partie i. les systèmes génétiques bactériens et viraux
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Université Paris 13. UFR SMBH. L2. Sciences du Vivant. UE S3F1. Génétique 2. Partie I. PARTIE I. LES SYSTÈMES GÉNÉTIQUES BACTÉRIENS ET VIRAUX TRAVAUX DIRIGÉS PARTIE I. I. L'analyse génétique des bactéries nécessite des approches et des méthodes spécifiques EXERCICE 1 Expliquez ce qu'est une bactérie auxotrophe. QCM 2 Parmi les propositions suivantes à propos d'une bactérie en division, indiquez le(s) phénomène(s) qui est (sont) observé(s) lors de son déroulement ? A. accroissement de volume cellulaire B. apparition d'un septum transversal C. duplication du chromosome bactérien D. apparition d'un fuseau de division E. allongement QCM 3 On étudie la prototrophie et l’auxotrophie pour les nutriments suivants : T (thréonine), L (leucine), B1 (thiamine), B (biotine), F (phénylalanine) et C (cystéine). On détermine le phénotype de plusieurs clones d’E. coli par la méthode des répliques sur différents milieux supplémentés en nutriments : Milieu complet : Répliques sur milieu minimum supplémenté en différents nutriments : Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est(sont) exacte(s) : A- le clone 1 est auxotrophe pour C. B- le clone 1 est auxotrophe pour L. C- le clone 2 est prototrophe. D- le clone 3 est doublement auxotrophe. E- ces données sont insuffisantes pour déterminer complètement le phénotype du clone 3. PARTIE I. II. Un organisme modèle : la bactérie Escherichia coli PARTIE I. III. Les transferts horizontaux d'information génétique chez les bactéries QCM 1 Parmi les propositions suivantes concernant la conjugaison bactérienne, indiquez celle(s) qui est(sont) exacte(s) : A- le chromosome sexuel, appelé facteur F, n’est jamais épisomal. B- les bactéries F+ et F- sont porteuses de pili sexuels. C- lorsque les bactéries F+ transfèrent leur facteur F à une bactérie réceptrice F-, elles le perdent et deviennent F-. D- les bactéries qui contiennent un facteur F intégré dans leur génome sont appelées Hfr. E- l’intégration du facteur F ne peut se faire qu’en un seul endroit du génome d’E. coli. QCM 2 Parmi les propositions suivantes concernant la conjugaison bactérienne, indiquez celle(s) qui est(sont) exacte(s) : A- le facteur F est un épisome (petite molécule d’ADN circulaire) qui ne contient aucun gène. B- les bactéries qui contiennent un facteur F intégré dans leur génome sont appelées Hfr. C- l’intégration du facteur F ne peut se faire qu’en un seul endroit du génome d’E. coli. D- les bactéries F+ sont porteuses à leur surface de structures, appelées pili, impliquées dans l’établissement et le maintien du contact entre les cellules bactériennes. E- lorsque les bactéries F+ transfèrent leur facteur F à une bactérie F-, elles le perdent et deviennent F-. QCM 3 Deux souches d’E. coli A-B-C+D+E+F+ et A+B+C+D+E-F-, doublement auxotrophes pour des marqueurs différents sont mélangées. Parmi les propositions suivantes concernant cette conjugaison, indiquez celle(s) qui est(sont) exacte(s) : A- les phénotypes des bactéries peuvent être déterminés par la méthode des répliques. B- il n’est pas possible d’obtenir des bactéries prototrophes par cette conjugaison. C- les clones A+B+C+D+E-F- poussent sur un milieu minimum supplémenté par F. D- les clones A-B+C+D+E+F+ ne poussent pas sur un milieu contenant A. E- les clones prototrophes poussent sur un milieu minimum. QCM 4 Chez E. coli, quatre souches Hfr transmettent les marqueurs A, B, C, D, M, N, P, Q, T, W et X dans l’ordre indiqué : Souche 1 : QWDMT Souche 2 : AXPTM Souche 3 : BNCAX Souche 4 : BQWDM Toutes ces souches Hfr dérivent de la même souche F +. Indiquer l’ordre des marqueurs sur le chromosome circulaire de la souche F + originale : A- AXPTMBNCDWXA. B- QWDMTPXACNBQ. C- QWDMBNCAXDWQ. D- MDXQBNCAXTPM. E- WDMCAXQDPTMW. QCM 5 Deux souches d’E.coli, Hfr et F-, différant entre elles par des caractères d’auxotrophie ou de prototrophie vis-à-vis de certains nutriments, sont incubées ensemble en milieu liquide, puis étalées sur un milieu complet et des milieux supplémentés en différents nutriments. La souche Hfr est sensible à la streptomycine et la souche F- est résistante à la streptomycine. Des expériences de transfert interrompu montrent l’apparition progressive des recombinants suivants (dans l’ordre chronologique) : 1. [arg+, bio-, try-, met-, his- ] 2. [arg+, bio-, try-, met+, his- ] 3. [arg+, bio+, try-, met+, his- ] 4. [arg+, bio+, try+, met+, his- ] 5. [arg+, bio+, try+, met+, his+ ] Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est(sont) exacte(s) : A- l’ordre des gènes est arg met bio try his. B- le facteur F est localisé entre les gènes met+ et bio+ chez la souche Hfr. C- l’orientation du facteur F est identique sur toutes les bactéries de la souche Hfr utilisée dans cette expérience. D- les recombinants [arg+] sont sélectionnés sur un milieu contenant de la streptomycine et supplémenté en arginine comme seul nutriment. E- des expériences réalisées à partir d’autres souches Hfr d’E. coli permettraient de compléter la carte génétique du chromosome bactérien. QCM 6 Deux souches d’E. coli, l’une Hfr : A+B+C+D-E-F+ et l’autre F- : A-B-C+D-E+F+, différant entre elles par des caractères d’auxotrophie ou de prototrophie vis-à-vis de certains nutriments, sont incubées ensemble en milieu liquide, puis étalées sur un milieu complet et des milieux supplémentés en différents nutriments. Des expériences de transfert interrompu montrent l’apparition progressive des recombinants suivants (dans l’ordre chronologique). 1) A-B-C+D-E-F+ 2) A+B-C+D-E-F+ 3) A+B+C+D-E-F+ Parmi les propositions suivantes, indiquez celle(s) qui est(sont) exacte(s) : A- la souche Hfr donneuse est prototrophe pour A, B, C, et F. B- le facteur F est localisé entre les gènes A+ et B+ de la souche Hfr. C- les trois types de recombinants poussent sur milieu complet. D- pour les recombinants de type 2, le milieu minimum nécessaire à l’obtention de colonies doit contenir les nutriments A, C et F. E- on peut mettre en évidence le transfert d’un caractère d’auxotrophie lorsque la souche receveuse est prototrophe pour le caractère considéré. EXERCICE 7 On dispose de 4 souches Hfr comme indiqué en annexe et d’une souche F–, porteuse d’une mutation responsable du phénotype [gal–] et résistante à la rifampicine (un antibiotique). Pour localiser cette mutation, on réalise en parallèle quatre croisements entre la souche F– et chaque Hfr, durant 45 min et on étale sur un milieu adéquat. a- Quel est ce milieu ? b- On observe des colonies uniquement dans la boîte d’étalement du croisement avec les Hfr1 : désignez, très précisément, sur la carte en annexe, la position de la mutation responsable du phénotype [gal–]. La carte jointe indique l’origine et le sens de transfert du chromosome dans chacune des Hfr. NB : pour Hfr1 ou Hfr2, thr (thréonine) est donc très proche de l’origine de transfert. On rappelle que le passage du chromosome entier exige 90 minutes. PARTIE I. IV. La régulation génétique chez les bactéries EXERCICE 1 Mettre une croix (+) lorsqu'une synthèse des enzymes actives (β-galactosidase et perméase) est possible. Génotype(s) Inducteur absent Inducteur présent z y z y ipozy + + + + + iSp+o+z+y+ iSp+oCz+y+ i+p+oCz–y+ i–p+o+z+y+ i–p+o0z+y+ EXERCICE 2 Mettre une croix (+) dans les cases correspondant à des situations où une synthèse a lieu. Génotype(s) Présence de β-galactosidase Active (z+) Sans inducteur Inactive (z–) Avec inducteur Sans inducteur Avec inducteur ioz + + + i+oCz+ i+o+z+ / F i+o+z– i+o+z+ / F i+oCz– i+o+z– / F i+oCz+ EXERCICE 3 Mettre une croix (+) lorsqu'une synthèse des enzymes actives (β-galactosidase et perméase) est possible. Génotype(s) Inducteur absent Inducteur présent z i–p+o+z+y+ / i+p+o+z–y+ i–p+o+z+y+ / i+p+o0z+y+ iSp+o+z+y+ / i+p+o+z+y+ i–p+oCz–y+ / i–p+o+z+y– iSp+oCz+y+ / i+p+o+z+y+ y z y PARTIE I. V. Les virus sont des systèmes génétiques accessibles à l'analyse génétique QCM 1 Parmi les propositions suivantes concernant le phénomène de transduction, indiquez celle(s) qui est(sont) exacte(s) : A- la transduction permet un transfert de matériel génétique entre deux bactéries. B- elle s’effectue par l’intermédiaire d’un plasmide. C- elle s’effectue par l’intermédiaire d’un phage. D- la transduction spécialisée est utile comme outil de cartographie génétique. E- dans la bactérie receveuse, l’ADN exogène est toujours sous forme épisomale. QCM 2 Dix mutants ponctuels du phage T4 sont analysés deux à deux par étude de complémentation. On obtient les résultats indiqués dans le tableau suivant, (+ : complémentation ; - : absence de complémentation) : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 - 2 - 3 + + - 4 + + - 5 + + - 6 + + + - 7 + + + - 8 + + + + + + + - 9 + + + + + + + - 10 + + + + + + + - Parmi les propositions suivantes, indiquer celle(s) qui est(sont) exacte(s) : A- les mutants 3, 9 et 10 appartiennent au même groupe de complémentation. B- le mutant 1 est un double mutant. C- le mutant 7 est un double mutant. D- les mutants 1, 2 et 5 appartiennent au même groupe de complémentation. E- les mutants 8, 9 et 10 appartiennent au même groupe de complémentation. QCM 3 Soient deux mutants délétionnels (1 et 2) et deux mutants ponctuels (a et b) de la région rII du bactériophage T4. La carte génétique suivante a été établie : Ces mutants sont étudiés deux à deux par co-infection de la souche B d’E. coli. Le lysat obtenu est dilué puis étalé sur la souche K12 d’E. coli. On constate la présence ou l’absence de plages de lyse sur la souche K12. Parmi les propositions suivantes, indiquer celle(s) qui est(sont) exacte(s) : A- présence de plages de lyse avec les mutants 1 et 2. B- présence de plages de lyse avec les mutants 2 et b. C- présence de plages de lyse avec les mutants a et 2. D- présence de plages de lyse avec les mutants 1 et a. E- présence de plages de lyse avec les mutants 1 et b. QCM 4 On désire étudier la région rII du phage T4. Les mutants rII sont capables de lyser rapidement la souche B d’E. coli, mais non la souche K12. On réalise une co-infection de la souche B par deux mutants rIIa et rIIb. Quand le lysat obtenu est dilué 4.10 7 fois et testé sur la souche B d’E. coli, 10 plages de lyse sont comptées. Quand le lysat est dilué 2.105 fois et testé sur la souche K12 d’E. coli, 5 plages de lyse sont observées. Parmi les propositions suivantes, indiquer celle(s) qui est(sont) exacte(s) : A- le % de recombinaison entre les mutants rIIa et rIIb est égal à 0,5%. B- les plages de lyse dénombrées sur la souche K12 correspondent à des phages recombinants de type sauvage. C- le nombre de phages recombinés est de 2.103. D- le nombre total de phages est de 4.108. E- le nombre de phages recombinants sauvages est de 106.
