L expression génétique REVUE

Transcription

1 L expression génétique REVUE 1. Donne trois différences entre l ADN et l ARN. L Adn est le matériel génétique qui contrôle la synthèse des protéines, alors que l ARN aide l Adn et participe à la synthèse des protéines. L ADN porte le sucre désoxyribose alors que l ARN porte le sucre ribose. Les bases de l ADN sont A, T, C et G ; les bases de L ARN sont A, U, C et G. L ADN est une hélice à double brin, alors que l ARN comporte un seul brin et ne prend pas la forme d une hélice. 2. Comment l ARN participe-t-il à la synthèse des protéines? L ARNm est la matrice de la traduction, alors que l ARNt et l ARNr participent à la traduction de l ARNm. 3. Énumère et décris trois étapes de la transcription. Initiation : L appareil de transcription s assemble sur le brin sens. L ARN polymérase se lie au promoteur du brin sens. Élongation : L ARN polymérase synthétise un brin d ARNm complémentaire au brin sens de l ADN. Terminaison : L ARN polymérase se détache du brin d ADN lorsqu il atteint un signal d arrêt. Le brin d ARNm est libéré et la double hélice d ADN se reforme. 4. Qu est-ce qu un promoteur? Pourquoi les promoteurs sont-ils nécessaires à la transcription? Un promoteur est une séquence de nucléotides de l ADN où le complexe de l ARN polymérase de lie. Ces régions sont importantes pour la transcription parce que l ARN polymérase doit se lier à elles pour que la transcription puisse commencer. 5. La séquence d ADN ci-après est un fragment du brin anti-sens qui code une protéine participant à la régulation du cycle de la cellule : 3 ATACTAGTG 5 a. Écris le brin sens complémentaire. 5 TATGATCAC 3 b. Quel brin l ARN polymérase utilisera-t-il pour la transcription? Le brin sens c. Quelle est la séquence d acides aminés du polypeptide produit par le brin d ARNm? 5 UAUGAUCAC 3 6. Voici une représentation graphique de l ARN précurseur chez les eucaryotes. 5 - Exon Intron Exon Intron Exon - 3 a. Représente graphiquement l ARNm mature correspondant. Coiffe 5, exon, exon, exon, AAA, 3 b. Nomme et explique chaque modification. Coiffe 5 : Un nucléotide G modifié se lie à l extrémité 5 grâce à une liaison covalente; il est reconnu par l appareil de synthèse de la protéine. Épissage : les 1

2 introns sont supprimés et les exons sont reliés ensemble. Queue poly-a : Une série de nucléotides A se lient à l extrémité 3 grâce à une liaison covalente; cela rend l ARNm plus stable. 7. Des erreurs de transcription sont-elles plus graves que des erreurs dans la réplication de l ADN? Explique ta réponse. Les erreurs de transcription sont moins graves que les erreurs dans la réplication de l ADN. Une erreur de transcription entraîne une erreur dans une seule molécule de protéine, alors qu une erreur non réparée dans la réplication de l ADN entraîne un changement dans le matériel génétique d un organisme. 8. Nomme les principales composantes du mécanisme de traduction et décris-les. ARNm : Contient l information génétique qui détermine la séquence d acides aminés d une protéine. ARNt : Molécule qui relie les codons d ARNm l acide aminé correspondant. Ribosome : Structure composée d ARNr et de protéines qui constituent le site de la synthèse des protéines. 9. Décris la structure et la fonction du polyribosome. Un polyribosome est un complexe composé de multiple ribosome le long d u brin d ARNm. Il peut produire de nombreuses copies d une protéine en même temps. 10. Comment la traduction commence-t-elle et comment se termine-t-elle? La traduction commence lorsque les facteurs d initiation assemblent les composantes de la traduction. La petite sous-unité ribosomale s attache à l ARNm près du codon initiateur (AUG). L ARNt initiateur (avec l anticodon UAC) se lie au codon initiateur. La grande sous-unité ribosomale s ajoute ensuite pour former le ribosome complet. La traduction se termine lorsqu un codon d arrêt de l ARNm est atteint. Cela cause la séparation du polypeptide et de l appareil de traduction. Le polypeptide est ensuite séparé du dernier ARNt par un facteur de libération. 11. Dessine la structure générale d une molécule d ARNt. Étiquette ses composantes. Rédige une courte légende expliquant la fonction de l ARNt. Référer aux notes de cours pour le dessin. La légende : L ARN de transfert (ARNt) est une molécule qui lie les codons de l ARNm à l acide aminé correspondant pendant la synthèse des protéines. Chaque molécule d ARNt contient une boucle anticodon, qui comporte des paires de bases complémentaires à celles d un codon d ARNm spécifique, ainsi qu un bras accepteur, qui porte l acide aminé correspondant. 12. À l aide de schémas annotés, illustre les événements de l étape d élongation de la traduction. Référer aux notes de cours. 13. La séquence de nucléotides d un fragment de brion anti-sens d Adn est 3 CGGAAATTG 5. Remplis le tableau à partir de cette séquence. Codon (ARNm) Anticodon (ARNt) Acide aminé 2

3 GCC 3 CGG 5 Alanine UUU 3 AAA 5 Lysine AAC 3 UUG 5 asparagine 14. Comment est-il possible que certaines mutations, mais pas toutes, se transmettent d une génération à l autre? Les mutations qui se produisent dans les cellules reproductrices peuvent se transmettre d une génération à l autre. Les mutations qui se produisent dans les cellules somatiques ne se transmettent pas d une génération à l autre. 15. Six nucléotides sont détruits dans une séquence d ADN. Y aura-t-il une mutation du cadre de lecture? Explique ta réponse. Non, parce que le nombre de nucléotides détruits est divisible par trois. 16. Quel type de mutation serait moins nocive pour un organisme : silencieuse, faux-sens ou non-sens? Explique ta réponse. Une mutation silencieuse n a aucun effet sur les acides aminés d une protéine, et c est donc la moins nocive pour un organisme. Les mutations faux-sens causent des modifications des acides aminés d une protéine, et les mutations non-sens entraînent un raccourcissement de la protéine en raison de la présence d un codon d arrêt prématuré. 17. Quelle est la différence entre une mutation génétique et une mutation chromosomique? Une mutation génétique entraîne un changement dans la séquence de nucléotides d un gène. Une mutation chromosomique entraîne la modification de chromosomes, et peut donc toucher plusieurs gènes. 18. Nomme deux types de mutagènes et décris-les. Donne un exemple de chaque type. Les mutagènes physiques, comme les rayons X ou le rayonnement UV, entraînent des mutations en changeant la structure physique de l ADN. Les mutagènes chimiques, comme les nitrites, les vapeurs d essence et les composantes de la fumée de cigarette, entraînent des mutations en réagissant chimiquement avec l ADN. 19. À partir de la séquence de codage suivante, réponds aux questions ci-dessous. Codons ARM : UUA-CCU-GUU-AUU Acides aminés : leu-pro-val-thr a. Ajoute un seul nucléotide de guanine au début de la séquence de codons. Quel type de mutation est entraîné par cette insertion? GUU-ACC-UGU-UAU-U; une mutation du cadre de lecture b. Indique les acides aminés qui résulteraient de l ajout de ce nucléotide de guanine. Valine-thréonine-cystéine-tyrosine La biotechnologie REVUE 3

4 1. Qu est-ce que le clonage d un gène? Pourquoi les chercheurs clonent-ils des gènes? Le clonage génétique est un processus qui permet de produire de nombreuses copies identiques d un gène. On l utilise dans l étude de la fonction des gènes et la production d une grande quantité d ARNm ou de protéines à partir d un gène pour permettre des recherches approfondies. 2. Décris l action d un endonucléase de restriction. Quelles sont les deux caractéristiques de cette action qui rendent les endonucléases de restriction utiles en génie génétique? Explique chacune de ces caractéristiques. Une endonucléase de restriction peut cliver l intérieur de l ADN à double brin. Deux caractéristiques rendent les endonucléases de restriction utiles en génie génétique : Spécificité de la séquence : Les coupes effectuées par les endonucléases sont spécifiques et prévisibles. Cela veut dire que le même enzyme coupera un brin donné d ADN de la même façon chaque fois. 3. Pourquoi les bactéries sont-elles des hôtes couramment utilisés dans le clonage de gènes? Les bactéries sont peu coûteuses, croissent très rapidement en grande quantité et sont faciles à conserver. 4. Nomme deux méthodes d amplification de l ADN et décris-les. Dans quelles circonstances peut-on utiliser chaque méthode? Clonage génétique : Fabrication de plusieurs copies identiques d un gène dans des cellules étrangères. On s en sert pour produire suffisamment d ARN ou de protéines à partir d un gène donné pour mener des recherches plus approfondies. Amplification en chaîne par polymérase : Méthode automatisée de fabrication de nombreuses copies de régions spécifiques d ADN à partir de très petites quantités. La méthode ne repose pas sur la formation de molécules d ADN recombinant ou sur des hôtes, comme dans le clonage génétique. L amplification en chaîne par polymérase est utilisée lorsqu on a seulement besoin d une petite section d ADN, ou lorsqu un segment d ADN doit être amplifié à partir d échantillons d ADN très petits. 5. À l aide d un schéma, explique les étapes de l amplification en chaîne polymérase. Référer aux notes de cours. 6. Décris trois applications pratiques de l amplification en chaîne par polymérase. L amplification d ADN d espèces disparues pour des études sur l évolution; le dépistage de problèmes génétiques à partir d un échantillon d ADN provenant d une seule cellule; l amplification de l ADN prélevé sur des scènes de crime pour analyse approfondie. 7. Quelles caractéristiques de l ADN lui permettent de se déplacer lors de l électrophorèse sur gel? Les fragments d ADN sont chargés négativement. Dans l électrophorèse en gel, les fragments d ADN chargés négativement sont attirés par la borne positive t e déplacent vers elle. 4

5 8. Explique pourquoi les fragments d ADN se déplacent à des vitesses différentes dans le gel. Les petits fragments se déplacent plus facilement dans les espaces qui séparent les molécules de protéines du gel. 9. Suppose que tu as des échantillons d ADN de deux plantes. Tu souhaites déterminer si ces plantes sont des clones. Ton laboratoire possède des appareils d endonucléases de restriction et d électrophorèse sur gel. a. Décris la marche à suivre pour analyser les échantillons d ADN. On ajoute des enzymes de restriction à un échantillon d ADN provenant de chaque plante. Les enzymes coupent l ADN en fragments. De petites quantités de l échantillon d ADN sont placées dans des puits d électrophorèse en gel. Une charge électrique est appliquée au gel, et les segments d ADN se déplacent selon leur longueur. L empreinte génétique qui en résulte est analysée pour déterminer si les segments de deux plantes correspondent, et donc si ce sont des clones. b. Fais un schéma annoté pour montrer les résultats que tu t attends à obtenir si les plantes sont des clones. Les schémas doivent montrer des bandes identiques pour l empreinte génétique des deux plantes. 5