TD n°1

TD ADN Radiobiologie et BCM
1) Structure de l’ADN

Décoder l’acronyme ADN :

L’unité de base de l’ADN est figurée sur le document cicontre :
Donner le nom de cette molécule et légender ce document
Nom :
1
3
2
1= 2= 3=

La structure 3 existe sous 4 formes différentes dans l’ADN : les entourer parmi les suivantes :

Structure primaire de l’ADN :
enchainement des structures de base par
des liaisons phosphodiesters :

Structure secondaire de l’ADN : appariement entre les structures 3
 Entre T et A il y a ….liaisons ……………………
 Entre C et G il y en a ………
Les 2 brins sont antiparallèles 5’-3’
Puis forme en double hélice
2) Exercice :
 Identifier les bases présentes dans les structures suivantes :
A
B
C
D
E
 Parmi ces bases, lesquelles :
a) contiennent du ribose :
b) contiennent du désoxyribose :
c) contiennent une purine :
d) contiennent une pyrimidine :
e) contiennent de la guanine :
f) sont des nucléosides :
g) sont des nucléotides :
h) se trouvent dans l’ARN :
i) se trouvent dans l’ADN :
3) Réplication de l’ADN
Pour dupliquer l’ADN (recopier à l’identique pour avoir 2 exemplaires avant la mitose) les 2 brins sont
séparés et une enzyme vient mettre la base adéquate en face de chaque base.
Ecrire les molécules filles obtenues en dupliquant la portion d’ADN suivante, en observant la règle
d’appariement des bases :
AATGCTGGCAATCCTTGGAA
AATGCTGGCAATCCTTGGAA
TTACGACCGTTAGGAACCTT
TTACGACCGTTAGGAACCTT
4) Transcription de l’ADN
Pour que l’information sorte du noyau, elle doit être « transcrite » sous forme d’ARNm, molécule
monocaténaire où le T est remplacé par le U (et le sucre est le ribose). Un seul brin d’ADN sert de matrice
et est transcrit on le nomme brin non codant.
Ecrire la portion d’ARNm correspondant au fragment du brin codant de l’ADN ci-dessous :
5’ ATACGGGATCCGAGCTCTCGATCGTCTGCAGAAATTCC 3’
5) Traduction
L’ARNm sort du noyau et est pris en charge par les ribosomes qui vont traduire le message en protéine.
Pour cela il existe un code, nommé code génétique.
Caractéristiques du code génétique :
Il faut faire correspondre l’ARNm composé de 4 bases différentes avec une protéine composée de 20
acides aminés différents
Donc 1 base ne peut pas correspondre à un aa (4<<20 !)
 Est-ce que 2 bases successives peuvent convenir ? Calculer le nombre de combinaisons différentes
de 2 bases parmi 4 :
 Est-ce que cela suffit pour coder 20 aa ?
Même calcul pour un code à 3 lettres :
Conclusion : Un groupe de ….. bases ou triplet de bases de l'ARN m code pour 1 acide aminé.
Ces 3 bases de ARNm s'appellent codon
Code dégénéré
Le code est dégénéré : 61 codons → 20 acides aminés.
 61 codons ayant un sens (qui correspondent chacun à 1 acide aminé), dont 1 codon d'initiation
AUG),
 3 codons non-sens ou stop ou de terminaison (UAA, UAG, UGA).
Donc plusieurs codons pour le même acide aminé (codons synonymes).
En général les codons synonymes différents par la nature du d'une base (le plus souvent la 3 ème).
Exercice 1
calculer le nombre de codons pour chaque acide aminé.(voir tableau code génétique page suivante)
Phe
Pro
Gln
Arg
Ser
His
Cys
Met
Tyr
Glu
Val
Trp
Asp
Ile
Ala
Lys
Leu
Thr
Asn
Gly
Rq : Il n'y a pas de chevauchement entre les triplets, ils sont lus à la suite les uns des autres.
Exercice 2
L'ocytocine et la vasopressine sont deux hormones fabriquées par l'hypophyse antérieure.
Voici les deux séquences de nucléotides présentes sur le gène codant pour chacune de ces hormones (brin
codant).
Ocytocine :
TGC TAC ATC CAG AAC TGC CCC CTG GGC
Vasopressine : TGC TAC TTC CAG AAC TGC CCA AGA GGA
1. Déterminer la séquence peptidique de ces deux hormones.
2. Comparer les brins d'ADN ; compter le nombre de différences.
3. Comparer les séquences des deux hormones protéiques.
4. Conclure.
Exercice 3
Le diabète de type 1 résulte d'un manque d'insuline ; le pancréas ne fabrique pas cette hormone.
Les premier traitements consistaient à injecter aux diabétique de l'insuline de porc, ou d'un autre animal.
Actuellement l'insuline est obtenue par transgénèse : le gène de l'insuline peut être extrait d'une cellule
humaine et inséré dans l'ADN d'une bactérie. Cette bactérie produit alors de l'insuline humaine.
Quelle indication cela nous donne-t-il sur le code génétique ?
Exercice 4
Des chercheurs ont réalisé une transgénèse entre une Paramécie et un Lapin. Après avoir isolé les gènes
codant pour des protéines membranaires de la Paramécie, ils les ont introduits dans des cellules de Lapin
afin que celle-ci synthétisent les protéines de la Paramécie. Ils ont eu la surprise de constater que les
cellules de Lapin ne synthétisent jamais la protéine complète.
Pourquoi les chercheurs sont-ils “surpris” ?
Pour élucider ce mystère, ils font l'analyse du gène dont voici un fragment du brin non codant.
TAT TTC TCC ATG CCG CTC ATT CGC GCA CGA
Pourquoi les cellules de Lapin sont-elles incapables de synthétiser la molécule entière ?
Quelle indication cela nous donne-t-il sur le code génétique ?
Exercice 5
La myopathie de Duchenne est une maladie génétique due à un seul gène. Ce gène, situé sur le
chromosome X, comporte plus de 2 millions de paires de nucléotides ( c'est un gène bien plus long que la
moyenne). Il permet la synthèse d'une protéine musculaire: la dystrophine. Le fragment du brin d'ADN
codant (= non transcrit) suivant correspond aux acides aminés 109 à 114 de la dystrophine:
... GGT TTG ATT TGG AAT ATA ...
Suite à diverses mutations, la séquence des nucléotides du gène peut changer. La myopathie de Duchenne
est due à un de ces changements.
a. Indiquez quels sont les acides aminés 109 à 114 de la dystrophine.
b. Déterminez les conséquences sur la protéine formée si:
- le gène possède un nucléotide A au lieu de T en position 15
- le gène possède un nucléotide A au lieu de G en position 6
- le gène possède un nucléotide A au lieu de G en position 12.
Radiobiologie :
Les radiations ionisantes peuvent provoquer indirectement (via radicaux
libres) des mutations de l’ADN.
Si ces mutations sont réparées, la cellule survit.
Si ces mutations sont non réparées, la cellule peut soit mourir soit survivre
mais transformée, elle peut devenir cancéreuse ou transmettre des anomalies
à la descendance si gamète.
Efficacité relative de différents types de radiations pour produire des mutations chez la drosophile
% de chromosomes X portant des mutations létales après une
Type de radiation
irradiation de 1000 röntgens
Lumière visible (spontanée)
0.15
Rayons β, γ , X durs
2,90
Neutrons
1.90
Rayons α
0.84
Drosophile normale
pattes sur tête
ailes supplémentaires