Cours 1 - ADN et ARN Flashcards
Notions historiques
Au courant de quelle époque les grecs dont Hippocrate ont établi de nombreuses théories sur l’hérédité?
400 ans avant J.C.
Notions historiques
Quelles étaient de manière globale les théories qu’avaient établies les grecs ?
Elles décrivent la pangénèse soit la transmission au cours des rapports sexuels, de fragments corporels miniaturisés: cheveux, ongles, veines, artères, tendons et os et dont l’embryon serait assemblé à partir de ces composantes minuscules.
Notions historiques
En quelle année Gregor Mendel fait la suggestion d’Abbot Napp? Que constitue-t-elle?
- La compréhension des mécanismes génétiques où il effectue ses séries d’expériences d’hérédité à l’aide d’un pois comme modèle
Notions historiques
Qu’a permis de découvrir Mendel grâce à ses séries d’expériences?
Qu’il existe 2 versions du gène de la couleur chez les pois, un dominant et un récessif
Notions historiques
Vrai ou Faux
L’origine du mot “gène” remonte à 1910 et est le dérivé de “pangène”
Partiellement faux, 1909.
Notions historiques
Nommez le naturaliste anglais qui est considéré aujourd’hui comme le fondateur de l’évolution moderne
Charles Darwin
Notions historiques
Que confère la théorie de Darwin ? (Peut être expliqué dans vos mots et être similaire à la réponse)
Les variations héréditaires qui confèrent un avantage sélectif seront davantage transmises à la génération suivante que les variations moins avantageuses.
Notions historiques
Qui appliquèrent la même logique que Darwin aux humains?
Les victoriens (1832-1901)
Notions historiques
Définissez l’eugénisme et son créateur.
Francis Galton. Ensemble des méthodes et pratiques visant à transformer le patrimoine génétique
de l’espèce humaine dans le but de le faire tendre vers un idéal déterminé.
Notions historiques
Vrai ou Faux
L’eugénisme est considéré comme une mesure d’orientation dirigée de l’évolution humaine.
Vrai
Notions historiques
Nommez le biologiste et meneur du mouvement eugéniste aux USA
Charles Davenport
Notions historiques
En quelle année Madison Grant publie son livre “Le déclin de la grande race” qui devient un best-seller.
1916
Notions historiques
Qui est Madison Grant ?
Avocat américain, connu principalement pour son travail
comme eugéniste et conservateur naturaliste qui publia un livre en 1916.
Notions historiques
Que causera comme conséquence le livre de Grant en Allemagne?
Séduit les nazis, ce qui causent le vote d’une loi de stérilisation de portée générale: L’état doit déclarer que tout individu notoirement malade ou atteint de rares héréditaires, donc transmissibles à ses rejetons, n’a
pas le droit de se reproduire et doit lui enlever matériellement la faculté’. + Holocauste
Notions historiques
Que constituera l’apogée de l’eugénisme nazi?
L’Holocauste soit la soumission à l’extermination massive des juifs
Notions historiques
En quelle année on établit que l’ADN était une longue molécule composée de 4 bases différentes?
1930
Notions historiques
Vrai ou Faux
La plupart des biologistes pensaient qu’on finirait par prouver que les principaux supports de l’information génétique étaient les protéines.
Vrai
Notions historiques
À l’époque de la découverte de l’ADN, quelles ont été les deux aspects que l’on ignorait?
- Comment les sous-unités de la molécule (désoxynucléotides) étaient reliés chimiquement et
- Si les séquences que formaient les 4 bases pouvaient varier.
Notions historiques
À quelle conférence Assiste Watson pendant son séjour à Copenhague?
Maurice Wilkins (1916-2004), jeune physicien britannique du laboratoire de biophysique de King’s College à Londres connu pour ses travaux sur les rayons X.
Notions historiques
Quelle a été la méthode utilisée par Wilkins pour s’attaquer à l’ADN?
La méthode de diffraction des rayons X à l’aide de cristaux
Notions historiques
Quel était le résultat du cliché suite à la méthode utilisée par Wilkins?
Clichés de diffraction aux motifs nombreux et précis
Contenu cristallin d’une extrême régularité
Notions historiques
Le cliché aux rayons X obtenu par un étudiant de Rosalind Franklin que Wilkins s’est inspiré possédait laquelle des trois formes de l’ADN?
Forme B
Notions historiques
Quelle est la date dont le modèle de la molécule d’ADN à double hélice est finalement conçu et sa validité éprouvée?
28 février 1953
Structure de l’ADN
Identifiez les structures suivantes:
A: Liaison hydrogène
B: Base
C: Squelette sucre-phosphate
D: Petit sillon
E: Grand sillon
Structure de l’ADN
Décrivez brièvement les chaînes constituant l’ADN
2 chaînes polynucléotidiques enroulée l’une autour de l’autre.
Structure de l’ADN
Décrivez le squelette de chaque brin d’ADN.
Succession de sucres alternant avec des phosphates.
Structure de l’ADN
Qu’y a-t-il de particulier quant à l’emplacement des bases azotées dans la structure de l’ADN?
Les bases azotées se projettent à l’intérieur, mais demeurent accessibles par les petits et grands sillons de la double hélice.
Structure de l’ADN
Quels sont les dérivés de l’adénine? Quelle est leur structure?
- Nucléoside: Ajout d’un désoxyribose
–> 2’-désoxyadénosine - Nucléotide: Ajout d’un désoxyribose ET d’un groupement phosphate attaché à celui-ci
–> 2’-désoxyadénosine-5’-phosphate
Structure de l’ADN
La formation d’un nucléotide est possible à partir de quel phénomène?
La condensation
Structure de l’ADN
VRAI OU FAUX
Dans un même nucléotide, il y a un lien phosphodiester.
FAUX
Le phosphate est lié à la fonction OH en 5’ du sucre par un lien phosphoester.
Structure de l’ADN
Quel type de lien relie le sucre et la base azotée d’un nucléoside?
Lien glycosyle
OH du C1 du sucre + H de l’azote de la base
Structure de l’ADN
Quels liens forment le squelette régulier sucre-phosphate de la chaîne polynucléotidique?
Les nucléotides sont liés les uns aux autres par des liens phosphodiester.
3’-OH du désozyribose + Phosphate en 5’ d’un autre nucléotide
Structure de l’ADN - Rappel de biochimie
Associez les bases et les caractéristiques à la bonne classe de bases de l’ADN:
* Purine
* Pyrimidine
1. Monocycliques
2. Bicycliques
3. Adénine
4. Cytosine
5. Thymine
6. Guanine
7. Uracile
A. Base azotée reliée au sucre par liaison glycosyle via sommet N1
B. Base azotée reliée au sucre par liaison glycosyle via sommet N9
- Purine
2. Bicycliques
3. Adénine
6. Guanine
B. Base azotée reliée au sucre par liaison glycosyle via sommet N9 - Pyrimidine
1. Monocycliques
4. Cytosine
5. Thymine
7. Uracile
A. Base azotée reliée au sucre par liaison glycosyle via sommet N1
Structure de l’ADN
Qu’est-ce qui différencie les états tautomériques de chaque base azotée? Quelles sont les différentes configurations et lesquelles prédominent?
La position des donneurs
Formes prédominantes en gras
A + C : Amino (NH2) et Imino (NH)
G + T : Céto (C=O) et Énol (C-OH)
Structure de l’ADN
Qu’est-ce qui impose une orientation antiparallèle aux 2 brins d’ADN?
L’appariement des bases
Structure de l’ADN
Décrivez les liaisons reliant chaque paire de bases.
- Liens hydrogènes
- Liaisons chimiques faibles
- Liaisons non-covalentes
- C-G: 3 liens
1. Carbonyle (C6) –> Amine (C4)
2. Azote (N1) –> Azote (N3)
3. Amine (C2) –> Carbonyle (C2) - A-T: 2 liens
1. Amine (C6) –> Carbonyle (C4)
2. Azote (N1) –> Azote (N3)
Structure de l’ADN
En quoi résulte la complémentarité de forme et des possibilités de former des liaisons hydrogènes entre les bases?
L’inflexibilité des lois d’appariement des paires de bases ‘Watson-Crick’
Structure de l’ADN
Sous quelle condition doivent être les bases pour que l’appariement soit possible?
Elles doivent être dans leur état tautomérique préférentiel
Structure de l’ADN
Qu’est-ce qu’assurent les liaisons H+ entre les bases?
- Stabilité thermodynamique de l’hélice
- Spécificité d’appariement des paires de bases
Structure de l’ADN
Qu’est-ce qui contribue à la stablité de la double hélice
- L’entropie
- L’empilement des bases
- Les influences hydrophiles/hydrophobes
Structure de l’ADN
Qu’est-ce que l’entropie?
- Chez toute molécule organique en solution: liaisons H engagées avec des molécules H2O très mobiles.
En conséquence: - Chaque liaison H entre 2 bases en interaction provient de la disparition d’une liaison H pré-existante avec une molécule d’eau.
- Séparation des brins: les molécules d’eau sont alignées le long des bases de la chaîne.
- Quand les brins s’apparient pour reformer la double hélice: les molécules d’eau associées aux bases sont chassées.
- Ce qui crée de l’entropie qui stabilise la double hélice.
Structure de l’ADN
Expliquez le rôle de stabilité de l’empilement des bases.
- Les bases azotées sont planes et relativement hydrophobes.
- Elles ont tendance à s’empiler les unes sur les autres dans une orientation à peu près perpendiculaire à celle de l’axe de l’hélice.
- Il y a des interactions entre les nuages électroniques délocalisés des noyaux aromatiques (interactions π-π)
Structure de l’ADN
VRAI OU FAUX
C’est la dualité entre hydrophilité des bases et l’hydrophobicité de l’armature sucre-phosphate qui exerce une influence stabilisatrice importante sur la structure de la double hélice grâce à des forces hydrostatiques.
FAUX
C’est la dualité entre:
* Hydrophilité de l’armature sucre-phopshate
* Hydrophobicité des bases
qui exerce une influence stabilisatrice.
Structure de l’ADN
Que se passe-t-il si l’on tente d’apparier une adénine avec une cytosine?
- 2 accepteurs de H se font face (azote N1 adénine + azote N3 de la cytosine)
- Aucune place entre eux pour introduire une molécule d’eau nécessaire à la formation de la liaison
- De plus, 2 donneurs de H se font face
Structure de l’ADN
Complétez la phrase suivante:
Certaines bases azotées peuvent ressortir de la double hélice. Ce processus remarquable est connu sous le ____________
Pivotement de base
Structure de l’ADN
Dans le pivotement des bases hors de la double hélice, que forment les bases azotées une fois retournées?
Ligand de certaines enzymes
Structure de l’ADN
Une fois une base retournée hors de la double hélice, celle-ci peut participer à quel(s) type(s) de réaction?
- Méthylation des bases
- Recombinaison homologue
- Réparation de l’ADN
Pour 2 et 3: les enzymes balaient l’ADN pour chercher des homologies ou des lésions en retournant les bases une après l’autre
Structure de l’ADN
VRAI OU FAUX
La recombinaison homologue et la réparation de l’ADN demande beaucoup d’énergie.
FAUX
Puisque les bases sont retournées une à la fois, il s’agit d’un processus pas très “gourmand” en énergie
Structure de l’ADN
Quelle est la conséquence de la nature hélicoïdale de l’ADN?
Sa périodicité
Structure de l’ADN
Quelle est la périodicité hélicoïdale de l’ADN? Expliquez pourquoi.
- 10 pb/tour
Car: - Chaque pb est décalée de la précédente d’un angle de 36˚
- Il faut donc un empilement de 10 pb pour compléter 1 tour d’hélice
Structure de l’ADN
Quelle est la conséquence directe de la géométrie de la paire de base?
Le petit et le grand sillon
Structure de l’ADN
Quels sont les angles qui séparent les 2 liaisons glycosyle d’une paire de base? Quelle est la conséquence de cette différence?
- 120˚ et 240˚
- Conséquence: formation d’un petit et d’un grand sillon
Structure de l’ARN
Nommez les trois particularités de l’ARN
- Squelette des ARN contiennent du ribose au lieu du 2’-désoxyribose: fonction OH en position 2’
- Contient de l’uracile à la place de la thymine
- Généralement monocaténaire
Structure de l’ARN
Quels sont les types d’ARN différents dans une cellule? Nommez leur fonction globale.
ARN messagers (ARNm): Intermédiaires entre le gène et la machinerie cellulaire de synthèse des protéines (codent pour le protéines)
ARN de transfert (ARNt): Adaptateurs entre les codons des ARNm et les acides aminés correspondants
ARN ribosomaux (ARNr): Composent les ribosomes et sont des régulateurs
ARN micro (miARN): Rôle de régulation aussi
Certains ARN (inclu ARNr) sont des enzymes qui catalysent des réaction
Structure de l’ARN
Vrai ou Faux
La chaîne d’ARN se replie sur elle-même localement pour former des triples hélices à enroulement différent de l’ADN.
Faux, doubles hélices et similaire à l’ADN
Structure de l’ARN
Les ARN forment de nombreuses structures secondaires. De quel type s’agit-il?
Tige-boucle:
- Épingle à cheveux;
- Hernies;
- Simples boucles
Structure de l’ARN
Quelle séquence forme une structure secondaire, tétra-boucle, très stable? Pourquoi?
Séquence C (UUCG)G car possèdent des interactions très particulières d’empilement des bases en son sein
Structure de l’ARN
Expliquez les interactions d’empilement que l’on observe dans la séquence C
S’effectue entre les nuages électroniques délocalisés des noyaux aromatiques : Interactions π-π
Structure de l’ARN
Quelle est la particularité qui explique la capacité à l’ARN à former des structures en double hélice? Expliquez.
L’existence d’une paire de bases additionnelle qui n’est pas de type Watson-Crick: base G-U
Un 2ème lien H relie la fonction carbonyle en C2 de l’uracile à l’azote N1 de la guanine.
Structure de l’ARN
Pourquoi les chaînes d’ARN ont une forte tendance à l’auto-appariement?
Puisque la paire de base G-U s’additionne aux 4 autres paires possibles.
Structure de l’ARN
Qu’est-ce que le pseudo-noeud?
Appariement de bases en des régions éloignées qui peuvent créer des structures secondaires complexes
Structure de l’ARN
Vrai ou Faux?
L’interaction hélicoïdale entre 3 segments complémentaires non-contigus du même ARN peut former des pseudo-noeuds.
Vrai
Structure de l’ARN
Est-ce que l’ARN peut se replier et former des structures tertiaires complexes? Pourquoi?
Oui, car l’ARN étant débarrasée des contraintes liées aux longues double hélices, celui-ci peut adopter une grande variété de structures tertiaires
Structure de l’ARN
Vrai ou Faux
L’ARN peut incorporer fréquemment des paires conventionnelles telles que des triplets T:A:T et des interactions entre une base et des atomes du squelette sucre-phosphate (comme dans les ARNt)
Partiellement faux, non-conventionnelles telles que des triplets U:A:U
Structure de l’ARN
Donnez la définition d’une enzyme
Une enzyme est une macromolécule qui fixe spécifiquement un substrat, qui catalyse sur ce substrat une réaction chimique particulière et qui répète cette série d’étapes de très nombreuses fois.
Structure de l’ARN
Complétez la phrase suivante:
Des protéines peuvent faciliter la structuration de certains ARN, comme dans les ____a)____, en contre-balançant les charges ___b)___ des phosphates du squelette de l’ARN qui, autrement, ___c)__ la structure __d)__.
a) Ribosomes
b) négatives
c) déstabiliserait
d) tertiaire
Structure de l’ARN
Quels sont les ARN qui peuvent répondre aux critères d’une enzyme?
Ribozymes
Structure de l’ARN
Quelles sont les caractéristiques typiques d’une enzyme que possèdent les ribozymes?
- Un site actif
- Un site de fixation du substrat
- Un site de fixation d’un cofacteur (en l’occurrence, un ion métallique)
Structure de l’ARN
Nommez l’un des premiers ribozyme découverts
Rnase P
Structure de l’ARN
Définissez la Rnase P
Ribonucléase impliquée dans la production des molécules d’ARNt à partir d’un ARN précurseur de grande taille.
Structure de l’ARN
De quoi est composé la Rnase P?
Composée d’un ARN et d’une protéine :
1. Seule la partie ARN catalyse la réaction;
2. La partie protéique facilite l’association du substrat à la partie ARN en neutralisant les charges négatives du squelette sucre-phosphate.
Structure de l’ARN
À quoi servent les splicéosomes?
Catalysent des réactions de transestérification comme celles nécessaires à l’élimination de séquences d’interruption connues sous le nom d’introns des précurseurs des ARNm, ARNt et ARNr.
Structure de l’ARN
Quelles sont les réactions qui sont à la base de l’épissage des ARN?
Réactions de transestérification
Structure de l’ARN
Définissez le ribozyme à tête de marteau
Ribonucléase séquence-spécifique que l’on trouve dans certains agents infectieux des plantes, les viroïdes, qui dépendent de leur autoclivage pour se propager.
Structure de l’ARN
Décrivez et définissez les viroïdes
- Agents subviraux qui existent à l’intérieur des cellules en tant que particules d’ARN uniquement, sans capside ni enveloppe.
- Ils n’ont qu’un seul ARN circulaire qui contient très peu de nucléotides (250 à 400), son génome s’organise en batônnet (génome à 70% apparié).
- Leur ARN ne code aucune protéine.
Structure de l’ARN
Que font les viroïdes?
Ils infectent les plantes avec un spectre d’hôte plus ou moins large
Structure de l’ARN
Quelles sont les pathologies que peuvent provoquer les viroïdes?
Pathologies telles qu’une réduction de la croissance allant jusqu’à la déformation, la nécrose, la chlorose, le rabougrissement et même la mort de la plante.
Structure de l’ARN
Sous quelle forme les viroïdes se répliquent-t-ils?
Quand il se réplique, le viroïde produit plusieurs copies de lui-même sous la forme d’un long ARN unique.
Structure de l’ARN
Qu’advient-il des copies isolés de viroïdes?
Les copies isolées de viroïdes sont produites par clivages répétés de cette longue molécule sous l’action de ribozyme : une séquence d’ARN située près de chaque point de clivage.
Structure de l’ARN
Quelle est la structure secondaire (et tertiaire) du ribozyme à tête de marteau?
Trois tiges en double hélice (I, II et III) qui entourent un ensemble de ribonucléotides non hélicoïdaux formant le cœur catalytique du ribozyme.
Structure de l’ARN
Expliquez ce qui se produit lorsque le ribozyme à tête de marteau est à pH élevé.
- Les groupements 2’-OH des ARN sont progressivement déprotonés.
- Les atomes d’oxygène en 2’ portent alors une charge négative qui effectue une attaque nucléophile du phosphate de la position 3’ adjacente.
- Cette réaction coupe la chaine de l’ARN en produisant :
* Un groupement 2’,3’-phosphate cyclique sur une des extrémités
*Un groupement 5’OH libre sur l’autre
Structure de l’ARN
Vrai ou Faux?
Le ribozyme à tête de marteau produit également des groupements 2’,3’-phosphate cycliques mais selon un mécanisme encore mal connu.
Vrai
Structure de l’ARN
Vrai ou Faux
Chaque ribozyme assure la réaction de clivage plusieurs fois
Faux, n’assure qu’une SEULE fois.
Structure de l’ADN
Chaque base azotée expose une arrête dans chaque sillon de telle sorte à exposer les profils des accepteurs et des donneurs. Pourquoi ces profils sont-ils si importants?
Ils permettent aux protéines agissant sur l’ADN de reconnaître une paire de base sans erreur et sans ouvrir la double hélice.
Structure de l’ADN
Les protéines qui lient l’ADN insèrent certains AAs pouvant reconnaître les différents profils chimiques. Pourquoi leur seraient-elles impossible de distinguer une paire de base A:T vs T:A dans un petit sillon?
Les profils chimiques des pb A:T et T:A sont identiques, tout comme pour les pb G:C et C:G.
Structure de l’ADN
Quel est le code d’une paire de base A:T dans un grand sillon? D’une paire de base T:A?
A:T
* Accepteur d’H (azote N7 de l’adénine)
* Donneur d’H (fct amine exocyclique portée par le C6 de l’adénine)
* Accepteur d’H (fonction carbonyle du C4 de la thymine)
* Surface hydrophome (Méthyle porté par le C5 de la thymine)
* Donc ADAM
T:A = inverse
Donc MADA
Structure de l’ADN
Quel est le code d’une paire de base G:C dans un grand sillon? D’une paire de base C:G?
G:C
* Accepteur d’H (azote N7 de la guanine)
* Accepteur d’H (fonction carbonyle du C6 de la guanine)
* Donneur d’H (fct amine exocyclique portée par le C4 de la cytosine)
* Hdrogène non-polaire (porté par le C5 de la cytosine)
* Donc AADH
C:G = inverse
Donc HDAA
Structure de l’ADN
Dans le petit sillon, quel est le code de chaque paire de base?
- A:T/T:A = AHA
- G:C/C:G = ADA
Structure de l’ADN
Associez les différentes caractéristiques aux modèles d’ADN suivants:
* Forme B
* Forme A
* Forme Z
A. Voir image
B. Voir image
C. Voir image
1. 12 pb/tour
2. 11pb/tour
3. 10 pb/tour
4. forme observée dans des solutions pauvre en eau pour interagir avec l’ADN
5. forme la plus près de la condition physiologique
6. Grand sillon aplati à la surface de l’hélice
7. Grand sillon plus étroit
8. Petit sillon très étroit et plus profond
9. Petit sillon plus large et moins profond
10. Répétition purines-pyrimidines
FORME B
C.
3. 10 pb/tour
5. forme la plus près de la condition physiologique
FORME A
A.
2. 11 pb/tour
4. forme observée dans des solutions pauvre en eau pour interagir avec l’ADN
7. Grand sillon plus étroit
9. Petit sillon plus large et moins profond
FORME Z
B.
1. 12 pb/tour
6. Grand sillon aplati à la surface de l’hélice
8. Petit sillon très étroit et plus profond
10. Répétition purines-pyrimidines
Structure de l’ADN
VRAI OU FAUX
L’image de diffraction des rayons X par l’ADN observée par R. Franklin montre une structure en croix de Malte. Cela a permis de mesurer la périodicité de l’hélice d’ADN: 3,4 nm.
VRAI
Structure de l’ADN
Quel est le nom de l’arrangement que peuvent adopter les 2 participants d’une paire de base qui ne sont pas exactement dans le même plan?
Hélice d’avion
Structure de l’ADN
Quelles sont les conséquences du vrillage des paires de bases dans une hélice?
- Modification locale du nombre de paires de bases par tour d’hélice
- Production de grands et de petits sillons de largeurs différentes
Structure de l’ADN
VRAI OU FAUX - Expliquez
De l’ADN contenant des résidus purine et pyrimidine alternés peut s’enrouler aussi bien avec un pas à droite qu’un pas à gauche.
VRAI
La liaison glycosyle qui relie la base au sommet C1 du désoxyribose peut adopter 2 configurations.
Structure de l’ADN
VRAI OU FAUX
ADN à hélice gauche: le lien glycosyle est toujours en configuration anti.
FAUX
C’est l’ADN à hélice à droite qui est toujours en configuration anti.
Structure de l’ADN
Dites si les affirmations suivantes sont vraies ou fausses:
1. ADN à hélice gauche: l’unité de base est un doublet purine-pyrimidine.
Le lien glycosyle est en configuration anti pour les résidus puriques et syn pour les résidus pyrimidiques.
2. L’alternance anti et syn donne une allure en zigzag au squelette d’ADN.
3. En solution, l’hélice d’ADN avec des unités purine-pyrimidine répétées n’est gauche qu’en présence d’une concentration élevée en ions négatifs
4. Il y a une corrélation entre le potentiel à former des structure ADN-Z et les régions activement transcrites du génome. Ceci serait expliqué grâce à la possibilité d’un relâchement de torsion qui faciliterait la transcription génétique.
- Faux: anti = pyrimidiques / syn = puriques
- Vrai
- Faux: en présence d’une concentration élevée en ions positifs (ex.: Na+)
- Vrai
Structure de l’ADN
Par quel(s) moyen(s) est-il possible de séparerment physiqueemnt les 2 brins de la double hélice?
- Chauffage à une température au-dessus de la T˚ physiologique (près de 100˚C)
- Exposition à un pH élevé
Structure de l’ADN
Complétez la phrase suivante:
L’hybridation, c’est-à-dire la renaturation des 2 brins de la double hélice, est une proptiété utilisée dans de nombreuses techniques en biologie moléculaire telles que ____ et ______.
- hybridation Southern
- analyses sur biopuces à ADN
Structure de l’ADN
Qui suis-je?
Phénomène qui fait en sorte que lorsqu’on augmente la température d’une solution d’ADN jusqu’au point d’ébulition, l’absorbance à 260 nm augmente fortement.
Hyperchromicité
Structure de l’ADN
La courbe de l’absorbance en fonction de la T˚présente une augmentation brutale de la densité optique sur un assez petit intervalle de T˚.
Quel est le point moyen de cette transition?
T˚ de fusion de l’ADN / Tm
Structure de l’ADN
De quel(s) facteur(s) dépend la Tm de l’ADN?
- Contenu en G:C
–> 3 liens H vs A:T 2 liens H - Force ionique de la solution
Structure de l’ADN
En quoi la présence de contre-ions est importante dans l’ADN?
- Le squelette des 2 brins contient des groupements phosphate chargés négativement
- Les charges sont si près de celles du brin complémentaires qu’elles ont tendance à se repousser.
Ainsi, les contre-ions empêchent cette répulsion.
Structure de l’ADN
Donnez un exemple de contre-ion étant capable d’annihiler l’effet de répulsion statique entre les brins d’ADN.
Les sels
Structure de l’ADN
Donnez des exemples d’ADN linéaire et circulaire.
LINÉAIRE
* Chromosomes des cellules eucaryotes
CIRCULAIRE
* ADN bactérien: E. coli = 1 seul chromosome circulaire double-brin 5 millions pb
* Certains virus: SV40 = ADN circulaire double-brin 5 000 pb
* Plasmides (éléments épigéniques autoréplicatifs)
Topologie de l’ADN
Complétez la phrase suivante:
L’ADN possède une structure ____, ses paramètres moléculaires exacts à un instant donné dépendant à la fois de ____ et de ____ auxquelles il est complexé.
L’ADN possède une structure flexible, ses paramètres moléculaires exacts à un instant donné dépendant à la fois de son environnement ionique et de la nature des protéines auxquelles il est complexé.
Topologie de l’ADN
Concernant le nombre de tours d’un brin, quelle est la différence entre l’ADN linéaires à 2 extrémités et l’ADN circulaire?
Linéaire: nb de tours peut varier
Circulaire: nb absolu de tours limité
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
Les 2 brins d’un ADNccc ne peuvent être séparés sans qu’une liaison covalente ne soit rompue.
VRAI
Car il n’y a aucune interruption des 2 chaînes polunucléotidiques.
Topologie de l’ADN
Associez la description à la bonne variable:
* Lk
* Tw
* Wr
1. Nombre de torsions
2. Nombre d’enlacements
3. Nombre de supertours
4. Le nombre de fois qu’un brin d’ADNccc doit passer à travers l’autre pour que les 2 brins soient séparés.
5. L’axe longitudinal de la double hélice s’entrecroise sur lui-même un certain nombre de fois.
6. Le nombre de tours d’hélice d’un brin autour de l’autre.
7. Toujours un nombre entier
LK
2. Nombre d’enlacements
4. Le nombre de fois qu’un brin d’ADNccc doit passer à travers l’autre pour que les 2 brins soient séparés.
7. Toujours un nombre entier
Tw
1. Nombre de torsions
6. Le nombre de tours d’hélice d’un brin autour de l’autre.
Wr
3. Nombre de supertours
5. L’axe longitudinal de la double hélice s’entrecroise sur lui-même un certain nombre de fois.
Topologie de l’ADN
Comment obtient-on Lk?
Lk = Tw + Wr
Donc Nb d’enlacements = Nb de torsions + Nb d supertours
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
Tw est négative dans une hélice droite.
FAUX
Tw est positif
Topologie de l’ADN
Quel type de supertour suis-je?
Torsade correspondant à un enroulement de l’axe longitudinal sur lui-même.
Supertour plectonémique
Topologie de l’ADN
Quel type de supertour suis-je?
Enroulement de l’axe longitudinal de la double hélice autour d’un cylindre imaginaire (ADN enroulé autour d’une protéine).
Supertour toroïdal (spiralé)
Topologie de l’ADN
Complétez la phrase suivante:
Les supertours plectonémiques et toroïdaux sont topologiquement ____ entre eux et sont facilement ____.
Les supertours plectonémiques et toroïdaux sont topologiquement équivalents entre eux et sont facilement interconvertibles.
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
Les torsions et les supertours sont interconvertibles à la seule condition qu’au moins 1 des liens phosphodiesters soit rompu temporairement.
FAUX
L’ADNccc peut subir des déformations dans le but de passer de torsions à supertours, et ce, sans qu’aucun des liens phosphodiester ne soit rompu.
Topologie de l’ADN
Que représente Lk˚?
Nb d’enlacements d’un ADNcc:
* totalement relâché (aucun surenroulement)
* torsions seraient de configuration B de l’ADN en conditions physiologiques (10,5 pb/tour)
Topologie de l’ADN
Comment obtient-on Lk˚?
Lk˚ = nb pb/10,5
Topologie de l’ADN
Quel est l’avantage de l’ADN surenroulé négativement?
Il s’agit d’une forme d’emmagasinage d’énergie libre disponible pour faciliter les processus biologiques que nécessite la séparation des 2 brins (réplication, transcription).
Topologie de l’ADN
Pourquoi la séparation des 2 brins de l’ADN est plus facile dans des régions à surenroulement négatif que dans les régions relâchées?
Les régions de l’ADN qui présentent un surenroulement négatif sont des régions qui ont tendance à se rédésenroulement partiellement.
Topologie de l’ADN
Que permet l’enzyme Dnasel en condition douce?
L’enzyme Dnasel élimine le surenroulement et relâche l’ADN.
Les 2 brins peuvent tourner l’un autour de l’autre.
Topologie de l’ADN
Qui suis-je?
Petites structures particulaires dans lesquelles est compacté l’ADN nucléaire des cellules eucaryotes.
Nucléosomes
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
La double hélioce s’enroule au moins 4 fois (292 pb) autour d’un coeur protéique (histones).
FAUX
Au moins 2 fois (146 pb)
Topologie de l’ADN
Qu’est-ce qu’introduit l’enroulement compact (superenroulement négatif à gauche) de l’ADN autour des nucléosomes?
Une densité de super hélicité négative
Topologie de l’ADN
Sachant que le nombre d’enlacement est une propriété invariable de tout ADN topologiquement contraint, quelle est la seule façon de modifier sa valeur?
Introduire une coupure du squelette sucre-phosphate à l’aide de topoisomérases.
Topologie de l’ADN
Dites si les affirmations suivantes sont vraies ou fausses:
1. La topoisomérase I modifie la valeur du nb d’enlacements d’un facteur 1.
2. La topoisomérase I catalyse la coupure définitive d’un seul brin, passe le brin non coupé à travers la brèche et nécessite une enzyme pour refermer la coupure.
3. La topoisomérase I utilise l’énergie par l’hydrolyse de l’ATP.
4. La topoisomérase II modifie la valeur du nb d’enlacements d’un facteur 2.
5. La topoisomérase II catalyse la coupure transitoire d’un seul brin, passe la partie intacte de l’ADN à travers la brèche et referme la coupure derrière en reformant 2 liens phosphoesters.
6. La toposiomérase II n’utilise pas l’ATP.
- Vrai
- Faux: catalyse la coupure transitoire; ainsi, elle ne nécessite pas d’enzyme pour referme la coupure
- Faux: n’utilise pas l’ATP
- Vrai
- Faux: en reformant 2 liens phosphodiesters
- Faux: utilise l’énergie chimique obtenue de l’hydrolyse de l’ATP
Topologie de l’ADN
Qu’est-ce qui est responsable du surenoulement négatif des chromosomes des procaryotes? Comment est-ce possible?
L’ADN gyrase
C’est une topoisomérase de type II qui introduit des surenroulements au lieu de les éliminer.
Topologie de l’ADN
Complétez la phrase suivante:
Les toposiomérases peuvent catalyser des réactions de ____ (lorsque les ADN circulaires sont reliés entre eux à la manière des maillons d’une chaîne) et de ____ des ADNccc
De ces 2 activités, celle qui ____ les ADN insérés les uns dans les autres est clairement la plus importante pour la cellule.
Les toposiomérases peuvent catalyser des réactions de caténation (lorsque les ADN circulaires sont reliés entre eux à la manière des maillons d’une chaîne) et de décaténation des ADNccc
De ces 2 activités, celle qui sépare les ADN insérés les uns dans les autres est clairement la plus importante pour la cellule.
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
Dans une réaction de caténation/décaténation, une topoisomérase de type I suffit si l’un des 2 brins est cassé. Dans le cas contraire, le passage de 2 brins à travers 2 autres nécessite une toposiomérase de type II.
VRAI
Topologie de l’ADN
Comment une topoisomérase de type II est nécessaire à une division cellulaire réussie chez les eucaryotes?
Durant la réplication, les 2 molécules filles d’ADN sont souvent emmêlées et empêchent la séparation des chromosomes fils à la mitose.
Ainsi, une topoisomérase II permet de les démêler.
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
En plus d’être utile lors de la réplication d’ADN plasmidique et lors de la séparation des chromatides soeurs, la topoisomérase de type II peut défaire les noeuds formés lors de la recombinaison site-spécifique.
VRAI
Topologie de l’ADN
Complétez la phrase suivante:
Les topoisomérases coupent l’ADN en formant un ________ entre un résidu ____ et l’ADN.
Les topoisomérases coupent l’ADN en formant un intermédiaire covalent entre un résidu tyrosine et l’ADN.
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
Une fois l’ADN coupé par la Topo I, celle-ci se détache de son résidu.
FAUX
La Topo I est liée covalemment à l’une des extrémités de l’ADN coupé.
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
Lors des réactions de coupure et de ligature de l’ADN, le groupement phosphotyrosyle conserve l’énergie chimique de la liaison phosphodiester clivée.
Cela permet donc de ressouder les 2 extrémités coupées et de l’ADN et de libérer la topoisomérase qui répètera ce cyle ailleurs.
VRAI
Topologie de l’ADN - Coupure et ligature de l’ADN
Dans quel type d’ADN la dénaturation locale est-elle facilitée?
Les ADN surenroulés négativement
Ils sont d’excellents substrats pour les topoisomérases pour la relaxation.
Topologie de l’ADN
Qu’est-ce qui permet l’écart et le rapprochement des 2 brins coupés lors du passage d’un segment d’ADN dans l’autre?
Un changement de conformation de la topoisomérase.
Topologie de l’ADN
Qu’est-ce qui permet la soudure des brins à la suite du passage du brin coupé à travers l’autre?
L’attaque du OH d’une extrémité sur le groupement phosphotyrosyle de l’autre.
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
Les enzymes de type TopoII sont des dimères, parfois même des tétramères, et chaque sous-unité possède un foyer catalytique portant une tyrosine.
Cela permet la coupure simultanée des 2 brins de l’ADN.
VRAI
Topologie de l’ADN
Par quel(s) moyen(s) les topoisomères de l’ADN peuvent être séparés?
Par électrophorèse sur gel d’agarose.
Topoisomères d’ADN = molécules d’ADNccc de même taille, mais dont les degrés de liaison sont différents.
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
Plus l’ADN est compact, plus il traverse la matrice moléculaire d’un gel lentement.
FAUX
Plus compact = traverse plus rapidement
Topologie de l’ADN
Expliquez comment l’ion éthidium peut dérouler l’ADN.
- Éthidium = cation polycyclique de grande taille
- Sa forme plane le permet de s’intercaler entre les bases adjacentes de l’ADN
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
L’ion éthidium fluoresce quand il est exposé aux UV.
VRAI
Topologie de l’ADN
De combien de degré est-ce que l’éthidium détord localement l’ADN?
Il détord l’ADN de 26˚, réduisant la rotation d’une paire de bases de 36˚ à 10˚.
Topologie de l’ADN
De combien de degré est-ce que l’éthidium détord localement l’ADN?
Il détord l’ADN de 26˚, réduisant la rotation d’une paire de bases de 36˚ à 10˚.
Topologie de l’ADN
VRAI OU FAUX
Sur l’ADNccc l’enlacement ne change pas.
VRAI
