CAHIER D`EXERCICES de BIOCHIMIE 2. Biologie Moléculaire
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PCEM1 2. Biologie Moléculaire L'étude des acides nucléiques CAHIER D'EXERCICES de BIOCHIMIE 2007-2008 EDITE PAR LE DEPARTEMENT DE BIOLOGIE htt p: / / ww w. c hus a.upmc .fr/di s c /bio _c ell Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 2 CAHIER D'EXERCICES POUR PCEM1 BIOCHIMIE II. BIOLOGIE MOLECULAIRE: l'étude des acides nucléiques SOMMAIRE Page 1. Structure des acides nucléiques . . . . . . . . . … … … . 3 2. Transcription ....................……........ 3 3. Traduction . . . . . . . . . . . . . . . . . … … . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4. Réplication et Réparation ..........…......... 11 5. Altérations du matériel génétique et Outils de Biologie moléculaire ......………... 12 6. QCM ………………………….......………... 16 7. Annales du concours … … … … … … . . . . . . . … … . 22 ANNEXES. I • Code génétique . . . . . . . . . . . . . . . . … … … . . . . . II • Codes des acides aminés . . . . . . … … … . . . . . 27 27 Image de couverture : Photographie en microscopie électronique d'une fourche de réplication déficiente chez un mutant de levure. Une anomalie lors de la réplication d'ADN serait l'un des mécanismes contribuant à l'instabilité génomique (Science-26 juil 2002 www.sciencemag.org) Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 3 1. STRUCTURE DES ACIDES NUCLEIQUES 1.1 Structure de l’ADN a. Par convention la séquence d’un simple brin d’une molécule d’ADN est écrite dans le 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 les pourcentages de thymine, guanine et cytosine ? Quelles caractéristiques structurales permettent de différencier ces bases? c. Est-ce que la proposition suivante est vraie : « si la séquence d’un déoxyribonucléotide est 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 pTpG»? 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-elle stabilisée? 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. 2.2 2.3 Montrer comment un signal hormonal peut réguler l’expression d’un gène. Citer les 3 évènements indispensables à la maturation post-transcriptionnelle des transcrits primaires d'ARN conduisant à la formation des ARN messagers chez les Eucaryotes. Vous préciserez le déroulement chronologique, les étapes ainsi que le rôle de chacune de ces modifications nucléaires. Compléter les propositions suivantes. a. La synthèse d’ARN, qui est aussi appelée ____________________, est un processus hautement sélectif. b. La transcription commence quand une molécule d’_________________________ se lie à une séquence ____________________ sur la double hélice d’ADN; c. L’___________________________ transcrit les gènes dont les ARN seront traduits en protéines, l’______________________________ synthétise les grands ARN ribosomiques, et l’_____________________________ 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 un rôle important dans l’initiation de la synthèse protéique. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 4 e. L’extrémité 3’ de la plupart des transcrits de la polymérase II est définie par une modification, au cours de laquelle le transcrit en élongation est clivé à un site spécifique, et une _________________ est ajoutée à l’extrémité 3’ coupée par une polymérase distincte. f. Les modifications des extrémités 5’ et 3’ d’une chaîne d’ARN terminent la formation du _____________________ . g. Les séquences codantes d’ARN de chaque côté de l’intron sont réunies l’une à l’autre après que la séquence intronique ait été retirée; Cette réaction est connue sous le nom d’_____________________________ . 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 certains groupes de gènes spécifiques. b. Le motif de liaison à l’ADN en ________________________ a été retrouvé dans des protéines de liaison à l’ADN chez les eucaryotes et les procaryotes; il contient dans sa structure un ou plusieurs ions métalliques. c. Le motif ______________________________ est ainsi appelé car deux hélices , provenant de chaque 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 E Séquence du gène codant pour l’Apolipoprotéine E humaine(allèle Epsilon 4). (Genbank : HUMAPOE4) 1 81 161 241 321 401 481 561 641 721 801 881 961 1041 1121 1201 1281 1361 1441 1521 1601 1681 1761 1841 1921 2001 2081 2161 2241 2321 2401 2481 2561 2641 2721 2801 GGAACTTGAT CAATTTGACT GGGAGGTGCT AAAACCCAGG CCAGCCGCCT ATCTCGGCTC CGCCCGCCAC TCCTGACCTT CCATCCCACT TTACATTCAT CTTGGCCCCC AAAGACCTCT GGGCTGCCCA AGTCCTACTC AGCTCAGGGG GGCTTGGGGA GACCCGCTAG TTATCGAGCA CCGTCGATTG AGAATGTGAA TTGAACCCCG TTAAATAGGG GGCTAACCTG TCCCCAGACT GGCGGGGCTT GGCCCCCTCT TCCTTGAGAT CTGTCGCCCA CTCAGCCTCC GTTTCACCAT TTACAGGCGT GGGCAGCTGT CGCTGGGCCG ACACCAGCCT GCTCTCAGCT CGCTGCACTC GCTCAGAGAG CCAGAATCCT GGAATCTCAT TCCCATTTGC AGCCCCACTT ACTGTAACCT CACGCCTGGC AAGTGATTCG TCTGTCCAGC CCAGGCACAG AGAATGGAGG ATGCCCCACC GCCCGCCCTA AGCCCCAGCG CCTCTAGAAA GAGGAGGAGC AAGGTGGGGT CCTACTGGGT GAGAACTTTA GGGAGAATGA GGAGAGGAAG AATGGGTTGG GGGTGAGGCC GGCCAATCAC GCTCGGTTCC TCTGAGGCTT AGGAGTTAGA GGCTGGAGTG CAAGTAGCTG GTTGGCCAGG GAGCCACCGC GATCTTTATT GTGGCTCACC GGGCAACATA ACTCAGGAGG CAGCCTGGGT Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie GACAAGTCAT AACCTTAACC TTCACATGTG AAAGCCTCGA TCTTTTTTTT CCGCCTCCCG TAACTTTTGT CCCACTGTGG CCCCTAGCCC GAAAGGACAG AGGGTGTCTG TCCTTCCTCC TCCCTGGGGG GAGGTGAAGG GAGCTGGGAC GGGGGTGAGG GGGGAGAGCA GTCCCCAGTG AAATGAGGAC GGAATGCGAG ATGGAATTTT GGGCGGCTTG GGGTTGGGGG AGGCAGGAAG CCCCGCTCCT CTGTGCTGCT AGTTGTTTTG CAGTGGCGGG GGACTACAGG CTGGTCTGGA ACCTGGCTGG CTCCATCACC CCTGTAATCC GTGAGACCCT CTGAGGCAGG GACAGAGCAA TTGCCCAAGG CAGAAGCACG GGGAGGGGGC CTTTTAGCAG CTTTTTTTGA GGTTCAAGCG ATTTTTAGTA CCTCCCAAAG TACTTTCTTT GGTCAGGAAA TATTACTGGG CTCTGCCCTG AGGGGGCGGG ACGTCCTTCC CCTGGGAAGC CAAGCAGCAG GCTGGACTGG TCCTCAGATC TGAATTAGCT ACTGGGACTG CTATGGAGGC GTAAATGTGC CGCTGGGGGT ATGAAGGTTC CCCCCTCTCA TCCTGGCTCT TTGTTGTTGT ATCTCGGCTC CACATGCCAC ACTCCTGACC GAGTTAGAGG CCCACACAGC CAGCACTTTG GTCTCTACTA AGGATCGCTT GACCCTGTTT TCACACAGCT GCTTCAAGCC TCCTGTGCTC GTGCATCATA GACAGTCTCC ATTCTCCTGC GAGATGGGGT TGCTGGGATT CTGGGATCCA GGAGGACTCT CGAGGTGTCC CTGTGCCTGG ACAGGGGGAG CCAGGAGCCG CCTGGCCTCC GGGACTGGAC GATGTAAGCC TCCATAACTG CATAAATGGA AGATGGAACC CGACCTGGGG TGGGATTAGG GGGAGGAGTC TGTGGGCTGC TCCTCACCTC GAACAGCGAT TTGTTGTTGT ACTGCAAGCT CACACCCGAC TCAGGTGATC TTTCTAATGC CCTGCCTGGG GGAGGCCAAG AAAATACAAA GAGCCCAGAA ATAAATACAT GGCAACTGGC CTGGAAACCA AAGGTCACAA CTGTTCCCAC CTCTTGCTGA CTCAGCCTCC TTCACCATGT ACAGGCGTGA GGAGTCCAGA GGGCGGCAGC TCCCTTCCTG GGCAGGGGGA CCCTATAATT GTGAGAAGCG AGGTAGTCTC CTGGGAAGGG ATAGCAGGAC GGGAGCCAGG ACACGGCGCT GGCGGTGGGG ATGGGGAGAT CTGTTGCAGA CTCACTGGCG GTTGCTGGTC AACCTCCTGG TTGACGCTCT TGTTTTGTTT CCGCCTCCCA TAACTTTTTT TGCCCGTTTC ATTGCAGGCA GCACACAAGG GTGGGAGGAT AATTAGCCAG GGTCAAGGTT AATGCTTTCC AGACGAGATT CAATACCTGT CCAAAGAGGA CCCTCCCATC GGCTGGAGTG CAAGTAGCTA TGGCCAGGCT GCTACCGCCC TCCCCAGCCC CTCCACATTC GGGACTGTGG GAACAGCCCA GGACAAGTCT CAGTCGGGGG AGGAGAGCTA CTGGGCAGCA TCCACGAGTT GGCAGCGACA TAACTGTGAG AGGGGGTGGG AAGAGAAGAC TAATGCAACA GTTGATTGAC ACATTCCTGG CCCCATTCAG CTGGGCCTCG TTTTGAGATG GGTCCACGCC GTATTTTCAG GATCTCCCAA GATAGTGAAT ACACTCAATA CACTTGAGCC GCATGGTGCC GCAGTGAACC AAGTGATTAA CACGCCCTGG GGCAGCCAGG AGCTGTGATT CCACTTCTGT CAGTGGCGAG GGATTACAGG GGTCTCAAAC CCAGCCCCTC CCTCTCCAGA CCCTTCCACG GGGGTGGTCA CCTCGTGACT GGGATCCTTG CACGGGGATG CTCGGGGTCG GAGACGACCC GTCACTATCA CGGTAGCTAG GTTGGAGCTT GGGATGGAAT CAGGAGGGAG AGGCTTGGAA AGTTTCTCCT CAGGTATGGG ACAGACCCTG GTTTCCCCCA AAGTCTCGCT ATTCTCCTGC TAGAGACGGG AGTGCTGGGA ACCAGACACG CATGCTTTTC CAGGAGTTCA ACACACCTGT ATGTTCAGGC ACCGACTCCC 80 160 240 320 400 480 560 640 720 800 880 960 1040 1120 1200 1280 1360 1440 1520 1600 1680 1760 1840 1920 2000 2080 2160 2240 2320 2400 2480 2560 2640 2720 2800 2880 Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 2881 2961 3041 3121 3201 3281 3361 3441 3521 3601 3681 3761 3841 3921 4001 4081 4161 4241 4321 4401 4481 4561 4641 4721 4801 4881 4961 5041 5121 5201 5281 5361 5441 CCCTCACCCT CGGGGTCAGA AGAGCCGGAG ATTACCTGCG TGAGTGTCCC GCTAAGTCTT ATTCTCTCTC CCCTAGCTCT GATCCTCCCG TCTGCCTCTG TCTTGGGTCT TCCCGCCCTC ACTGACCCCG TGGAGGACGT GTGCGCCTCG GTACCAGGCC GCCGCGTGCG CGCGCGCGGA CAAGCTGGAG TGGTGGAAGA CCCAGCGACA GCAGCGGGAG ATCTGCTGGC CAGCCCCCTC CACCCAGGCT GTAGCTGGGA CCAGGCAGGT TGCCCGGCCT GCCTCCACCT CTAGGATTAA CTCAAGCGAT TTTGTAGAGA CAAAGTGCTG GCCCACCATG AGGACCCTGA CCCGAGCTGC CTGGGTGCAG CATCCTGGCC GGGGGGCCTG TCAGCTTTGT TTTATATAGA CCTCGGCCTC CCCTCTGCAT CTCTGGCTCA TCGGCCGCAG GTGGCGGAGG GCGCGGCCGC CCTCCCACCT GGGGCCCGCG GGCCGCCACT TGGAGGAGAT GAGCAGGCCC CATGCAGCGC ATCACTGAAC ACCCTGTCCC CTCCCCCTGT CTCTCCATCT AGAGTGCAGT TTACAGGCTC CTCAAACTCC CTGCCCCTCT CCTGGACTCA TTTGGGGGGG ACTCCCACCT CAAGGTCTCA GGATTCCAGG Biologie Moléculaire / 5 GCTCCAAAGA CCCGACCTTG GCCAGCAGAC ACACTGTCTG CTTGACCCTC GGTCTCTGCT CTCTCTCTCT GACAGAGAGA CCAAAGTGCT CTGCTCTCTG TCCCCATCTC GGCGCTGATG AGACGCGGGC CTGGTGCAGT GCGCAAGCTG AGGGCGCCGA GTGGGCTCCC GGGCAGCCGG AGCAGATACG CAGTGGGCCG GCCGAAGCCT CGCCCCAGCC GATTTCCTCT GTGTCTGTGT GGCACGATCT ACACCACCAC TGACCAAGTG TTCTTTTTTA AGTGATAAGT GGTGGTGTGT TGGCCTCCTG ATATGTTGCC CATGGGCTCC AGCATTTGTG AACTTGTTCC CGAGTGGCAG AGCAGGTGCA CTGGTGGGCG GGTTCTAGCT TCCCTTCTGA TGGGGTCTCA GGGATTAGAG CATCTGTCTC GCCCGCCCCA GACGAGACCA ACGGCTGTCC ACCGCGGCGA CGTAAGCGGC GCGCGGCCTC TGGCCGGCCA ACCCGCGACC CCTGCAGGCC GGCTGGTGGA GCAGCCATGC GTCCTCCTGG AAGCCCCAGC GTATCTTTCT TGGCTCACTG ACCCGGCTAA ATCCACCCGC GGGGGCAGGG GATCCTCCCG GTGGAGATGG AGTAGCTGAG CAGGCTAGTC GAGCGGCCTG GAGCACCTTC ACACAGGATG AGCGGCCAGC GGAGGAGCTG GCTATACCTC TCCTCTTCCC CTCAGTCTCT CTGTGTTGCC GCATGAGCAC TGTCTCCTTC TCCCAGCCCT TGAAGGAGTT AAGGAGCTGC GGTGCAGGCC TCCTCCGCGA AGCGCCATCC GCCGCTACAG GCCTGGACGA GAGGCCTTCC GAAGGTGCAG GACCCCACGC GGTGGACCCT CTCAGTTTCT CTCTGCCCTT CAACCTCTGC TTTTTGTATT CGGCCTCCCA AAAGGTCTCA CCTCAGCCTT GGTCTGGCTT ACTACTGGCT TCAAACCCCT CCCAACTTAA TGTGTGCCCC CCAGGCCAAG GCTGGGAACT CTCAGCTCCC CCCAGGTCCA ATTTCTGACT CACACTCGTC CAGGCTGGTC CTTGCCCGGC TCTCGGCCTC TCTCCCCCGC GAAGGCCTAC AGGCGGCGCA ATGCTCGGCC TGCCGATGAC GCGAGCGCCT GAGCGGGCCC GGTGAAGGAG AGGCCCGCCT GCTGCCGTGG CACCCCGTGC AGTTTAATAA CTTTCTGCCC TTTTTTTTTT CTCTTGGGTT TTTAGTAGAG AAGTGCTGAG CCCTGTCACC TCCAGTAGCT TGTTGGCCAG AGCACCACCA GGCTCAAGAG TAATATTGTT TAGGTAGCTA GTGGAGCAAG GGCACTGGGT AGGTCACCCA GGTTTCATTC CCTGGCTTTA CTGGCTCTGT TTGAACTTCT CTCCTAGCTC TGCCCCGTTC CTCCCCACTG AAATCGGAAC GGCCCGGCTG AGAGCACCGA CTGCAGAAGC GGGGCCCCTG AGGCCTGGGG CAGGTGGCGG CAAGAGCTGG GCACCAGCGC CTCCTGCCTC AGATTCACCA ACATACTGCC TAGACGGAGT CAAGCGATTC ACGAGCTTTC ATTACAGGCC CGCCATCACA GAGACTACAG GCTGATGTGG CACCCAGCTT ATCCTCCGCC CCTAGAGTTG GATGCCTGGA CGGTGGAGAC CGCTTTTGGG GGAACTGAGG TGCCCCTGTC GCTCTCTGGA CTCTGTCCTT GGGCTCAAGC CTTCTTCGTC CTTCTCTCCC TGCGACACCC TGGAGGAACA GGCGCGGACA GGAGCTGCGG GCCTGGCAGT GTGGAACAGG CGAGCGGCTG AGGTGCGCGC TTCGAGCCCC CGCCCCTGTG CGCGCAGCCT AGTTTCACGC ACACAATTCT CTGGCTCTGT TGCTGCCTCA ACCATGTTGG TGAGCCACCA GCTCACTGCA GCGCATACCA AATTCCTGGG TTTATTATTA ATCGGCCTCC CACTC 2960 3040 3120 3200 3280 3360 3440 3520 3600 3680 3760 3840 3920 4000 4080 4160 4240 4320 4400 4480 4560 4640 4720 4800 4880 4960 5040 5120 5200 5280 5360 5440 5515 La séquence ci-jointe est celle du gène de l'apolipoprotéine E humaine, allèle e4. Le dernier nucléotide de chaque ligne est numéroté sur la droite (n° de position). 3.1.1 Certaines parties de cette séquence ont été soulignées d'un trait simple; examinez avec soin le début et la fin des séquences qui sont situées entre ces séquences soulignées: à quoi correspondent les séquences soulignées ? 3.1.2 Quelles sont les fonctions (rôles) des protéines qui se fixent en premier sur ce gène dans la région allant du nucléotide 975 au nucléotide 1046 ? 3.1.3 Quel est le rôle du triplet de nucléotides en 1871-1873 ? 3.1.4 Quelle est la traduction de la séquence 1847-1913 de ce gène ? 3.1.5 Le nucléotide en position 1913 est un G qui fait partie de la séquence traduite: quelle est sa position dans le cadre de lecture: N1, N2 ou N3 ? 3.1.6 Le nucléotide en position 3007 est un G qui fait partie de la séquence traduite: quelle est sa position dans le cadre de lecture: N1, N2 ou N3 ? 3.1.7 Il existe dans le domaine de l'apolipoprotéine E codé par l'exon 4 du gène deux Arginines qui peuvent être mutées en Cystéines par une simple substitution d'un nucléotide: quelle est à ces endroits (soulignés deux fois), la séquence du brin sens du gène muté? 3.1.8 Quelle sera la longueur après transcription et maturation (comprenant l'addition de 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 de 18 acides aminés du côté N-terminal. Quel est le rôle de ce peptide ? 3.1.12 De combien d'acides aminés se compose l'apolipoprotéine E mature ? Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 3.2 Biologie Moléculaire / 6 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 consommées dans 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’une protéine: - déterminez quel est le brin matrice (justifiez votre réponse) et écrivez la séquence de l’ARNm. - orientez toutes les séquences des acides nucléiques; - écrivez la séquence du polypeptide traduit à partir de cet ARNm. c. A la suite d’une mutation, la 1 0ème base (G) du brin 1 représenté ci-dessus, a été remplacée 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 3.5 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’une cellule humaine (avant la phase de réplication) représente 6 x 109 paires de nucléotides. Quelle longueur totale d’ADN cela représente-t-il? Justifiez vos calculs en présentant votre raisonnement. 3.4.4 Quels sont les différents types d’ARN matures présents dans une cellule eucaryote? Précisez en 2 lignes maximum (pour chaque type) leur fonction respective. 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 se propose 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, - Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie les nucléotides modifiés chez quelques mutants. Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 7 La séquence d’ADN représentée ci-dessous est celle d’un fragment de 120 paires de bases entièrement contenu dans la partie traduite du gène spo II G de la bactérie Bacillus subtilis. 5’P 1 11 21 31 GAAAAAACTG AAATTACGGT TGACGCACCT CTGGTATAAG 41 51 61 CTGCTGATGA AACTTGGGCT GAAAAGTGAT GAAGTCTATT 81 91 ACATAGGCGG GAGTGAAGCC CTGCC GCCTCCATTATCTAA 71 101 111 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 la séquence 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 trois façons différentes. Pourquoi ? b. Donner dans le tableau I ci-dessous les différentes séquences prises par les trois codons 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 séquence étudiée. Dans chaque cas encadrer les codons stop. 1er CADRE DE LECTURE POTENTIEL 1 11 21 31 GAAAAAACTG AAATTACGGT TGACGCACCT CTGGTATAAG 41 51 61 71 CTGCTGATGA AACTTGGGCT GAAAAGTGAT GAAGTCTATT 81 91 ACATAGGCGG GAGTGAAGCC CTGCCGCCTC CATTATCTAA Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie 101 111 Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 8 2ème CADRE DE LECTURE POTENTIEL 1 11 21 31 GAAAAAACTG AAATTACGGT TGACGCACCT CTGGTATAAG 41 51 61 71 CTGCTGATGA AACTTGGGCT GAAAAGTGAT GAAGTCTATT 81 91 ACATAGGCGG GAGTGAAGCC CTGCCGCCTC CATTATCTAA 101 111 3ème CADRE DE LECTURE POTENTIEL 1 11 21 31 GAAAAAACTG AAATTACGGT TGACGCACCT CTGGTATAAG 41 51 61 71 CTGCTGATGA AACTTGGGCT GAAAAGTGAT GAAGTCTATT 81 91 ACATAGGCGG GAGTGAAGCC CTGCC GCCTCCATTATCTAA 101 111 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’un fragment d’ADN que l’on sait être interne à un gène, il est possible, au moins en théorie de déterminer 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 du fragment 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 la composition 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 dans le 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 profils d’électrophorèse présentés dans la figure I ? Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 9 FIGURE I Sauvage Mutant 1 Mutant 2 Mutant 3 + - + Nucléotide G n°71 3.6 SOIT UNE SEQUENCE CODANTE DE 18 NUCLEOTIDES. ADN ... CAT ATA ... DOUBLE -BRIN ... ARNm ... ANTICODON GAA ... GUC ... CAG des ARNt ACIDE lys trp AMINE a. Déterminer le sens de transcription. Justifier. b. Orienter l’ARNm, les deux brins de la molécule d’ADN et compléter le tableau. c. Orienter la chaîne polypeptidique en précisant les extrémités NH-2 et COOH-terminales. 3.7 TRADUCTION 3.7.1 Compléter directement sur le schéma ci-contre (Figure 1) les légendes qui doivent indiquer : - les sous-unités ribosomales et le principal type d’ARN ribosomal ( A R N r ) dont elles sont constituées - les sites de fixation peptidique (site P) et acide aminé (site A) du ribosome - les molécules d’ARN messager (A R N m ) et d’ARN de transfert (ARNt) - les extrémités N-terminale et Ct e r m i n a l e de la chaîne peptidique en cours de synthèse Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 10 3.7.2 Ajouter directement sur le schéma ci-contre (Figure 2) - le résidu 7-méthylguanosine triphosphate ( Gppp) à l’emplacement correct. - la séquence nucléotidique du premier codon de l’ARN messager. - la séquence nucléotidique de l’extrémité 3’ de l’ARN messager. Déduire des informations dont vous disposez sur la séquence d’ARN messager: - la séquence des huit premiers acides aminés du peptide. - la séquence du gène codant ces huit premiers acides aminés. 3.7.3 - Citer quatre étapes nécessaires à l’incorporation du quatrième acide aminé à partir de cet acide aminé libre. - Indiquer pour chacune des quatre étapes, si elle est directement couplée 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. 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 ARNm avec Mutation Y Remplacement de 2 nucléotides --- GCU GUU GCU AAU AUC UAG GGU ARNm avec Mutation Z Remplacement d’1 nucléotide --- GCU GUU GCU AAU AUC UUC GGU Citer pour chacune des mutation X, Y et Z: - le type de mutation : - ses conséquences éventuelles sur le cadre de lecture: - ses conséquences éventuelles sur le peptide synthétisé: Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie U GGU Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 11 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 période d’incubation, le mélange est traité à l’acide trichloracétique qui précipite l’ADN et laisse en solution 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 cette erreur sera-t-elle corrigée ? Matrice (3’) C - G - T - A - C - A - A - A- C - C - T - G - G - T - T - ...... (5’) Néosynthètisé (5’) G - C - A - T - G - T - T- T- G - G - A - A - ...... (3’) d. Cette chaîne, sous l’influence des UV, peut présenter d’autres altérations. Lesquelles? Comment seront-elles réparées? 4.2 Quel problème se pose lors de la réplication de l’extrémité des chromosomes? Quelle activité enzymatique spécifique permet d’y répondre? 4.3 Compléter les propositions suivantes. a. L’enzyme responsable de la synthèse d’ADN dans la réplication comme dans la réparation est l’___________________. b. Lors de la réplication, la région active du chromosome est une structure en forme d’Y appelé une ______________________. c. L’enzyme qui scelle les brèches dans l’hélice lors de la synthèse et de la réparation de l’ADN s’appelle: l’_____________________ . d. Lors de la réplication de l’ADN, le brin fils synthétisé en continu s’appelle:___________, et le brin synthétisé de manière discontinue est appelé_______________ . e. Si l’ADN polymérase positionne un nucléotide incorrect à l’extrémité 3’, un domaine catalytique distinct possédant une activité_________________ enlève la base mal appariée. f. L’initiation de la synthèse d’ADN sur le brin à réplication discontinue requiert de petites_________________ fabriquées par une enzyme appelée__________________, qui a pour substrat des _______________________ . g. La séparation de 2 brins d’ADN au niveau de la fourche de réplication est catalysée par l’__________________, qui se déplace unidirectionnellemment le long de l’ADN grâce à l’énergie fournie par l’hydrolyse d’ATP; h. Les________________, qui participent au relâchement de l’ADN, se lient à l’ADN simple brin de sorte que ses bases restent disponibles pour servir de matrice. k. Les fourches de réplication se forment au niveau de séquences particulières de l’ADN appelées__________________ l. Les________________peuvent être considérées comme des «nucléases réversibles» qui créent 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 un processus de correction appelé la _____________________; il est exceptionnel que les mécanismes de maintenance échouent, et permettent une modification de séquence permanente, qui est appelée une ______________________. b. Deux modifications spontanées courantes de l’ADN sont: la ____________________ qui résulte d’une rupture des liaisons N-glycosidiques de l’adénine ou de la guanine au désoxyribose, et la _____________________ qui transforme la cytosine en uracile. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 12 c. Le processus de réparation des fragments d’ l’ADN implique trois étapes: les enzymes appelées __________________ reconnaissent et excisent la portion modifiée du brin d’ADN, les __________________ resynthétisent la région excisée, et l’______________________ comble l’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 est effectué par la technique de Sanger, avec une amorce XY. En examinant le schéma représentant 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 sens de migration 5.3 Diagnostic d'une maladie génétique 5.3.1- Au cours de l’exploration d’une famille atteinte d’hypercalcémie hypocalciurique familiale, des mutations inactivatrices du récepteur sensible au calcium, (responsables d’une augmentation du niveau de calcémie à partir duquel la sécrétion de PTH et la réabsorption du calcium par le tubule rénal sont inhibées) ont été mises en évidence par la technique de séquençage de S a n g e r chez un sujet atteint de la maladie. a. En comparant les gels de séquence ci-contre d’un sujet normal 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? Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 13 5.3.2 Pour rechercher la mutation chez les apparentés du sujet étudié, une étude par PCRRFLP a été pratiquée. a. Quel est le principe de cette méthodeet son intérêt par rapport au southern blot? b. Avec la séquence mutée apparaît un site supplémentaire de digestion par l’enzyme de restriction E. Fragment d’ADN amplifié de 504 pb: L’amplification par PCR de l’exon concerné du gène du récepteur du calcium, conduit à l’obtention d’un fragment de 504 paires de bases. Ce fragment est soumis ensuite à une digestion par E qui génère différents types de fragments (cf. schéma). Sur l’arbre généalogique ci-contre est représenté le résultat de la migration sur gel d’agarose de ce produit de PCR, non digéré puis digéré par E, issu de l’amplification de l’ADN génomique des individus A, B, C et D. Lesquels de ces sujets présentent la mutation? Séquence normale : BslEI 87 pb Séquence mutée : EI Bsl 313 pb 104 pb BslEI 87 pb E 133 pb B A Bsl I E 180 pb Bsl I 104 pb C D 615 bp 492 bp 369 bp 246 bp 123 bp 5.4 Vous voulez étudier un fragment d'ADN de 536 paires de base correspondant à la région régulatrice située en amont (5') du gène de votre protéine favorite. Cette séquence est la suivante : 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 leurs lettres) qui permettront l'amplification par PCR de ce fragment ? a) 5' GA TTC AG G AGATTC AC AC 3' b) 5' C T AAG TC C TC TAAG TG TG 3' c) 5' C A C AC TTA GAGGAC TTAG 3' d) 5' TC GGTAC A G C TATA C AGG 3' e) 5' AG C C ATG T C G ATAT G TC C 3' f) 5' G T G TG AAT C TC C TG AATC 3' g) 5' C C TGTATA GC TGTA C C G A 3' h) 5' G G AC ATAT C G AC AT G G C T 3' 5.4.2 Décrire brièvement mais précisément les différents ingrédients requis et le principe de base de cette méthode de PCR. 5.4.3 Quelle expérience simple vous permettra de savoir si l'amplification spécifique de votre fragment a réussi. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 14 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 du premier exon du gène de la calcitonine (hormone hypocalcémiante). Thyroïde Cerveau Foie Rein Muscle Rate Sens de migration a. Interprétez cette image en indiquant les différentes hypothèses possibles. b. Lorsque la même expérience est réalisée sur des ARN nucléaires de thyroïde ou de cerveau, on observe surtout des bandes très faibles et diffuses, de plus haut poids moléculaire 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 hépatiquespour 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 la structure du transcrit primaire, celle de l’ARNm et celle d’un ARNm qui résulterait d’un épissage alternatif de votre choix? Pour chacune des trois molécules, positionnez s’il y lieu, la coiffe et la queue polyA, en abrégé. 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? Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 15 5.7.6. Les codons d’initiation et de terminaison de la traduction sont indiqués sur le schéma du gène. Entourez-les. 5.7.7. Quelle est la taille totale des séquences codantes du gène qui code l’enzyme E? 5.7.8. Quel est le nombre d’acides aminés de l’enzyme E? 5.7.9. Compte tenu des éléments dont vous disposez sur le schéma, quelle est la séquence d’acides aminés en N- et en C-terminal de la protéine? 5.7.10. Une paire d’amorces correspondant aux deux séquences nucléotidiques indiquées sur le schéma, est utilisée pour réaliser une amplification par PCR, d’ADN complémentaire (ADNc). a) Pouvez-vous utiliser l’ADNc de n’importe quel tissu de l’organisme? Justifiez en une phrase votre réponse Quelle est la taille attendue du fragment amplifié? b) Pour réaliser la PCR, quels sont les réactifs que vous devez ajouter au milieu qui contient déjà l’ADNc à amplifier et les amorces? c) Combien de températures différentes utiliserez-vous pour chaque cycle de PCR? 5.7.11. Vous analysez la séquence de l’extrémité 3’ du premier exon par méthode enzymatique. Vous disposez pour cela de l’ADN complémentaire et d’une amorce simple brin ATg gCA a) Indiquez le nom complet et le nom abrégé (entre parenthèses), du nucléotide spécifique qui a été utilisé pour réaliser la réaction de séquençage dont le produit a été déposé dans chacun des 4 puits du gel d’électrophorèse représenté ci-dessous (voir b) b) Représentez l’emplacement attendu des bandes sur le gel d’électrophorèse (en noircissant les cases correspondantes) 5.8. Un gène de 10 kilobases (kb) a subi une mutation au niveau d’un seul nucléotide : remplacement d’une cytosine par une guanine. On cherche à identifier la mutation en soumettant le gène normal et le gène muté à l’action d’une série d’endonucléases de restriction (étudiées indépendamment). Après électrophorèse en gel d’agarose, on obtient les résultats suivants exprimés en kb (précision de la méthode + 0,05 kb) Enzyme utilisée Spécificité Gène normal Gène muté EcoR I GAATTC 7,4 + 2,6 7,4 + 2,6 Bgl II AGATCT 10 10 Pst I CTGCAG 6+4 10 Sac I GAGCTC 10 6+4 a- Quelles sont vos conclusions en ce qui concerne l’effet de chaque enzyme sur chaque gène ? b- A la lumière de ces conclusions, reconstituez une séquence de 9 nucléotides en précisant le siège de la mutation. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 16 6. QCM 1. Structure des acides nucléiques 1 Un nucléotide, compris dans la structure d’un acide ribonucléique a tous les caractères suivants sauf un, indiquer lequel : a. Il contient toujours des atomes de carbone, d’hydrogène, d’oxygène, de phosphore et d’azote b. Il contient trois fonctions acides dont deux estérifiées c. Il contient une liaison N-osidique d. 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 les structures ci-contre existent, sauf une, indiquer laquelle : a. d. b. e. c c. Le désoxyribose correspond à une molécule de ribose dans laquelle le OH en position 3' est remplacé par un H. d. Dans une molécule d'ADN, le caractère polyanionique est dû à l’ionisation du résidu phosphate. e. Les deux chaînes d'une molécule d'ADN sont anti-parallèles. 6 7 Toutes les affirmations concernant la structure de l’ADN, ci-dessous sont vraies sauf une, indiquer laquelle : a. Les molécules d’ADN sont formées de 2 chaînes anti-parallèles. b. Les bases azotées liées 2 à 2 par des liaisons hydrogènes 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’un fragment d’ADN et d’histones. La base azotée représentée ci-dessous a. est une base purique b. est la thymine c. s’apparie à une base pyrimidique dans la double hélice d’ADN d. forme 3 liaisons « hydrogène » avec la base complémentaire à laquelle elle s’apparie dans la double hélice d’ADN e. peut être méthylée dans l’ADN génomique 3 Dans la structure du fragment d'ADN représenté par la séquence A C T C , il y a toutes les liaisons, fonctions, molécules simples ou groupes d'atomes suivants, sauf un, indiquer lequel : a. Quatre liaisons N-osidiques b. Quatre ß-D-riboses c. Un noyau purine d. Trois fonctions amine primaire libres e. Deux cytidines 4 Dans l'ADN, indiquez le ou les couple(s) de trinucléotide(s) complémentaire(s) en tenant compte des conventions d'écriture des séquences (c'est-à-dire de 5' vers 3') AAC et GTT a. AAC et TTG b. CAT et GTA c. CAT et ATG d. CTA et GAT e. 5 Dans l'ADN, quelles sont les propositions justes a. Les bases G et C sont appariées par deux liaisons hydrogènes. b. Les bases pyrimidiques sont appariées entre elles. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie 8 Le nucléotide composé représenté cidessous NH2 N O - O P O- O O P O- N O O P O N CH2 O O- OH OH 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 N Cahier d'Exercices de Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 17 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 les messagers suivants, sauf un, indiquer lequel: 2 Parmi les propositions suivantes concernant la séquence de tous les ARN messagers, lesquelles sont exactes a. elle débute par un codon AUG b. 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 coiffe formée d'un nucléotide à méthylguanosine e. elle contient toujours un codon stop 3 4 5 Parmi les propositions suivantes sur la transcription certaines sont exactes, lesquelles? a. la transcription ne concerne que la production des ARN messagers b. la transcription des ARN de transfert est réalisée par l'ARN polymérase III c. la transcription utilise toujours les 2 brins du gène comme matrice, ce qui permet la production de 2 molécules d'ARN messager différentes d. la transcription nécessite l'ouverture de l'hélice d'ADN e. seuls les exons sont transcrits La transcription a. l’ARN polymérase II synthétise les ARN précurseurs des ARN messagers b. l’initiation de la transcription par l’ARN polymérase II nécessite l’assemblage d’un complexe de facteurs généraux de transcription sur le site promoteur du gène c. l’initiation de la transcription par l’ARN polymérase II n’est pas influencée par l’état de condensation de la chromatine d. les séquences d’ADN régulatrices peuvent être séparées du promoteur par plusieurs milliers de paires de nucléotides e. les facteurs de transcription peuvent se lier aux séquences d’ADN régulatrices par l’intermédiaire de liaisons hydrogène L’ARN messager chez les eucaryotes a.possède une séquence complémentaire du brin codant de l’ADN génomique b. ne comporte pas les introns c. peut comporter une partie seulement des exons d. est toujours entièrement traduit e. possède une longue répétition polyadénylique Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie 6 7 Le facteur TFIID a. 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 promoteur des gènes. d. se lie à une séquence d’ADN qui peut être localisée à plusieurs milliers de paires de nucléotides du site d’initiation de la transcription. e. est un élément cis-régulateur. Les ARN messagers (ARNm) a. sont toujours synthétisés dans le sens 5’ 3’ b. sont toujours traduits dans le sens 5’ 3’ c. comportent toujours tous les exons du gène d. ont toujours une coiffe 7-méthylguanosine triphosphate en 5’ e. ont toujours au moins un codon AUG 8 La transcription d'un gène codant une protéine a. a lieu sur les ribosomes. b. met en jeu l'ARN polymérase II. c. utilise des désoxyribonucléotides triphosphates. d. a lieu sur les deux brins. e. fait intervenir la fixation de facteurs transcriptionnels sur le promoteur. 9 Parmi les propositions concernant les ARN messagers des eucaryotes a. Leur biosynthèse est sous le contrôle de facteurs TFII b. Ils sont codés par des gènes dont le promoteur est situé à l'intérieur de la région transcrite. c. L'excision des introns se fait dans le cytoplasme après fixation du pré-ARNm sur le ribosome. d. Au cours de l'excision-épissage se crée une liaison 2'-5' phosphodiester. e. La séquence poly A n'est pas traduite . 10 Toutes les affirmations concernant la transcription ci-dessous sont vraies sauf une, laquelle a. Le brin sens est le brin sur lequel la boîte TATA est du côté 3 ‘ de la boîte CAAT b. L’ARN polymérase I synthétise les ARN ribosomiques 28S, 18S et 5,8S c. L’ARN polymérase II synthétise les ARN messagers Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 d. Les séquences cis-régulatrices sont reconnues par des facteurs protéiques transrégulateurs ayant des effets sur la vitesse de transcription e. L’excision-épissage est une étape de la maturation des transcrits primaires où les exons sont coupés de la structure primaire et les introns liés les uns à la suite des autres 11 Au cours de la transcription, toutes les espèces chimiques suivantes ont un rôle à jouer sauf une, indiquer laquelle : a. RNA polymérase II b. ribonucléotides c. désoxy- thymidine triphosphate (dTTP) d. protéine liant la boîte TATA (TBP) e. guanosine triphosphate 12 Les propriétés suivantes sont toutes en accord avec la définition des exons et des introns chez les Eucaryotes, sauf une, indiquer laquelle : a. l’exon est une séquence de nucléotides b. l’intron est compris entre 5’GT (site donneur) et AG 3’ (site receveur) c. la queue poly A ne fait partie d’aucun exon d. les introns sont transformés en lassos, puis détruits par la ribonucléase e. un exon est toujours situé entre deux introns Biologie Moléculaire / 18 e. elle n’est active qu’en présence d’un ARN comprenant deux séquences 5’CCA 3’, à deux endroits différents de sa structure primaire 4 Toutes les liaisons suivantes sont hydrolysées ou rompues au cours de l’élongation d’une protéine, à chaque acide aminé incorporé, sauf une, indiquer laquelle : a. Liaison ester à l’extrémité 3’-OH de l’ARNt du site peptidique b. Liaison anhydride d’acides entre les phosphates du GTP lié au ribosome et au facteur eEF2 lors de la translocation du messager c. Liaisons hydrogène entre l’anticodon de l’ARNt devenu libre du site peptidique et le codon de l’acide aminé incorporé à l’étape précédente d. Liaison anhydride d’acides entre les phosphates du GTP fixé sur le facteur eEF1 e. Liaison amide entre l’extrémité COOH-terminale du peptide en cours de synthèse et la fonction amine de l’acide aminé incorporé 5 Au cours de l’élongation, du début d’une protéine, un ribosome se trouve successivement dans les deux états ci-dessous : 3. Traduction 1 Au cours du cycle d’initiation de la traduction, toutes les liaisons suivantes sont essentielles pour déterminer le cadre de lecture exact, sauf une, indiquer laquelle : a. Fixation d’un Met-ARNtMet dans le site peptidique b. Liaison du l’uracile du codon AUG avec le 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 du ribosome e. Liaison du fragment 5’-non-codant de l’ARNm avec les ARNr et protéines du ribosome 2 La lysyl-tRNA synthétase reconnaît spécifiquement 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 les propriétés 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 Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie 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 polyribosome lié, 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'extrémité NH2-terminale de la protéine traduite. Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 19 7 Le méthionyl-ARNt a. est nécessaire à l’initiation de la traduction b. comprend l’ARNt dont l’anticodon est 5’ CAU 3’ c. est synthétisé par une réaction enzymatique couplée à l’hydrolyse de 4 liaisons riches en énergie d. est synthétisée par une aminoacyl-ARNt synthétase spécifique de la méthionine e. comporte une liaison ester riche en énergie nécessaire à la formation d’une liaison peptidique entre la méthionine et un autre acide aminé 8 Les ARN de transfert (ARNt) a. représentent le type d’ARN le plus abondant de la cellule b. sont au nombre de 20 c. chacun d’entre eux se lie à un seul acide aminé d. chacun d’entre eux se lie à un seul codon e. se lient aux acides aminés par l’intermédiaire d’une liaison riche en énergie 9 Quel est (ou quels sont) le(s) triplet(s) nucléotidique(s) du (ou des) anti-codon(s) du (ou des) ARNt Glu s'appariant avec les codons de l'acide glutamique GAA et GAG? a. b. c. d. e. CUU CUC UUC TTC CTC 11 Parmi les codons suivants quels sont les 2 qui correspondent au codon d'initiation de la traduction d'une part et à l'un des codons de terminaison de chaîne protéique d'autre part? a. AUC b. AUG c. UAG d. GAU e. UAC 12 La séquence nucléotidique de l'anticodon d'un ARNt est 5' -CCU - 3' quelle est dans la séquence suivante d'un ARN messager le triplet nucléotidique qui pourra s'apparier à l'anticodon ? b. c. Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie 14 Toutes les affirmations concernant la traduction ci-dessous sont vraies sauf une, laquelle a. L’ARN messager mature est toujours traduit dans sa totalité b. UGA est un codon de terminaison de la traduction c. Le code génétique est fondé sur des mots de 3 lettres les codons d. Le codon de l’ARN m AUG est complémentaire de l’anticodon CAU de l’ARNt e. Le bilan énergétique de la traduction est fonction du nombre d’acides aminés incorporés dans la protéine. 4. Réplication et réparation 10 Indiquez la ou les propositions exactes a. La fixation du complexe acide aminé ARNt sur 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 code toujours pour la méthionine. d.Chez les eucaryotes, la transcription et la traduction ont lieu dans le même compartiment cellulaire. e. La transcription d'un gène se fait dans le sens 5' -------> 3'. a. 13 Synthèse protéique : a.La synthèse protéique débute par l'aa N terminal et se termine par l'aa C terminal b.Les acides aminés sont activés par une liaison ester aux molécules d'ARN t c.La terminaison d'une synthèse protéique requiert la liaison d'un t RNA terminateurs à un codon stop du mRNA d. On trouve de la thymine dans la majorité des tRNA e. La mobilisation du peptidyl-tRNA du site A au site P sur le ribosome est rendue possible par l'hydrolyse de L'ATP d. e. 1 La synthèse du brin retardé par l'ADN polymérase se distingue de celle du brin rapide par toutes les différences suivantes, sauf une, indiquer laquelle : a. elle consomme moins de désoxyribonucléosides triphosphates b. elle fait intervenir beaucoup plus souvent les enzymes ADN-primase et ADN-ligase c. elle engendre la production des fragments d'Okazaki d. elle fait appel à des amorces plus nombreuses e elle se fait à contre-sens du déplacement de l'enzyme sur l'ADN 2 Au cours de la réplication de l’ADN, l’incorporation d’un désoxyribonucléotide a. est catalysée par une ADN polymérase b. consomme l’énergie fournie par l’hydrolyse de deux liaisons riches en énergie c. peut avoir lieu à l’extrémité 3’-OH ou 5’-OH d’un brin amorce d’ADN d. peut avoir lieu à l’extrémité 3’-OH ou 5’-OH d’un brin amorce d’ARN synthétisé par une primase e. peut avoir lieu à l’extrémité 3’-OH d’un brin amorce d’ARN synthétisé par une télomérase 3 Les ARN polymérases et les ADN polymérases ont en commun les caractéristiques suivantes a. catalysent l’addition d’unités nucléotidiques dans le sens 5’ 3’ b. catalysent la formation de liaisons « phosphodiester » c. nécessitent une chaîne polynucléotidique matrice d. nécessitent une chaîne polynucléotidique amorce e. possèdent une activité exonucléasique 3’ 5’ Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 4 Les principes et mécanismes généraux de la réplication a. Il est nécessaire d'ouvrir la molécule d'ADN en un point précis pour procéder enzymatiquement à sa réplication in vivo. b La synthèse d'un brin nouveau d'ADN nécessite toujours la fabrication préalable d'une amorce d'ARN. c. Il existe au niveau d'une fourche de réplication, deux molécules d'ADN polymérases à fonctionnement simultané mais différent, l'une allongeant 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 synthèse discontinue et le brin dit "tardif" est celui à synthèse continue. e. Dans une boucle de réplication, les deux fourches progressent en direction opposée, à la même vitesse. 5 Quelle est l'activité enzymatique, retrouvée chez la plupart des ADN polymérases, qui leur permet d'assurer une très grande fidélité de la réplication? a. Activité d'exonucléase 3' ----> 5' b. Activité d'exonucléase 5' ----> 3' c. Activité de polymérase d. Activité d'endonucléase e. Activité de synthèse d'amorce 6 La réplication de l'ADN des eucaryotes a. utilise des désoxyribonucléotides triphosphates. b. fait intervenir de l'ARN. c. débute en un seul site. d. met en jeu des ADN polymérases bidirectionnelles. e. est semi-conservative. 7 Au cours de la réplication a. la croissance de la chaîne se fait toujours dans le sens 5' ----->3' b. les deux brins de l'ADN se séparent grâce à des protéines. c. les précurseurs sont les désoxyribonucléotides pour un brin et les ribonucléotides pour l'autre. d. il y a un épissage de l' ADN néoformé. e.la synthèse est continue pour un brin d'ADN et discontinue pour l'autre. 8 On rencontre des acides nucléiques hybrides (brins de ribonucléotides et de désoxyribonucléotides liés de façon antiparallèle et complémentaire) dans toutes les circonstances suivantes sauf une, indiquer laquelle : a. entre l'amorce et le brin avancé de DNA au cours de la réplication b. au cours des réactions catalysées par la télomérase c. entre un élément cis-régulateur et un facteur trans-régulateur d. entre l'amorce et le brin retardé de DNA au cours de la réplication e. dans le site catalytique d'une RNA polymérase Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Biologie Moléculaire / 20 9 Toutes ces affirmations concernant la réplication sont vraies sauf une, laquelle : a Les 2 brins de l’ADN parental servent chacun de modèle pour la synthèse d’un nouveau brin au cours de la réplication b. L’hélicase sert à stabiliser les brins séparés c. Les ADN Polymérases ont une activité exonucléasique d. Le Mg++ est essentiel pour l’activité des ADN polymérases e. L’ADN Polymérase est associée à la primase et L’ADN Polymérase est la principale enzyme de réplication en synthétisant sur le brin direct 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 CAGGCCGAGGCCAAAGTAAATCTCA correspondant à l’extrémité 3’ de l’exon 3, qui se traduit par Gln Ala Glu Ala Lys, indiquer quelle transition G A (nucléotides soulignés) est susceptible d’entraîner un empêchement de l’excision épissage de l’intron 3 de cette protéine : a. CAAGCCGAGGCCAAAGTAAATCTCA b. CAGGCCGAGGCCAAAATAAATCTCA c. CAGACCGAGGCCAAAGTAAATCTCA d. CAGGCCGAGACCAAAGTAAATCTCA e. CAGGCCGAAGCCAAAGTAAATCTCA 2 Toutes les lésions moléculaires suivantes peuvent se traduire par un caractère ou une maladie chez l’enfant qui les reçoit dans son patrimoine génétique, sauf une, indiquer laquelle : a. transition GA dans un codon de terminaison b. insertion d’un C dans le codon CCC d’une proline c. délétion de la boîte TATA d. transversion dans le codon d’un acide aspartique e. délétion du site receveur du dernier intron 3 Parmi les propositions suivantes concernant le séquençage de l'ADN par la méthode de Sanger, lesquelles sont exactes? a. les réactions parallèles de séquençage ne diffèrent entre elles que par la nature du didéoxynucléotide b. l'ADN à séquencer doit être sous forme double brin c. les réactions de séquence sont des réactions de polycondensation de l'ADN d. chacune des 4 réactions parallèles de séquence se fait en présence d'un seul nucléotide e. la région séquencée est déterminée par la matrice d'ADN et non l'amorce 4 Classer dans l’ordre les étapes de la méthode du « Southern blot » 1 - Electrophorèse 2 - Hybridation 3 - Transfert sur membrane 4 - Digestion de l’ADN par une enzyme de restriction 5 – Autoradiographie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 a. b. c. d. e. 4–3–1–2–5 1–4–3–5–2 4–1–3–2–5 2–5–3–4–1 1–4–5–3–2 5 L’ADN complémentaire a. l’ADN complémentaire est synthétisé par transcriptase inverse à partir d’ARN messager b. les banques d’ADN complémentaire sont identiques quel que soit le tissu humain (foie, poumon, cœur, rein…) à partir duquel elles sont préparées c. les banques d’ADN complémentaire préparées à partir de différents tissus humains (foie, poumon, cœur, rein…) ont en commun les séquences correspondant aux gènes domestiques d. la séquence en acides aminés d’une protéine peut être déterminée à partir d’une séquence d’ADN complémentaire e. la séquence d’un intron peut être déterminée à partir d’une séquence ADN complémentaire 6 Parmi les enzymes suivantes, laquelle ou lesquelles sont utilisées dans la technique de RT-PCR a. ligase b. ADN polymérase thermostable c. transcriptase inverse d. ARN polymérase e. hélicase Biologie Moléculaire / 21 e. l'élongation par la Taq-polymérase se fait à 72°C 11. Un ADNc est: a. une séquence fabriquée in vitro pour des besoins expérimentaux. b. une séquence ne contenant aucune information autre que celle qui est présente dans un ARN messager mature c. une séquence contenant l'ensemble des exons et des introns. d. une séquence dont on peut déduire une séquence polypeptidique. e. une séquence naturellement présente dans le génome humain. 12 Les enzymes de restriction a. interviennent dans la réplication. b. ont une fonction chez les bactéries d'où on les extrait. c. reconnaissent le plus souvent des palindromes. d. coupent l'ADN simple brin. e. peuvent couper un ADN circulaire. 13 L'autoradiographie d'un gel de polyacrylamide réalisée pour déterminer la séquence d'un fragment d'ADN selon la méthode de Sanger est représentée ci-contre. Chaque indication figurant sur le schéma en haut du gel: G, A, T, C correspond à l'incubation en présence d'un des 4 didéoxynucléotides triphosphate. Quelle est la séquence de 5' vers 3' du fragment d'ADN matrice? 7 Les didésoxyribonucléosides triphosphates a. possèdent trois liaisons riches en énergie b. ne possèdent pas de groupement OH en 3’ c. peuvent être incorporés par l’ADN polymérase à l’extrémité 3’-OH d’un brin d’ADN d. empêchent l’extension du brin d’ADN dans lequel ils sont incorporés e. peuvent être utilisés dans les techniques de séquençage de l’ADN 8 La transcriptase inverse a. est une ADN polymérase ARN dépendante . b. est une enzyme qui permet l'entrée d'un rétrovirus dans la cellule hôte. c. est utilisée pour la synthèse in vitro d'ADNc. d. a été isolée à partir d'un virus à ARN. e. est une enzyme qui permet la synthèse d'ADN à partir d'ARN. 9 Parmi les propositions concernant la technique de Southern, a.fait obligatoirement intervenir une ADN polymérase b. permet l'analyse des ARN messagers exprimés dans un tissu ou une cellule con . peut utiliser comme sonde un oligonucléotide de synthèse d. On peut utiliser comme sonde un fragment d'ADNc. e. permet de détecter des mutations 10 Parmi les propositions concernant la PCR a. permet l'amplification de fragments d'ADN de séquence complètement inconnue b. nécessite des amorces ARN. c. deux amorces différentes sont nécessaires d. fait intervenir une ADN-ligase Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie a. 5'-T A C C T A G A C A T T G G T A C C C - 3' b. 5'-G G G T A C C A A T G T C T A G G T A -3' c. 5'-A T G G A T C T G T A A C C A T G G G -3' d. 5'-C C C A T G G T T A C A G A T C C A T - 3' e. 5'-T A C C T A C A C A T T G G T A C C C - 3' 14 La télomérase a. synthétise une séquence répétée d’ADN b. utilise une matrice d’ADN c. utilise comme amorce l’extrémité 3’-OH d’un brin d’ADN d. utilise une matrice d’ARN e. utilise comme amorce l’extrémité 3’-OH d’un brin d’ARN Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 22 15 La délétion d’un codon entier dans l’ADN génomique 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 EXERCICE 2005 9 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 CTAGGCCGCC 41 CTCCCCACTG TTACCAACAT GAAGCTGCTC GCAGCAACTG 81 TGCTACTCCT CACCATCTGC AGCCTTGAAG GAGCTTTGGT 121 TCGGAGACAG GCAAAGGAGC CATGTGTGGA GAGCCTGGTT 161 TCTCAGTACT TCCAGACCGT GACTGACTAT GGCAAGGACC 201 TGATGGAGAA GGTCAAGAGC CCAGAGCTTC AGGCCGAGGC 241 CAAGTCTTAC TTTGAAAAGT CAAAGGAGCA GCTGACACCC 281 CTGATCAAGA AGGCTGGAAC GGAACTGGTT AACTTCTTGA 321 GCTATTTCGT GGAACTTGGA ACACAGCCTG CCACCCAGTG 361 AAGTGTCCAG ACCATTGTCT TCCAACCCCA GCTGGCCTCT 401 AGAACACCCA CTGGCCAGTC CTAGAGCTCC TGTCCCTACC 441 CACTCTTTGC TACAATAAAT GCTGAATGAA TCC Pour faciliter les comptes, la séquence a été divisée en groupes de 10 lettres nucléotide de chaque ligne a été mentionné. 1. Parmi les constituants suivants, quels sont ceux qui ont été utilisés pour la synthèse de cet ADNc : a. une ARN polymérase b. une transcriptase réverse c. une ADN ligase d. les ribonucléosides triphosphates : ATP, UTP, GTP, CTP e. les désoxyribonucléosides triphosphates : dATP, 2. Cet ADNc: a. comporte la séquence du promoteur du gène de l’apoA-II b. 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 gène de l’apoA-II d. reproduit en partie la séquence du brin sens du gène de l’apoA-II e. reproduit en partie la séquence du brin antisens du gène de l’apoA-II 3. Les deux séquences de 3 nucléotides en caractères gras comprennent : a. un site d’initiation de la transcription du gène de l’apoA-II b. un signal de fin de traduction de la protéine apoA-II c. un site d’épissage du transcrit primaire de l’apoA-II d. un signal de polyadénylation du transcrit primaire de l’apoA-II e. un élément cis-régulateur d’expression du gène de l’apoA-II Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie et le numéro du premier 4. Sachant que le gène de l’apoA-II comporte 4 er exons et que le 1 exon n’est pas traduit, cet ADNc : a. a la même longueur que le gène de l’apoA-II b. a la même longueur que la séquence du gène de l’apoA-II située entre les sites d’initiation et de terminaison de la transcription c. a la même longueur que le transcrit primaire de l’apoA-II d. a la même longueur que la séquence codante du gène de l’apoA-II e. a la même longueur que l’ARNm de l’apoA-II (hors mis la coiffe et la queue polyA) 5. Vous souhaitez à partir de ce cDNA, synthétiser par réaction de polymérisation en chaîne (PCR), le fragment situé entre les deux séquences en caractères gras. Parmi les constituants suivants, quels sont ceux que vous utiliserez pour cette synthèse : 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 6. La température de fusion du produit de PCR ainsi obtenu : a. est identique à celle d’un fragment de même taille, constitué uniquement de désoxythymidylate (polydT) Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 b. est supérieure à celle même taille, constitué désoxythymidylate (polydT) c. est supérieure à celle même taille, constitué désoxyadénylate (polydA) d. est supérieure à celle même taille, constitué désoxyguanylate (polydG) e. est supérieure à celle même taille, constitué désoxycytidylate (polydC) Biologie Moléculaire / 23 d’un fragment de uniquement de d’un fragment de uniquement de d’un fragment de uniquement de d’un fragment de uniquement de 7. Le produit de PCR ainsi obtenu, est soumis à une digestion par l’enzyme de restriction HypCH4 V pour laquelle il n’existe qu’un site de restriction dans l’ADNc de l’apoA-II (situé aux nucléotides 98-101), puis à une électrophorèse en gel d’agarose. Sachant que l’enzyme HypCH4 V hydrolyse l’ADN de la façon suivante : 5’…TG CA…3’ 3’…AC GT…5’ vous observerez à l’électrophorèse : a. deux fragments de 41 pb et 262 pb b. deux fragments de 99 pb et 342 pb c. quatre fragments de 41 pb, 99 pb, 262 pb et 342 pb. d. trois fragments de 99 pb, 342 pb et 473 pb. e. trois fragments de 41 pb, 303 pb et 473 pb. 8. Une délétion des deux nucléotides numérotés 100-101 dans la séquence d’ADNc sera accompagnée : a. d’un décalage du cadre de lecture b. de la synthèse d’une protéine tronquée (plus courte que la protéine normale) c. d’un défaut d’épissage du transcrit primaire ème acide aminé de d. d’un changement du 14 er l’apoA-II (le 1 étant la méthionine) e. de la disparition du site de restriction de l’enzyme de restriction HypCH4 V dans l’ADNc 9 . La séquence d’ADNc d’un sujet homozygote pour la délétion des nucléotides numérotés 100-101 est soumise comme dans la question 4 à une amplification du fragment situé entre les deux séquences en caractères gras, puis à une digestion par l’enzyme de restriction HypCH4 V. Vous observerez à l’électrophorèse en gel d’agarose : a. trois fragments de 41 pb, 262 pb et 303 pb b. un fragment de 301 pb c. un fragment de 473 pb d. deux fragments de 41 pb et 262 pb e. deux fragments de 99 pb et 342 pb QCM 2006 1.La figure suivante représente un fragment d’acide nucléique de quatre nucléotides (nt). Parmi les séquences suivantes laquelle représente une molécule qui ne s'hybride pas parfaitement avec le fragment de 4 nt ci-dessus représenté : Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie a. AGTCTCAGC b.TCAGACTAG c. AGTCAGACT d.GACTGAGTC e. ACTCAGACT 2. Les acides ribonucléiques (RNA) suivants ne contiennent pas d'exons, sauf un, indiquer lequel : a. ribonucléoprotéine snRNP U1 b. acide ribonucléique de transfert de la phénylalanine c. acide ribonucléique ribosomique 5 S d. acide ribonucléique messager de l'apolipoprotéine A-II e. acide ribonucléique 7S de la SRP 3. Au cours de l'électrophorèse des acides désoxyribonucléiques (DNA) le champ électrique fait migrer les fragments de DNA pour les séparer en bandes rendues visibles lorsqu'on illumine le gel d'agarose avec une lumière ultraviolette. Toutes les conséquences suivantes de cette manipulation sont vraies, sauf une, indiquer laquelle : 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 GC b tous les acides nucléiques migrent vers l'anode c un colorant bleu anionique de 1300 daltons de masse moléculaire migre plus vite que tous les fragments d'acides nucléiques d les fragments de DNA sont séparés en fonction de leurs différentes charges électriques e les DNA sont rendus fluorescents par un réactif qui s'intercale entre les bases hybridées de la double hélice 4. Au cours de la réaction de séquençage qui précède 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 dont on veut la séquence b la DNA-polymérase incorpore un didésoxyribonucléotide du côté 5'-phosphate du brin qu'elle synthétise c la DNA-polymérase n'incorpore qu'un seul didésoxyribonucléotide Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 d la DNA-polymérase arrête sa synthèse à tout moment quelle que soit la longueur du fragment synthétisé e le radical fluorescent est incorporé avec le dernier nucléotide et sa couleur varie en fonction de la base azotée de ce dernier nucléotide 5. Pour démarrer la transcription d'un gène dans une cellule du foie, tous les facteurs suivants doivent absolument être présents, sauf un, indiquer lequel a. l'ion Magnésium b. 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 F e. la RNA-polymérase II 6.L'induction de la synthèse d'une enzyme est le résultat de toutes les régulations suivantes sauf une, indiquer laquelle : a. les éléments cis-activateurs sont transcrits plus rapidement b. la quantité de RNA messager dans le cytoplasme sera plus grande c. le complexe d'initiation de la transcription est lié au médiateur qui est lui-même en relation immédiate avec un ou des facteurs transactivateurs d. la consommation de nucléosides triphosphates est augmentée e. le nombre de molécules du transcrit primaire synthétisées par minute est augmenté 7. Pendant la transcription, toutes les propositions suivantes seront vraies sauf une, indiquer laquelle : a. le brin "antisens" du gène est hybridé avec les derniers nucléotides incorporés dans le transcrit primaire b. la RNA-polymérase parcourt et lit le brin "sens" du gène de 5' vers 3' c. des liaisons hydrogènes sont faites entre les bases azotées du RNA et celles du DNA d. la double hélice du gène est reconstituée après le passage de la RNA-polymérase e. la liaison entre les phosphates a et b de chaque nucléoside triphosphate est hydrolysée 8. Au cours de la transcription, toutes les séquences suivantes seront recopiées dans le transcrit primaire sauf une, indiquer laquelle : a. codon de terminaison b. site receveur de l'intron 1 c. boîte de polyadénylation d. boîtes GC et CAT e. codons des acides aminés du peptide-signal 9. Le lasso est un produit du mécanisme d’excision-épissage : il comprend les structures ou séquences suivantes, sauf une, indiquer laquelle : a. parfois un exon entier par suite d'un épissage alternatif b. hybridation entre le site donneur et le site receveur c. en 3'OH terminal, AG précédé d'une séquence riche en U et en C d. 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 Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Biologie Moléculaire / 24 10. La maturation du transcrit primaire (hnRNA) en RNA messager cytoplasmique implique toutes les étapes suivantes, sauf une, indiquer laquelle : a. l'addition d'une 7-méthyl guanosine diphosphate du côté 5'-phosphate b. la synthèse d'une séquence composée uniquement d'AMP polycondensés c. des réactions enzymatiques qui peuvent modifier le sens du message de quelques gènes d. l'hydrolyse de la liaison ester entre le site donneur d'un intron et l'extrémité 5'-phosphate de l'exon correspondant e. la traversée de la membrane nucléaire 11. La séquence du RNA messager qui sera traduite par le peptide-signal répond à toutes les propositions suivantes sauf une, indiquer laquelle : a. est riche en codons dont le 2ème nucléotide est un 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-traduite e. est longue d'environ 45 à 60 nucléotides 12. La prolyl-tRNA synthétase a toutes les propriétés spécifiques suivantes, sauf une, indiquer laquelle : a. elle hydrolyse un ATP en libérant un pyrophosphate b. elle reconnaît les codons ne comprenant que des cytosines monophosphates c. elle reconnaît des tRNA dont les deux derniers nucléotides de l'anticodon sont des GMP d. elle reconnaît le seul acide aminé à fonction amine secondaire e. -elle crée une liaison ester "riche en énergie" sur le tRNAPro 13. Au cours de l’initiation d’une traduction, les liaisons suivantes doivent être établies entre les facteurs en présence, sauf une, indiquer laquelle : a. grande et petite sous-particules du ribosome b. méthionine et tRNAMet c. tRNAMet et site acide aminé de la petite sousparticule du ribosome d. codon de la méthionine et anticodon de la méthionine e. protéine eIF2 et GTP 14. Un fragment de messager contient la séquence suivante. Parmi les acides aminés suivants, indiquer celui qui ne peut pas être traduit à partir de cette séquence, quel que soit le cadre de lecture : AAGUCUUACUUUGAAAAGUCAAAGGAGCAGCUGACACCCCUA a. Acide aspartique b. Thréonine c. Tyrosine d. Méthionine e. Arginine Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 15. Les molécules ou radicaux suivants sont ajoutés à la structure des protéines matures après 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 Zinc e. radical méthyl (sur une histidine) 16. La fourche de réplication comprend des enzymes pour toutes les réactions enzymatiques suivantes, sauf une, indiquer laquelle : a. Hydrolyse du ribonucléotide 5' initial d'un RNA b. Hydrolyse d'un brin de DNA pour désenrouler ou surenrouler une double hélice c. Condensation du phosphate d'un ribonucléotide sur la fonction 3' alcool libre d'un brin de DNA d. Hydrolyse de la liaison anhydride entre le premier et les deux autres phosphates d'un désoxyribonucléoside triphosphate e. Condensation du phosphate du désoxyribonucléotide 5' initial d'un brin de DNA avec le désoxyribonucléotide 3' terminal d'un autre brin de DNA Biologie Moléculaire / 25 20. Tous les événements génétiques suivants vont accroître la divergence de deux gènes homologues suivants sauf un, indiquer lequel : a. une conversion de gène entre les deux homologues b. une tranversion dans un codon de tryptophane c. une délétion de trois nucléotides d. une mutation créant un codon Stop e. une substitution silencieuse QCM 2007 1. Ci-dessous un fragment d’acide nucléique a. Cette séquence s’écrit ATGC b. Sa séquence complémentaire s’écrit TACG c. Elle est composée de ribonucléotides d. Elle contient des liaisons anhydrides e.Sous forme double brin, sa température de fusion est supérieure à celle d’une séquence AAAA 17. Toutes les propositions suivantes s’appliquent à la réplication du DNA, sauf une, indiquer laquelle: a. est catalysée par des DNA polymérases b. le brin direct de la réplication est le même que le brin sens de la transcription c. coûte à la cellule 2 liaisons riches en énergie par nucléotide incorporé d. résulte de la polycondensation de désoxyribonucléotides à l’extrémité 3’ d’une amorce e. se produit pendant la phase S du cycle cellulaire 18. La réparation du DNA peut se faire après suppression des structures anormales par tous les mécanismes suivants sauf un, indiquer lequel : a. excision des deux brins mésappariés sur plus de dix nucléotides b. excision d'une base par la DNA glycosylase c. excision d'un seul brin de DNA sur plusieurs dizaines de nucléotides d. échange d'un brin de DNA avec le gène homologue de l'autre chromosome e. hydrolyse du désoxyribonucléotide 3'-OH terminal par la DNA-polymérase 19. Toutes les délétions suivantes peuvent se traduire par un caractère nouveau ou une maladie chez l’enfant qui les reçoit dans son patrimoine génétique, sauf une, indiquer laquelle : a. délétion du site receveur du dernier intron b. 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 TATA e. délétion de la première lettre dans le codon d’un acide glutamique Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie 2. Le promoteur : a. Fait partie du gène b. Détermine le sens de la transcription c. Sa séquence est numérotée en se référant au brin sens du gène d.Il est situé en 3’ de la séquence codante e.Le facteur TFIID se fixe sur les deux brins de l’ADN constituant la boîte TATA 3. La queue polyA : a. Est ajoutée immédiatement après le dernier nucléotide incorporé lors de la transcription b. Est ajoutée immédiatement après la boîte de polyadénylation AAUAAA c. Est ajoutée à une extrémité 3’ OH libérée par clivage enzymatique d. Est synthétisée en l’absence d’une matrice e.Est synthétisée dans le cytoplasme 4. Le cadre de lecture : a. Concerne uniquement la séquence codante du gène b. Est déterminé par le codon initiateur AUG c. Peut être modifié par une substitution synonyme d. Peut être modifié par une délétion e. Peut être modifié par une insertion Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 26 5. Les ARNt : a. Représentent la quantité la plus abondante d’ARN de la cellule b. Sont les ARN de plus grande taille de la cellule c. Sont synthétisés par l’ARN polymérase II d. Lient les acides aminés par l’intermédiaire de leur extrémité 5’ e.Lient les acides aminés par l’intermédiaire d’une liaison ester 8. L’épissage : a. Peut être modifié par certaines mutations b.Tous les gènes ne sont pas soumis à un épissage alternatif c. L’épissage alternatif aboutit à la synthèse de plusieurs types de transcrits primaires à partir du même gène d.L’épissage alternatif aboutit à la synthèse de plusieurs types d’ARNm à partir du même gène e.L’épissage alternatif aboutit à la synthèse de plusieurs types de protéines à partir du même gène 6. Le bilan énergétique total de l’incorporation de chaque acide aminé lors de la traduction : a. Est de 3 liaisons riches en énergie b. Prend en compte l’énergie nécessaire à la synthèse de l’aminoacyl-ARNt c. Est supérieur au bilan énergétique de l’incorporation de chaque nucléotide lors de la transcription d. Prend en compte l’hydrolyse de molécules d’ATP e. Prend en compte l’hydrolyse de molécules de GTP 9. L’ADN polymérase : a. Synthétise l’ADN dans le sens 3’ -> 5’ b. Possède une activité exonucléasique 3’ -> 5’ c. Débute l’incorporation de nucléotides à l’extrémité 3’ OH d’un désoxyribonucléotide d. Utilise une matrice d’ADN e. Synthétise les fragments d’Okasaki 10. L’activité réverse transcriptase intervient dans les mécanismes moléculaires suivants : a. La synthèse de séquences transposées b. La réplication des rétrovirus c.La synthèse des télomères d. La synthèse d’ADNc e.La synthèse des ARN 7. L’ADN complémentaire (ADNc) contient les séquences suivantes : a. Le promoteur b. Les exons c. Les introns d. La région 5’ non codante de l’ARNm e. La région 3’ non codante de l’ARNm EXERCICE 2007 Soit le gène d’une protéine appelée seipine, schématisé ci-dessous Codon ATG 1 Codon TGA 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1. Ce gène contient : a. 11 exons traduits b.11 introns c. Une région 5’ non codante constituée de l’exon 1 et d’une partie de l’exon 2 d. Une région 3’ non codante constituée d’une partie de l’exon 11 e. Un site d’initiation de la transcription qu’il est possible de repérer sur le schéma Ci-dessous est représentée la séquence située entre les 2 flèches verticales (en pointillé sur le schéma du gène de la seipine) incluant l’exon 6 (souligné ci-dessous) - Le premier nucléotide de chaque ligne est numéroté sur la gauche 16981 TAGGAGATAG CCCCTCCCAT TAGCCCAGGA TTCTACCTGA GAAGCCTCCA GGCTCAGGAG 17041 ACATCACAAC TGAGAGACTG GAAGTGGGGC TCAGATGAGG CGGGTAAGAG TGCTAGCGGC exon 6 17101 AGGACCCTGG CCTGACGCCA CCCTCACCCC ACCCCCTCAC AG TAC GTG CCG ACC ACT GGA 17200 17161 GCG ATC ATT GAG ATC CAC AGC AAG CGC ATC CAG CTG TAT GGA GCC TAC CTC CGC ATC CAC 17240 17221 GCG CAC TTC ACT GGG CTC AG GTGAGGGGCC AACTGGAGTG AACCTTGGGC AACTCTTCAC 17281 GGGGGCTAAC CTTCCACCAA GAGGGTCCCA AGCAGAGGTA ATGGGTTTAC AGAGCAGAGC 17341 TGACTTGGGT TTCACATAGG CCAGAGGGTC TCAAAGCTGC CACATATTGG CCTATCAGCT Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie Cahier d'Exercices en Biochimie / PCEM1 Biologie Moléculaire / 27 2. Une PCR est réalisée pour amplifier une partie de cette séquence. Les séquences représentées en caractère gras (ci-dessus) ont été sélectionnées pour la synthèse des amorces. a. La séquence de la première amorce est CAGGCTCAGGAGACATCACA b.La séquence de la première amorce est GTCCGAGTCCTCTGTAGTGT c . La séquence de la seconde amorce est GAAACCCAAGTCAGCTCTGC d. La séquence de la seconde amorce est CGTCTCGACTAACCCAAAGC e.La taille du fragment amplifié sera de 325 pb 3. Parmi les mutations suivantes, laquelle ou lesquelles entraîne(nt) une modification de la séquence peptidique : a.Substitution du nucléotide 17158 G -> T b. Substitution du nucléotide 17169 T -> C c. Substitution du nucléotide 17203 G -> C d. Délétion du nucléotide 17204 C e. Substitution du nucléotide 17241 G -> A ANNEXE I 4. Parmi ces mêmes mutations, laquelle ou lesquelles entraîne(nt) une modification de la taille du fragment amplifié : a. Substitution du nucléotide 17158 G -> T b. Substitution du nucléotide 17169 T -> C c. Substitution du nucléotide 17203 G -> C d. Délétion du nucléotide 17204 C e. Substitution du nucléotide 17241 G -> A 5. La séquence ATGGAG des nucléotides 1719817203 constitue un site de clivage de l’enzyme de restriction BpmI. Une mutation 17202 A -> G peut être détectée : a. Par analyse de la carte de restriction du fragment amplifié b. Par analyse de la carte de restriction d’un fragment amplifié de l’ADNc contenant l’exon 6 c. Par hybridation du fragment amplifié avec une sonde spécifique d’allèle d. Par séquençage du fragment amplifié e. Par séquençage du peptide codé par l’exon 6 . CODE GENETIQUE 1er Nucléotide 2ème Nucléotide C A Ser Tyr “ “ “ Stop “ Stop Pro His “ “ “ Gln “ “ Thr Asn “ “ “ Lys “ “ Ala Asp “ “ “ Glu “ “ U Phe “ Leu “ “ “ “ “ Ileu “ “ Met Val “ “ “ U C A G 3ème Nucléotide G Cys “ Stop Trp Arg “ “ “ Ser “ Arg “ Gly “ “ “ U C A G U C A G U C A G 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 Faculté de Médecine Pierre & Marie Curie
