1C - Contrôle de l'expression génique des procaryotes Flashcards

1
Q

Quel est le rôle du répresseur dans le contrôle de la transcription chez les prokaryotes?

A

Le répresseur se lie à l’opérateur pour inhiber la transcription des gènes en empêchant l’ARN polymérase de se fixer au promoteur.

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2
Q

Comment le gène régulateur module la fonction de la protéine dans le modèle de l’opéron?

A

Le gène régulateur code pour une protéine qui peut se lier à l’opérateur ou à un autre site régulateur pour activer ou réprimer la transcription des gènes de l’opéron.

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3
Q

Quels est le modèle répressible d’opérons alternatifs?

A

Modèle répressible : La protéine régulatrice se lie au promoteur en présence d’un co-répresseur, inhibant la transcription.

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4
Q

Quels est le modèle inductible d’opérons alternatifs?

A

Modèle inductible : La protéine régulatrice se lie au promoteur en absence d’un inducteur, et la liaison de l’inducteur au répresseur libère l’opérateur, permettant la transcription.

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5
Q

Quel phénomène décrit la croissance diauxique chez E. coli?

A

La croissance diauxique est la croissance en deux phases où E. coli utilise d’abord le glucose, puis, après son épuisement, commence à utiliser le lactose avec une période de latence.

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6
Q

Que se passe-t-il avec la croissance des cellules de E. coli lorsque le glucose est épuisé dans un milieu contenant du glucose et du lactose?

A

La croissance ralentit car les cellules doivent induire les enzymes nécessaires pour métaboliser le lactose avant de reprendre la croissance.

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7
Q

Quel est le rôle de l’opéron lactose chez E. coli?

A

L’opéron lactose régule l’expression des gènes nécessaires pour métaboliser le lactose lorsque le glucose est épuisé.

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8
Q

Quel gène de l’opéron lactose encode l’enzyme nécessaire pour la dégradation du lactose?

A

L’opéron lactose encode le gène de la β-galactosidase, qui hydrolyse le lactose en glucose et galactose.

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9
Q

Pourquoi la croissance de E. coli reprend-elle après une période de latence lorsqu’il y a du lactose dans le milieu?

A

La croissance reprend après que les enzymes nécessaires pour métaboliser le lactose, produites grâce à l’opéron lactose, ont été induites.

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10
Q

Comment l’opéron lactose est-il régulé en présence de glucose et de lactose?

A

En présence de glucose, l’opéron lactose est réprimé, mais lorsque le glucose est épuisé, l’opéron est activé pour induire la production d’enzymes nécessaires au métabolisme du lactose.

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11
Q

Quel est le rôle du gène Lac I dans l’opéron lactose chez E. coli?

A

Le gène Lac I encode la protéine répresseur lac, qui bloque la transcription de l’opéron en se liant à la séquence opérateur (O).

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12
Q

Quel est le rôle du promoteur (P) dans l’opéron lactose?

A

Le promoteur (P) est la séquence d’ADN où l’ARN polymérase se lie pour initier la transcription des gènes de l’opéron lactose.

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13
Q

Quelle est la fonction de l’opérateur (O) dans l’opéron lactose?

A

L’opérateur (O) est la séquence d’ADN reconnue par le répresseur lac, qui régule l’accès à la région promotrice.

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14
Q

Quel gène de l’opéron lac code pour la β-galactosidase?

A

Le gène de structure Z encode pour la β-galactosidase.

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15
Q

Quel gène de l’opéron lac encode la galactoside perméase?

A

Le gène de structure Y encode pour la galactoside perméase.

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16
Q

Quel gène de l’opéron lac est responsable de la production de la thiogalactoside transacétylase?

A

Le gène de structure A encode pour la thiogalactoside transacétylase.

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17
Q

Quel est le rôle du répresseur dans la régulation de l’opéron lac?

A

Le répresseur empêche le recrutement de l’ARN polymérase, bloquant ainsi la transcription de l’opéron lac.

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18
Q

Comment un inducteur affecte-t-il le répresseur de l’opéron lac?

A

L’inducteur change la conformation du répresseur, réduisant sa liaison à l’opérateur et permettant la transcription de l’opéron lac.

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19
Q

Quel est l’effet de l’induction sur l’opéron lac?

A

L’induction de l’opéron lac peut augmenter la transcription de l’opéron jusqu’à 1000 fois.

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20
Q

Quels éléments de l’opéron lac sont considérés comme des éléments en ‘cis’?

A

Le promoteur (P) et l’opérateur (O) sont des éléments en ‘cis’ qui font partie de la molécule d’ADN.

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21
Q

Quel est le rôle de l’allolactose dans la régulation de l’opéron lac?

A

L’allolactose est un inducteur naturel (sous produit de la B-gal) qui se lie au répresseur, entraînant sa dissociation de l’opérateur et permettant ainsi la transcription.

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22
Q

Quel est l’effet de l’Isopropylthiogalactoside (IPTG) sur l’opéron lac?

A

L’IPTG est un inducteur synthétique qui se lie au répresseur, inhibant sa liaison à l’opérateur et permettant la transcription de l’opéron lac.

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23
Q

En absence d’inducteur, que se passe-t-il avec le répresseur et l’opéron lac?

A

En absence d’inducteur, le répresseur se lie à l’opérateur, empêchant ainsi la transcription des gènes de l’opéron lac.

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24
Q

Quel est l’effet de la présence de lactose dans l’environnement sur le répresseur de l’opéron lac ?

A

La présence de lactose dans l’environnement conduit à la formation d’allolactose, qui se lie au répresseur et permet sa dissociation de l’opérateur, facilitant ainsi la transcription.

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25
Q

Comment le tétramère entre l’ARN polymérase et le répresseur influence-t-il la régulation de l’opéron lac ?

A

La formation d’un tétramère entre l’ARN polymérase et le répresseur est un facteur clé qui permet la reconnaissance et la régulation de l’opéron lac.

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26
Q

Que se passe-t-il après la liaison de l’inducteur au répresseur de l’opéron lac?

A

Après la liaison de l’inducteur, le répresseur se dissocie de l’opérateur, permettant ainsi la transcription et la traduction des gènes structurels de l’opéron lac.

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27
Q

Que se passe-t-il dans une souche E. coli avec une mutation I-?

A

La mutation I- est un allèle mutant qui ne produit plus de répresseur, empêchant la régulation normale de l’opéron lac.

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28
Q

Quel est l’effet d’une mutation OC sur l’opéron lac?

A

La mutation OC modifie la séquence de l’opérateur, bloquant la liaison du répresseur et empêchant la répression de l’opéron, même en l’absence de lactose.

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29
Q

Comment les souches mérodiploïdes sont-elles utilisées pour étudier les mutations de l’opéron lac?

A

Les souches mérodiploïdes, rendues partiellement diploïdes par conjugaison, permettent d’observer les effets des mutations en comparant les opérons mutés et sauvages dans la même cellule.

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30
Q

Quel est l’effet de l’absence de répresseur dans une souche I- couplée avec une souche sauvage?

A

En l’absence de répresseur, une souche I- couplée avec une souche sauvage produira des enzymes pour le lactose même en l’absence de lactose, car le répresseur sauvage régule l’opéron.

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31
Q

Que produit une souche mérodiploïde avec un opéron sauvage et une mutation I-?

A

La souche mérodiploïde produira des enzymes pour le lactose même en l’absence de lactose, car la mutation I- ne permet pas la production de répresseur fonctionnel.

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32
Q

Comment une mutation dans le gène du répresseur (l-) affecte-t-elle la régulation de l’opéron lac?

A

La mutation l- rend le répresseur non fonctionnel, ce qui empêche la répression de l’opéron lac, entraînant une production continue d’enzymes même en l’absence de lactose.

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33
Q

Quel est l’impact d’une mutation OC sur l’opéron lac en termes de répression?

A

L’opéron avec une mutation OC ne peut pas être réprimé par le répresseur, produisant des enzymes même en l’absence de lactose, car le répresseur ne peut pas se lier à l’opérateur mutant.

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34
Q

Pourquoi la mutation OC est-elle considérée comme cis-dominante?

A

La mutation OC est cis-dominante car elle affecte uniquement l’opéron adjacent contenant la mutation, sans influencer la répression de l’opéron sauvage dans la même cellule.

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35
Q

Que révèlent les résultats des souches mérodiploïdes concernant la récessivité de la mutation l-?

A

Les résultats montrent que la mutation l- est récessive car le gène répresseur sauvage (l+) peut réguler les deux opérons, réprimant l’opéron mutant.

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36
Q

Quels sont les produits de l’opéron lac en présence et en absence de lactose pour une souche mérodiploïde avec une mutation dans l’opérateur (OC)?

A

Pour une souche avec une mutation OC, l’opéron mutant produit des enzymes même en absence de lactose, tandis que l’opéron sauvage reste répressible.

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37
Q

Que se passe-t-il lorsque le niveau de glucose est élevé dans la cellule?

A

L’adénylyl cyclase est inhibée, ce qui diminue les niveaux d’AMPc.

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38
Q

Quel est l’effet de la diminution du glucose sur l’AMPc?

A

La diminution du glucose entraîne une augmentation des niveaux d’AMPc.

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39
Q

Quel rôle joue l’AMPc dans l’activation de l’opéron lac?

A

L’AMPc se lie à la protéine CAP, formant un complexe qui active l’opéron lac.

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40
Q

Que fait le complexe CAP-AMPc sur le promoteur de l’opéron lac?

A

Il se lie au promoteur et augmente le recrutement de l’ARN polymérase.

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41
Q

Est-il possible d’induire l’opéron lac en présence de glucose?

A

Oui, l’ajout d’AMPc peut induire l’opéron même en présence de glucose.

42
Q

Comment le glucose affecte-t-il l’expression de l’adénylyl cyclase?

A

Le glucose inhibe l’expression de l’adénylyl cyclase.

43
Q

Quelle est la forme active de la protéine CAP?

A

La protéine CAP est active lorsqu’elle est complexée avec l’AMPc.

44
Q

Comment l’AMPc influence-t-il l’ARN polymérase?

A

L’AMPc permet au complexe CAP-AMPc de lier le promoteur, ce qui augmente le recrutement de l’ARN polymérase.

45
Q

Quel est le rôle du site de liaison du complexe AMPc-CAP dans l’opéron lac?

A

Il aide à mieux recruter l’ARN polymérase.

45
Q

Où se situe le site de liaison du complexe AMPc-CAP sur l’opéron lac ?

A

Au début de la séquence de nucléotides du promoteur.

46
Q

Où se trouve la séquence de l’opérateur lac dans l’opéron?

A

La séquence de l’opéron lac chevauche la fin de la séquence de nucléotide du promoteur.

47
Q

Quel est le rôle de la séquence de l’opérateur lac?

A

Elle recrute le répresseur lac et empêche l’ajout des ARN polymérases et enzymes.

48
Q

Quelle est la structure du complexe répresseur lac lié à l’ADN?

A

Un tétramère du répresseur est lié à l’ADN.

49
Q

Comment chaque monomère du répresseur lac se lie-t-il à l’ADN?

A

Via un domaine HTH (hélice-tour-hélice) créant une petite courbure de l’ADN.

50
Q

Où l’inducteur se lie-t-il dans l’ADN lors de la régulation de l’opéron lac?

A

Dans le sillon majeur de l’ADN.

51
Q

Quelle est la structure du complexe CAP-cAMP lorsqu’il est lié à l’ADN?

A

Un dimère de protéines CAP-cAMP est associé à l’ADN.

52
Q

Comment le complexe CAP-cAMP interagit-il avec l’ADN?

A

Il se lie à des motifs sur deux tours successifs du sillon majeur de l’ADN via le domaine HTH.

53
Q

Quelle est la différence entre les courbures de l’ADN induites par le répresseur lac et par CAP-cAMP?

A

Le répresseur lac induit une petite courbure, tandis que CAP-cAMP induit une grande courbure de l’ADN.

54
Q

Quelles sont les caractéristiques des interactions non spécifiques entre protéines et ADN?

A

Les résidus basiques chargés positivement (Lys, Arg, His) interagissent avec le squelette phosphate-sucre chargé négativement.

55
Q

Quel est un exemple d’interaction non spécifique protéine-ADN?

A

Les histones, qui organisent l’ADN sous forme de chromatine via des liaisons non spécifiques.

56
Q

Dans quel contexte les protéines interagissent-elles de manière spécifique avec l’ADN?

A

Lorsqu’elles reconnaissent les séquences spécifiques des bases azotées de l’ADN, généralement dans le sillon majeur.

57
Q

Quel est un exemple d’interaction spécifique entre une protéine et une séquence d’ADN?

A

Le dimère du facteur bHLH USF1 lié à la séquence palindromique CANNTG.

58
Q

Quelle partie de l’ADN est généralement ciblée par les interactions spécifiques?

A

Le sillon majeur de l’ADN, car il est plus accessible.

59
Q

Quelles protéines reconnaissent des séquences spécifiques sur l’ADN dans l’opéron lac?

A

Le répresseur lac et la protéine CAP.

60
Q

Pourquoi les résidus basiques sont-ils impliqués dans les interactions non spécifiques avec l’ADN?

A

Parce que leurs charges positives interagissent avec le squelette phosphate-sucre chargé négativement de l’ADN.

61
Q

Comment les interactions spécifiques diffèrent-elles des interactions non spécifiques avec l’ADN?

A

Les interactions spécifiques reconnaissent les bases azotées, tandis que les interactions non spécifiques se lient au squelette phosphate-sucre de l’ADN.

62
Q

Que se passe-t-il lorsqu’on utilise seulement la sonde dans un essai de retard de mobilité sur gel?

A

On observe une grande bande correspondant à la sonde seule.

63
Q

Que montre le gel lorsqu’on ajoute à la sonde un extrait de protéine dans un essai de retard de mobilité sur gel?

A

On observe un ralentissement de la migration de la sonde, produisant une bande plus haute et une petite bande à la même hauteur que la sonde seule.

64
Q

Que se passe-t-il sur le gel lorsque la sonde, l’extrait de protéine et un anticorps sont présents dans un essai de retard de mobilité sur gel?

A

Il y a un plus grand ralentissement de la migration, avec une bande plus haute pour le complexe plus gros et une petite bande à la même hauteur que la sonde seule.

65
Q

Que se passe-t-il sur le gel lorsqu’on ajoute de l’ARN non marqué à la sonde et l’extrait de protéine dans un essai de retard de mobilité sur gel?

A

L’ARN non marqué entre en compétition avec la sonde, réduisant la formation du complexe et produisant une petite bande à la même hauteur que celle de la sonde seule, avec une plus grosse bande par rapport à la sonde seule.

66
Q

Quel est l’effet d’un ADN compétiteur muté dans un essai de retard de mobilité sur gel ?

A

Il n’y a aucun effet sur la bande formée avec l’ADN et l’extrait de protéine.

67
Q

Que reflète la présence d’une bande plus haute dans un essai de retard de mobilité sur gel?

A

La présence d’un complexe plus lourd formé entre la sonde et les protéines.

68
Q

Que signifie une petite bande à la même hauteur que celle de la sonde seule?

A

Cela indique la présence d’une petite quantité de sonde non liée ou du complexe moins lourd.

69
Q

Que démontre un plus grand ralentissement de migration dans un essai de retard de mobilité sur gel?

A

La formation d’un complexe plus grand ou plus lourd avec l’ADN, l’extrait de protéine et les anticorps.

70
Q

Quel est le principe de régulation de l’opéron arabinose comparé à l’opéron lac?

A

Le principe est similaire ; les deux utilisent des répresseurs et des activateurs pour réguler la transcription en réponse à des molécules spécifiques.

71
Q

Quel est le rôle du répresseur AraC dans l’opéron arabinose?

A

AraC change de conformation en se liant à l’arabinose, ce qui affecte sa capacité à réguler l’opéron.

72
Q

Que se passe-t-il lorsque l’arabinose se lie au répresseur AraC?

A

AraC change de conformation et agit comme un activateur de l’opéron en présence d’arabinose.

73
Q

Quelle est la fonction d’AraC lorsqu’il est seul, sans arabinose?

A

AraC agit comme un répresseur, inhibant la transcription de l’opéron arabinose.

74
Q

Combien d’opérateurs sont présents dans l’opéron arabinose?

A

L’opéron arabinose contient 2 opérateurs.

75
Q

Quel est l’effet des gènes de structure de l’opéron arabinose ?

A

Ils permettent la production d’enzymes nécessaires à la voie de métabolisme de l’arabinose.

76
Q

Quel est le rôle des gènes araBAD dans l’opéron ara?

A

Les gènes araBAD sont responsables de la production des enzymes nécessaires à la métabolisation de l’arabinose.

77
Q

Que se passe-t-il lorsque AraC se lie à l’arabinose?

A

AraC-arabinose ne se lie plus à l’opérateur 2, permettant ainsi la transcription de l’opéron araBAD.

78
Q

Que se passe-t-il en l’absence de l’arabinose?

A

AraC est transcrit et araBAD est exprimé à un niveau de base, c’est-à-dire faible.

79
Q

Quel est l’effet de faibles concentrations d’AMPc et d’arabinose sur la transcription de araBAD?

A

AraC réprime la transcription de araBAD en formant une boucle d’ADN grâce au complexe AraC et les opérateurs araO1 et araO2.

80
Q

Que se passe-t-il lorsque les concentrations d’AMPc et d’arabinose sont élevées?

A

La transcription de araBAD est activée, car le complexe AraC-arabinose se dissocie de l’araO2, mais AraC reste réprimé.

80
Q

Quel est le mécanisme par lequel AraC réprime la transcription de araBAD en faible concentration d’arabinose?

A

AraC réprime la transcription en formant une boucle d’ADN avec les opérateurs araO1 et araO2.

81
Q

Qu’est-ce qu’un feedback négatif dans le contexte des opérons?

A

Un feedback négatif est un mécanisme où un produit final de la voie de biosynthèse inhibe l’expression des gènes responsables de sa propre production.

82
Q

Quel est le rôle du tryptophane dans la régulation de l’opéron trp?

A

Le tryptophane agit comme co-répresseur en se liant au répresseur pour inhiber l’expression de l’opéron trp.

83
Q

Que fait l’atténuateur dans la régulation de l’opéron trp?

A

L’atténuateur cause l’arrêt prématuré de la transcription de l’opéron trp.

84
Q

Comment la structure de l’ARNm du trp influence la formation du substrat?

A

La longueur et la structure de l’ARNm du trp déterminent si la transcription se poursuit ou s’arrête prématurément.

85
Q

Que se passe-t-il lorsque le niveau de tryptophane est bas dans la régulation de l’opéron trp?

A

Avec un faible niveau de tryptophane, le répresseur n’est pas activé, donc l’ARN polymérase se lie au promoteur et la transcription a lieu.

86
Q

Quel est l’effet du niveau élevé de tryptophane sur l’opéron trp?

A

Avec un niveau élevé de tryptophane, le répresseur est activé et se lie à l’ADN, ce qui bloque la liaison de l’ARN polymérase au promoteur.

87
Q

Quel est le rôle du dimère de répresseur dans la régulation de l’opéron trp?

A

Le dimère de répresseur, activé par une grande concentration de tryptophane, se lie à l’ADN pour bloquer la liaison de l’ARN polymérase.

88
Q

Comment la superposition de l’opérateur et du promoteur affecte-t-elle la transcription de l’opéron trp?

A

La superposition de l’opérateur et du promoteur permet au répresseur de bloquer la liaison de l’ARN polymérase au promoteur, inhibant ainsi la transcription lorsque le tryptophane est abondant.

89
Q

Que forment les séquences de l’ARNm dans la région trpL?

A

Les séquences forment des structures tige-boucle mutuellement exclusives.

90
Q

Que se passe-t-il lorsque la concentration de tryptophane est faible?

A

Avec une faible concentration de tryptophane, le ribosome bloque la formation de la tige-boucle 1-2, favorisant ainsi la formation de la tige-boucle 2-3, et la transcription continue.

91
Q

Que se passe-t-il lorsque la concentration de tryptophane est élevée?

A

Avec une haute concentration de tryptophane, le ribosome traduit les codons Trp sans problème, favorisant la formation de la tige-boucle 3-4, ce qui bloque la transcription.

92
Q

Quel rôle jouent les codons Trp dans la région trpL?

A

Les codons Trp (positions 10-11) influencent la formation des structures tige-boucle et, par conséquent, régulent la transcription du locus.

93
Q

Quel est le mécanisme d’atténuation de la transcription de l’opéron trp? À quels opérons est-il similaire?

A

Le mécanisme d’atténuation de la transcription de l’opéron trp est similaire à celui utilisé pour la biosynthèse d’autres acides aminés, comme les opérons his (histidine) et ilv (isoleucine, leucine et valine).

94
Q

Que se passe-t-il lorsque le niveau de tryptophane est élevé?

A

Avec un niveau élevé de tryptophane, un ARN de 140 nucléotides se forme, avec les structures ribosine 1-2 et la boucle terminatrice 3-4, ce qui arrête la transcription.

95
Q

Que se passe-t-il lorsque le niveau de tryptophane est faible?

A

Avec un faible niveau de tryptophane, un long ARN se forme car il n’y a pas de signal d’arrêt pour terminer la transcription. Une boucle 2-3 se forme, permettant à l’ARN polymérase de rester attachée à l’opéron trp.

96
Q

Quelle est la conséquence de la formation de la boucle 3-4 dans la transcription de l’opéron trp?

A

La formation de la boucle 3-4 agit comme un terminator, ce qui bloque la transcription.

97
Q

Pourquoi la formation de la boucle 2-3 est-elle importante lorsque le tryptophane est faible?

A

La formation de la boucle 2-3 permet à l’ARN polymérase de rester attachée à l’opéron trp et de continuer la transcription, car il n’y a pas de signal d’arrêt.

98
Q

Quels effets peuvent avoir les circuits de régulation génique sur un gène ou un opéron ciblé? (4)

A
  • Inactivation d’un répresseur constitutif (ex. opéron lac avec lactose)
  • Activation d’un activateur (ex. opéron lac avec AMPc et CAP)
  • Activation d’un répresseur (ex. répresseur du tryptophane)
  • Inactivation d’un activateur constitutif