (RNA) suivants necontiennent pas d'exons, sauf un, indiquer lequel:

a. ribonucléoprotéine snRNP U1b. acide ribonucléique de transfert de la

phénylalaninec. acide ribonucléique ribosomique 5 Sd. acide r ibonucléique messager de

l'apolipoprotéine A-IIe. acide ribonucléique 7S de la SRP

3. Au cours de l'électrophorèse des acidesdésoxyribonucléiques (DNA) le champ électriquefait migrer les fragments de DNA pour lesséparer en bandes rendues visibles lorsqu'onillumine le gel d'agarose avec une lumière ultra-violette. Toutes les conséquences suivantes de

cette manipulation sont vraies, sauf une, indiquerlaquelle :

a un DNA de 150 paires de bases (pb) riche en

A=T migre à la même vitesse qu'un DNA de 150 pb

riche en G C

b tous les acides nucléiques migrent vers l'anodec un colorant bleu anionique de 1300 daltons de

masse moléculaire migre plus vite que tous lesfragments d'acides nucléiques

d les fragments de DNA sont séparés en fonctionde leurs différentes charges électriques

e les DNA sont rendus fluorescents par un réactifqui s'intercale entre les bases hybridées de la doublehélice

4. Au cours de la réaction de séquençage quiprécède l'électrophorèse, la DNA-polymérase(enzyme de séquençage) a toutes les activitéssuivantes sauf une, indiquer laquelle :

a la DNA-polymérase synthétise un brin de DNAantiparallèle et complémentaire du brin dont on veutla séquence

b la DNA-polymérase incorpore undidésoxyribonucléotide du côté 5'-phosphate du brinqu'elle synthétise

c la DNA-polymérase n'incorpore qu'un seuldidésoxyribonucléotide



d la DNA-polymérase arrête sa synthèse à toutmoment quelle que soit la longueur du fragmentsynthétisé

e le radical fluorescent est incorporé avec ledernier nucléotide et sa couleur varie en fonctionde la base azotée de ce dernier nucléotide

5. Pour démarrer la transcription d'un gène dansune cellule du foie, tous les facteurs suivantsdoivent absolument être présents, sauf un,indiquer lequel

a. l'ion Magnésiumb. la TATA binding protein (protéine se liant à la

boîte TATA)c. le facteur cardiaque transrégulateur GATA-4d. RAP 30, sous-unité du facteur TFII Fe. la RNA-polymérase II

6.L'induction de la synthèse d'une enzyme est le

résultat de toutes les régulations suivantessauf une, indiquer laquelle :

a. les éléments cis-activateurs sont transcritsplus rapidement

b. la quantité de RNA messager dans lecytoplasme sera plus grande

c. le complexe d'initiation de la transcription estlié au médiateur qui est lui-même en relation

immédiate avec un ou des facteurs trans-activateurs

d. la consommation de nucléosides triphosphatesest augmentée

e. le nombre de molécules du transcrit primairesynthétisées par minute est augmenté

7. Pendant la transcription, toutes lespropositions suivantes seront vraies sauf une,

indiquer laquelle :a. le brin "antisens" du gène est hybridé avec les

derniers nucléotides incorporés dans le transcritprimaire

b. la RNA-polymérase parcourt et lit le brin "sens"du gène de 5' vers 3'

c. des liaisons hydrogènes sont faites entre lesbases azotées du RNA et celles du DNA

d. la double hélice du gène est reconstituéeaprès le passage de la RNA-polymérase

e. la liaison entre les phosphates a et b dechaque nucléoside triphosphate est hydrolysée

8. Au cours de la transcription, toutes lesséquences suivantes seront recopiées dans letranscrit primaire sauf une, indiquer laquelle :

a. codon de terminaisonb. site receveur de l'intron 1c. boîte de polyadénylationd. boîtes GC et CATe. codons des acides aminés du peptide-signal

9. Le lasso est un produit du mécanismed’excision-épissage : il comprend lesstructures ou séquences suivantes, sauf une,

indiquer laquelle :a. parfois un exon entier par suite d'un épissage

alternatifb. hybridation entre le site donneur et le site

receveurc. en 3'OH terminal, AG précédé d'une séquence

riche en U et en Cd. une adénosine liée à 3 phosphates par ses

carbones 2', 3' et 5'e. GU suivi d'une séquence riche en A et en G

10. La maturation du transcrit primaire (hnRNA) enRNA messager cytoplasmique implique toutes

les étapes suivantes, sauf une, indiquer laquelle :a. l'addition d'une 7-méthyl guanosine diphosphate

du côté 5'-phosphateb. la synthèse d'une séquence composée

uniquement d'AMP polycondensésc. des réactions enzymatiques qui peuvent modifier

le sens du message de quelques gènesd. l'hydrolyse de la liaison ester entre le site

donneur d'un intron et l'extrémité 5'-phosphate del'exon correspondant

e. la traversée de la membrane nucléaire

11. La séquence du RNA messager qui seratraduite par le peptide-signal répond à toutes lespropositions suivantes sauf une, indiquerlaquelle :

a. est riche en codons dont le 2ème nucléotide estun U

b. est suivie du codon d'initiation

c. code pour les acides aminés NH2-terminaux de

la protéine en cours de traduction

d. est située après la séquence 5' non-traduitee. est longue d'environ 45 à 60 nucléotides

12. La prolyl-tRNA synthétase a toutes les propriétésspécifiques suivantes, sauf une, indiquer laquelle :

a. elle hydrolyse un ATP en libérant unpyrophosphate

b. elle reconnaît les codons ne comprenant quedes cytosines monophosphates

c. elle reconnaît des tRNA dont les deux derniersnucléotides de l'anticodon sont des GMP

d. elle reconnaît le seul acide aminé à fonctionamine secondaire

e. -elle crée une liaison ester "riche en énergie" surle tRNAPro

13. Au cours de l’initiation d’une traduction, lesliaisons suivantes doivent être établies entre lesfacteurs en présence, sauf une, indiquer laquelle :

a. grande et petite sous-particules du ribosomeb. méthionine et tRNAMet

c. tRNAMet et site acide aminé de la petite sous-particule du ribosome

d. codon de la méthionine et anticodon de laméthionine

e. protéine eIF2 et GTP

14. Un fragment de messager contient la séquencesuivante. Parmi les acides aminés suivants,indiquer celui qui ne peut pas être traduit à partirde cette séquence, quel que soit le cadre delecture :

AAGUCUUACUUUGAAAAGUCAAAGGAGCAGCUGACACCCCUA

a. Acide aspartiqueb. Thréoninec. Tyrosined. Méthioninee. Arginine



15. Les molécules ou radicaux suivants sontajoutés à la structure des protéines maturesaprès la traduction sauf un, indiquer lequel :

a. noyau flavine (issu de la vitamine B2)b. radical phosphoryl (sur une sérine, une

thréonine ou une tyrosine)c. radical méthyl (sur une cytosine)d. ion Zince. radical méthyl (sur une histidine)

16. La fourche de réplication comprend des

enzymes pour toutes les réactionsenzymatiques suivantes, sauf une, indiquerlaquelle :

a. Hydrolyse du ribonucléotide 5' initial d'un RNAb. Hydrolyse d'un brin de DNA pour désenrouler

ou surenrouler une double hélicec. Condensation du phosphate d'un

ribonucléotide sur la fonction 3' alcool libre d'un

brin de DNAd. Hydrolyse de la liaison anhydride entre le

premier et les deux autres phosphates d'undésoxyribonucléoside triphosphate

e. Condensat ion du phosphate dudésoxyribonucléotide 5' initial d'un brin de DNAavec le désoxyribonucléotide 3' terminal d'un autrebrin de DNA

17. Toutes les propositions suivantess’appliquent à la réplication du DNA, sauf une,indiquer laquelle:

a. est catalysée par des DNA polymérasesb. le brin direct de la réplication est le même que

le brin sens de la transcriptionc. coûte à la cellule 2 liaisons riches en énergie

par nucléotide incorporé

d. résulte de la polycondensation dedésoxyribonucléotides à l’extrémité 3’ d’uneamorce

e. se produit pendant la phase S du cyclecellulaire

18. La réparation du DNA peut se faire aprèssuppression des structures anormales par tous

les mécanismes suivants sauf un, indiquerlequel :

a. excision des deux brins mésappariés sur plusde dix nucléotides

b. excision d'une base par la DNA glycosylasec. excision d'un seul brin de DNA sur plusieurs

dizaines de nucléotidesd. échange d'un brin de DNA avec le gène

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

terminal par la DNA-polymérase

19. Toutes les délétions suivantes peuvent setraduire par un caractère nouveau ou unemaladie chez l’enfant qui les reçoit dans sonpatrimoine génétique, sauf une, indiquer

laquelle :a. délétion du site receveur du dernier intronb. délétion de 2136 nt entre l'intron 8 et l'intron 9

d'une protéine

c. délétion de trois nucléotides dans la partie 3'

non-traduite du messager

d. délétion de la boîte TATAe. délétion de la première lettre dans le codon

d’un acide glutamique

20. Tous les événements génétiques suivants vontaccroître la divergence de deux gèneshomologues suivants sauf un, indiquer lequel :

a. une conversion de gène entre les deuxhomologues

b. une tranversion dans un codon de tryptophanec. une délétion de trois nucléotidesd. une mutation créant un codon Stope. une substitution silencieuse

QCM 2007

1. Ci-dessous un fragment d’acide nucléiquea. Cette séquence s’écrit ATGCb. Sa séquence complémentaire s’écrit TACGc. Elle est composée de ribonucléotides

d. Elle contient des liaisons anhydridese.Sous forme double brin, sa température defusion est supérieure à celle d’une séquenceAAAA

2. Le promoteur :a. Fait partie du gèneb. Détermine le sens de la transcriptionc. Sa séquence est numérotée en se référant aubrin sens du gène

d.Il est situé en 3’ de la séquence codante

e.Le facteur TFIID se fixe sur les deux brins del’ADN constituant la boîte TATA

3. La queue polyA :a. Est ajoutée immédiatement après le derniernucléotide incorporé lors de la transcriptionb. Est ajoutée immédiatement après la boîte depolyadénylation AAUAAAc. Est ajoutée à une extrémité 3’ OH libérée parclivage enzymatiqued. Est synthétisée en l’absence d’une matrice

e.Est synthétisée dans le cytoplasme

4. Le cadre de lecture :a. Concerne uniquement la séquence codante dugèneb. Est déterminé par le codon initiateur AUGc. Peut être modifié par une substitutionsynonyme

d. Peut être modifié par une délétione. Peut être modifié par une insertion



5. Les ARNt :a. Représentent la quantité la plus abondanted’ARN de la cellule

b. Sont les ARN de plus grande taille de lacellulec. Sont synthétisés par l’ARN polymérase IId. Lient les acides aminés par l’intermédiaire deleur extrémité 5’e.Lient les acides aminés par l’intermédiaired’une liaison ester

6. Le bilan énergétique total de l’incorporation dechaque acide aminé lors de la traduction :

a. Est de 3 liaisons riches en énergieb. Prend en compte l’énergie nécessaire à lasynthèse de l’aminoacyl-ARNtc. Est supérieur au bilan énergétique del’incorporation de chaque nucléotide lors de latranscription

d. Prend en compte l’hydrolyse de moléculesd’ATPe. Prend en compte l’hydrolyse de moléculesde GTP

7. L’ADN complémentaire (ADNc) contient lesséquences suivantes :

a. Le promoteur

b. Les exonsc. Les intronsd. La région 5’ non codante de l’ARNme. La région 3’ non codante de l’ARNm

8. L’épissage :a. Peut être modifié par certaines mutations

b.Tous les gènes ne sont pas soumis à unépissage alternatifc. L’épissage alternatif aboutit à la synthèse deplusieurs types de transcrits primaires à partir dumême gèned.L’épissage alternatif aboutit à la synthèse deplusieurs types d’ARNm à partir du même gènee.L’épissage alternatif aboutit à la synthèse de

plusieurs types de protéines à partir du mêmegène

9. L’ADN polymérase :

a. Synthétise l’ADN dans le sens 3’ -> 5’b. Possède une activité exonucléasique 3’ -> 5’

c. Débute l’incorporation de nucléotides àl’extrémité 3’ OH d’un désoxyribonucléotided. Utilise une matrice d’ADNe. Synthétise les fragments d’Okasaki

10. L’activité réverse transcriptase intervient dansles mécanismes moléculaires suivants :

a. La synthèse de séquences transposées

b. La réplication des rétrovirusc.La synthèse des télomèresd. La synthèse d’ADNce.La synthèse des ARN

EXERCICE 2007

Soit le gène d’une protéine appelée seipine, schématisé ci-dessous

1. Ce gène contient :a. 11 exons traduitsb.11 intronsc. Une région 5’ non codante constituée de l’exon 1 et d’une partie de l’exon 2

d. Une région 3’ non codante constituée d’une partie de l’exon 11e. Un site d’initiation de la transcription qu’il est possible de repérer sur le schéma

Ci-dessous est représentée la séquence située entre les 2 flèches verticales (en pointillé sur le schéma du gènede la seipine) incluant l’exon 6 (souligné ci-dessous) - Le premier nucléotide de chaque ligne est numéroté sur lagauche

16981 TAGGAGATAG CCCCTCCCAT TAGCCCAGGA TTCTACCTGA GAAGCCTCCA GGCTCAGGAG

17041 ACATCACAAC TGAGAGACTG GAAGTGGGGC TCAGATGAGG CGGGTAAGAG TGCTAGCGGC

exon 6

17101 AGGACCCTGG CCTGACGCCA CCCTCACCCC ACCCCCTCAC AG TAC GTG CCG ACC ACT GGA

17200

17161 GCG ATC ATT GAG ATC CAC AGC AAG CGC ATC CAG CTG TAT GGA GCC TAC CTC CGC ATC CAC

17240

17221 GCG CAC TTC ACT GGG CTC AG GTGAGGGGCC AACTGGAGTG AACCTTGGGC AACTCTTCAC

17281 GGGGGCTAAC CTTCCACCAA GAGGGTCCCA AGCAGAGGTA ATGGGTTTAC AGAGCAGAGC

17341 TGACTTGGGT TTCACATAGG CCAGAGGGTC TCAAAGCTGC CACATATTGG CCTATCAGCT

3 4 5 6 7 8 9 10 1121

Codon ATG Codon TGA



2. Une PCR est réalisée pour amplifier une partie de cette

séquence. Les séquences représentées en caractèregras (ci-dessus) ont été sélectionnées pour la synthèsedes amorces.

a. La séquence de la première amorce estCAGGCTCAGGAGACATCACA

b.La séquence de la première amorce est

GTCCGAGTCCTCTGTAGTGTc.La séquence de la seconde amorce est

GAAACCCAAGTCAGCTCTGCd. La séquence de la seconde amorce est

CGTCTCGACTAACCCAAAGCe.La taille du fragment amplifié sera de 325 pb

3. Parmi les mutations suivantes, laquelle ou lesquellesentraîne(nt) une modification de la séquence peptidique:

a.Substitution du nucléotide 17158 G -> Tb. Substitution du nucléotide 17169 T -> Cc. Substitution du nucléotide 17203 G -> Cd. Délétion du nucléotide 17204 C

e. Substitution du nucléotide 17241 G -> A

4. Parmi ces mêmes mutations, laquelle ou lesquelles

entraîne(nt) une modification de la taille dufragment amplifié :

a. Substitution du nucléotide 17158 G -> Tb. Substitution du nucléotide 17169 T -> Cc. Substitution du nucléotide 17203 G -> Cd. Délétion du nucléotide 17204 Ce. Substitution du nucléotide 17241 G -> A

5. La séquence ATGGAG des nucléotides 17198-17203 constitue un site de clivage de l’enzyme derestriction BpmI.Une mutation 17202 A -> G peut être détectée :

a. Par analyse de la carte de restriction dufragment amplifié

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

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

d. Par séquençage du fragment amplifiée. Par séquençage du peptide codé par l’exon

6

ANNEXE I .CODE GENETIQUE

1er

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

2. Biologie Moléculairearistote.datacenter.dsi.upmc.fr/disc/PCEM1/ED/2_BM_2007-08.pdf · Montrer...

Documents

Transcript of 2. Biologie Moléculairearistote.datacenter.dsi.upmc.fr/disc/PCEM1/ED/2_BM_2007-08.pdf · Montrer...