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FACULTE DE MEDECINEFACULTE DE MEDECINE

PIERRE & MARIE CURIE PIERRE & MARIE CURIE

PCEM1

CAHIER D'EXERCICESde BIOCHIMIE

2006-2007EDITE PAR LES ENSEIGNANTS DE BIOCHIMIE

2. Biologie

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 … … … … … … . . . . . . . … … . 23

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 2002 www.sciencemag.org)

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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 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 ? Comment appelle-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.

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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 consensus aux deux extrémités d’un intron sont appelées_______________________ et _____________________.

2.4 Compléter les propositions suivantes.

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

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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 4496 ?

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

3.1.11 La sécrétion de la protéine hors des cellules nécessite l'hydrolyse d'un peptide de18 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 ?

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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 (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 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 vos calculsen 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.

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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

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

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2ème 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

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

3ème 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

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

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 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 la figure I ?

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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) leslégendes 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

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3.7.2 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 del’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 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.

3.7.4 - 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 ?

3.7.5 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

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

Quelle activité enzymatique spécifique permet d’y répondre ?

4.3 Compléter les propositions suivantes.

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. 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).

4.4 Compléter les propositions suivantes.

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.

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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

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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’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 ?

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'

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

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

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

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, du foie

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 la

coiffe 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.

Sens demigration

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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 ?

5.7.6. Les codons d’initiation et de terminaison de la traduction sont indiqués sur le schémadu 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 contientdéjà 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’ du

premier exon par méthode enzymatique. Vous disposez

pour cela de l’ADN complémentaire et d’une amorcesimple brin ATg gCA

a) Indiquez le nom complet et le nom abrégé (entre

parenthèses), du nucléotide spécifique qui a été utilisépour 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 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.

Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 16

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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

Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 17

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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

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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 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.

12 Le promoteur du gène de l’apolipoprotéine A-IIcontient toutes les séquences suivantes, sauf

une, 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

13 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

14 Les propriétés suivantes sont toutes en accord

avec 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) 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

15 La fin de la transcription est le résultat de tous

les évènements suivants sauf un, indiquerlequel : a. l’ARN polymérase (RNA polymerase) a

synthétisé un ARN contenant la séquenceAAUAAA 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) nesynthétise plus de liaisons et le transcrit primaireest coupé à son extrémité 3’OH terminale

16 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 étéhydrolysé 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 de

1000 nucléotides d. Son extrémité 5’-phosphate a été complétée

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

continue

3. Traduction

1 Au cours du cycle d’initiation de la traduction,toutes les liaisons suivantes sont essentiellespour déterminer le cadre de lecture exact, saufune, indiquer laquelle :

a. Fixation d’un Met-ARNtMet dans le sitepeptidique b. Liaison du l’uracile du codon AUG avec le

deuxième nucléotide de 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’ARNmavec 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 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 ARN

comprenant 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

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

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e. Liaison amide entre l’extrémité COOH-terminaledu 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) provoque

tous 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 la

protéine traduite. e. Liaison spécifique de cette ribonucléoprotéine

avec 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 requiert

l'hydrolyse des liaisons riches en énergiesuivantes, sauf une, indiquer laquelle :a. ATP AMP + pyrophosphate

b. peptidyl-tARN tARN + peptide transféré sur la

leucinec. 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 en

énergie

d. 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

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

acide aminé

d. chacun d’entre eux se lie à un seulcodon

e. se lient aux acides aminés parl’intermédiaire d’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 Glus'appariant avec les codons de l'acide

glutamique GAA et GAG?

a. CUU

b. CUCc. UUCd. TTCe. 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 de

la 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. AUCb. AUGc. UAGd. GAU

e. UAC

13 La séquence nucléotidique de l'anticodon d'unARNt 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.

Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 20

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

site P sur le ribosome est rendue possible parl'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 totalitéb. UGA est un codon de terminaison de latraductionc. Le code génétique est fondé sur des mots de 3lettres les codons

d. 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.

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

excréterb. 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 sense. La séquence 5’ non traduite de l’ARN messagerest reconnue par des cofacteurs eIF4

4. Réplication et réparation

1 Quelles sont les activités de l’ADN-polymérase aucours de la réplication d'un fragment dechromosome ?

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

b. elle synthétise une liaison ester entre

l'extrémité 3'-OH d'un brin d'ADN et l'extrémité 5'-phosphate d'un autre brin d'ADN

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 à

la 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 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

4 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 polynucléotidiquematriced. nécessitent une chaîne polynucléotidiqueamorce

e. possèdent une activité exonucléasique 3’ 5’

5 Les principes et mécanismes généraux de laréplication

a. Il est nécessaire d'ouvrir la molécule d'ADNen un point précis pour procéder

enzymatiquement 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'uneallongeant un brin d'ADN dans le sens 5' --->3' et

l'autre allongeant l'autre brin dans le sens 3'--->5'.d. Le brin dit "précoce" est celui à 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.

6 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

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7 La réplication de l'ADN des eucaryotesa. 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.

8 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.

9 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 latélomérase

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

10 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 aussi

bien 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 quelletransition 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 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 TATAd. transversion dans le codon d’un acide

aspartiquee. 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 formedouble brin

c. 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 – 2

c. 4 – 1 – 3 – 2 – 5d. 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 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 domestiques

d. la séquence en acides aminés d’une protéinepeut 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. ligaseb. ADN polymérase thermostablec. transcriptase inversed. ARN polymérasee. hélicase

Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 22

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7 Les didésoxyribonucléosides triphosphatesa. possèdent trois liaisons riches en énergie

b. 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-ligasee. 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 aucune

information 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 lesextrait.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 séquence

peptidique c. peut modifier le cadre de lecture

d. peut affecter l’excision-épissage d’un intron e. peut introduire un codon stop

Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 23

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7. Annales

QCM 2005

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 Pvu II+ 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 + Southernblot 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 des sujetsaprès digestion par l’enzyme de restriction Taq I,puis électrophorèse et Southern blot révélé par unesonde 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 plusloinc. il a un site de restriction Taq I de plus que lessujets n° 2 et 4d. il est homozygote pour le fragment de restriction leplus court (3,5 Kb)

e. il est homozygote pour le fragment de restriction leplus 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’une protéineextracellulaire, la RNA polymerase II agit en fonctionde l’orientation indiquée des molécules suivantes,sauf une, indiquer laquelle :

a. elle transcrit chaque intron en commençant parson site donneur

b. 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 quicodera pour le reste de la protéinee. elle commence la transcription en séparant lesdeux brins de l’ADN du gène à partir de l’extrémité 5’de l’exon 1

6. Selon les gènes, des combinaisons de structure

peuvent 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 gène

c. l’exon 4 peut être suivi de l’exon 3

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

Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 24

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d. plusieurs promoteurs peuvent initier latranscription du même gène par plusieurs exons 1,chacun étant épissé ensuite avec le même exon 2

e. le même lasso peut contenir l’intron 3, l’exon 4 etl’intron 4

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

a. elle hydrolyse deux liaisons riches en énergieb. 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 GGG

e. elle produit un acide pyrophosphorique

8. A différentes étapes de la traduction du fragment demessager suivant, les sites acide aminé et peptided’un ribosome sont occupés de toutes les façonssuivantes, sauf une, indiquer laquelle :

…CUG ACU CCU GAG GAG AAG UCU…

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

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

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

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

e. site P : tRNAGlu~Glu-Glu-Pro-Thr-Leu-…site A : tRNALys~Lys

9. Lors de la progression d’une fourche de réplication,les mécanismes suivants accompagnent la synthèsedu DNA, sauf un, indiquer lequel :

a. La DNA primase synthétise des amorces d’ARNsur le brin retardéb. La DNA polymérase d hydrolyse les nucléotides

mésappariés en 3’ des brins nouveauxc. La DNA ligase associe les fragments d’Okazakisur 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, saufune, 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 chromosomesdifférents

b. deux chromosomes appariés au cours de laméiosec. 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

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.

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-II

Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 25

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e. reproduit en partie la séquence du brin anti-sensdu gène de l’apoA-II

1 4 . Les deux séquences de 3 nucléotides encaractères gras comprennent :

a. un site d’initiation de la transcription du gène del’apoA-IIb. un signal de fin de traduction de la protéine apoA-IIc. un site d’épissage du transcrit primaire de l’apoA-IId. un signal de polyadénylation du transcrit primairede l’apoA-II

e. un élément cis-régulateur d’expression du gènede 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 gène de

l’apoA-II située entre les sites d’initiation et determinaison de la transcriptionc. a la même longueur que le transcrit primaire del’apoA-IId. a la même longueur que la séquence codante dugène 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, ddCTP

e. 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 même

taille, 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 une

digestion 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’ADNde 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 342pb.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 sera

accompagnée :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 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 de l’enzyme

de 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 uneamplification du fragment situé entre les deuxséquences en caractères gras, puis à une digestionpar 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

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QCM 2006

1.La figure suivante représente un fragment d’acidenucléique 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. AGTCTCAGCb.TCAGACTAGc. AGTCAGACTd.GACTGAGTCe. 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 ribonucléique messager de l'apolipoprotéineA-IIe. acide ribonucléique 7S de la SRP

3. Au cours de l'électrophorèse des acides

désoxyribonucléiques (DNA) le champ électriquefait migrer les fragments de DNA pour les sépareren bandes rendues visibles lorsqu'on illumine legel d'agarose avec une lumière ultra-violette.Toutes les conséquences suivantes de cettemanipulation 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'anode

c un colorant bleu anionique de 1300 daltons demasse moléculaire migre plus vite que tous lesfragments d'acides nucléiques

d les fragments de DNA sont séparés en fonction deleurs différentes charges électriques

e les DNA sont rendus fluorescents par un réactif quis'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 activités

suivantes sauf une, indiquer laquelle :a la DNA-polymérase synthétise un brin de

DNA antiparallèle et complémentaire du brin donton veut la séquence

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

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

didésoxyribonucléotided la DNA-polymérase arrête sa synthèse à tout

moment 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 gènedans une cellule du foie, tous les facteurssuivants doivent 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-4

d. RAP 30, sous-unité du facteur TFII Fe. la RNA-polymérase II

6.L'induction de la synthèse d'une enzyme estle résultat de toutes les régulations suivantessauf une, indiquer laquelle :

a. les éléments cis-activateurs sont transcritsplus rapidement

b. la quantité de RNA messager dans le

cytoplasme sera plus grandec. le complexe d'initiation de la transcription est

lié au médiateur qui est lui-même en relationimmédiate avec un ou des facteurs trans-activateurs

d. la consommation de nucléosidestriphosphates est augmentée

e. le nombre de molécules du transcrit primaire

synthétisées par minute est augmenté

7. Pendant la transcription, toutes lespropositions suivantes seront vraies saufune, indiquer laquelle :

a. le brin "antisens" du gène est hybridé avecles derniers nucléotides incorporés dans letranscrit primaire

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 dansle transcrit primaire sauf une, indiquerlaquelle :

a. codon de terminaisonb. site receveur de l'intron 1c. boîte de polyadénylation

d. boîtes GC et CATe. codons des acides aminés du peptide-signal

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9. Le lasso est un produit du mécanisme d’excision-épissage : il comprend les structures ouséquences suivantes, sauf une, indiquer laquelle :

a. parfois un exon entier par suite d'un épissagealternatif

b. 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 lesétapes suivantes, sauf une, indiquer laquelle :

a. l'addition d'une 7-méthyl guanosine diphosphatedu côté 5'-phosphate

b. 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 de l'exoncorrespondant

e. la traversée de la membrane nucléaire

11. La séquence du RNA messager qui sera traduitepar 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 que descytosines monophosphates

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

d. elle reconnaît le seul acide aminé à fonction aminesecondaire

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 laséquence suivante. Parmi les acides aminéssuivants, indiquer celui qui ne peut pas être

traduit à partir de cette séquence, quel quesoit le cadre de lecture :

AAGUCUUACUUUGAAAAGUCAAAGGAGCAGCUGACACC

CCUA

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

15. Les molécules ou radicaux suivants sont

ajoutés 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 desenzymes pour toutes les réactionsenzymatiques suivantes, sauf une, indiquerlaquelle :

a. Hydrolyse du ribonucléotide 5' initial d'unRNA

b. Hydrolyse d'un brin de DNA pourdésenrouler ou surenrouler une double hélice

c. Condensation du phosphate d'unribonucléotide sur la fonction 3' alcool libre d'unbrin de DNA

d. Hydrolyse de la liaison anhydride entre lepremier et les deux autres phosphates d'undésoxyribonucléoside triphosphate

e. Condensation du phosphate dudésoxyribonucléotide 5' initial d'un brin de DNA

avec le désoxyribonucléotide 3' terminal d'unautre brin de DNA

17. Toutes les propositions suivantess’appliquent à la réplication du DNA, saufune, 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 incorporéd. résulte de la polycondensation de

désoxyribonucléotides 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 partous les mécanismes suivants sauf un,indiquer lequel :

a. excision des deux brins mésappariés surplus de 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

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19. Toutes les délétions suivantes peuvent setraduire par un caractère nouveau ou une maladiechez l’enfant qui les reçoit dans son patrimoine

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 suivantsvont accroître la divergence de deux gèneshomologues suivants sauf un, indiquer

lequel :a. une conversion de gène entre les deux

homologuesb. une tranversion dans un codon de

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

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