Cours 10 Flashcards

Question 1

Q

Que sont acides nucléiques?

Answer

A

Les acides désoxyribonucléique (ADN) et acide ribonucléique

Question 2

Q

Quelles sont les composantes de base des acides nucléiques?

Answer

A

Les nucléotides, se décomposant en nucléosides (base azotée et pentose (sucre)) et groupement phosphate PO4 2-

Question 3

Q

Quels sont les liaison dans le nucléotide?

Answer

A

Liaison phosphodiester entre phosphate(s) et pentose en C5’ (normalement)
Liaison glycosidique entre base azotée et pentose en C1’

Question 4

Q

Quels sont les types de bases azotées ?

Answer

A

5 bases azotées en tout, séparé en 2 groupes :

Purine : Adénine et Guanine. 2 cycles. 9 atomes
Pyrimidines : Uracil, Thymine, Cytosine. 1 cycle. 6 atomes

Question 5

Q

Quels bases azotées sont présents dans l’ADN? Dans l’ARN?

Answer

A

ADN : Adenine, guanine, thymine, cytosine

ARN : Adenine, guanine, uracil, cytosine

Question 6

Q

Quel est le pentose présent chez l’ARN et l’ADN?

Answer

A

ARN : Acide ribonucléique : Ribose (B-D-Ribofuranose) Présence de OH en C2’

ADN : Acide désoxyribonucléique : 2-Deoxyribose (2-Deoxy-B-D-Ribofuranose)

Présence ou absence du groupe hydroxyde sur le carbone C2

Question 7

Q

De où provient le phosphate des nucléotides?

Answer

A

Phosphate : résidu de H3PO4
2 charges négatives au pH de la cellule (HPO42-)
Forme des esters avec fonctions OH (ex. Glucide)

Question 8

Q

Expliquez ce qu’est un nucléoside

Answer

A

Formés d’une base azotée liée à un pentose (numération en C’ du glucide) ;
Liaison covalente β-N-glycosidique entre C-1’ de l’ose (sucre) et N-1 de la pyrimidine ou N-9 de la purine ;
OH en 2’, 3’ et 5’ (ribonucléosides) ou en 3’ et 5’ (désoxyribonucléosides) estérifiable par PO42-
Nomenclature: purine = «osine» et pyrimidine = «idine»
Une liaison osidique est une liaison chimique covalente entre:Le groupement réducteur (hydroxyle) de la fonction alcool du carbone hémiacétalique d’un ose (carbone anomère, numéro 1 chez les Aldose et numéro 2 des Cétose);Le groupement acide (hydrogène libre) d’une autre molécule (alcool glucidique ou autre molécule carboxylique, molécule aminée…). La formation de la liaison produit de l’eau.

Question 9

Q

Expliquez ce qu’est un nucléotide

Answer

A

= Nucléoside + résidu(s) phosphate(s)
Majorité des nucléotides = ribonucléotides phosphorylés en 5’
Nomenclature:
nucléoside-3’ ou 5’(mono)phosphate, etc. ou adénylate, guanylate, citidylate, uridylate ou AMP, GMP, CMP, UMP (si non spécifié = 5’)
désoxynucléotide-(mono)phosphate ou désoxyadénylate, etc. ou dAMP, dGMP, dCMP, dTMP.

Question 10

Q

Qu’est-ce que sont les nucléotides di- et tri-phosphatés?

Answer

A

Liaison du 2e et 3ephosphate =liaisonphosphoanhydre = riche en énergie.

Principales fonctions des nucléotides : transfert d’un groupe phosphate (P) ou diphosphate (PP) à différents substrats («énergise» les substrats)

ou transfert d’un groupe «adénilyl, guanidilyl, cytidilyl, uridilyl ou thimidilyl» (synthèse des acides nucléiques, (adéni)lylation (etc.) de substrats (protéines, sucres, etc.)

Question 11

Q

Nommez les nucléosides dans l’ARN et l’ADN
Les nucléotides dans l’ARN et l’ADN
Les nucléosides mono, di et tri-phosphates
Le deoxynucléosides mon, di et tri-phosphates

Answer

A

Nucléosides dans l’ARN : Adénosine, guanosine, cytidine, uridine

Nucléosides dans l’ADN : Deoxyadenosine, déoxyguanosine, deoxycytidine, deoxythymidine

Nucléotides dans l’ARN : Adenylate, Guanylate, Cytidylate, Uridylate

Nucléotides dans l’ADN : Deoxyadenylate, Deoxyguanylate, Deoxycytidylate, Deoxythymidylate

Nucléosides mono, di et tri-phosphates : AMP, GMP, CMP, UMP (Mono) ; ADP, GDP, CDP, UDP (di) ; ATP, GTP, CTP, UTP (tri)

Deoxynucléosides mono, di et tri-phosphates : dAMP, dGMP, dCMP, dTMP (Mono) ; dADP, dGDP, dCDP, dTDP (di) ; dATP, dGTP, dCTP, dTTP (tri)

Question 12

Q

Quelle est la structure de l’ADN ?

Answer

A

2 brins antiparallèles désoxyribonucléotidiques appariés
Squelette Sucre-Phosphate

Question 13

Q

Quelles sont les règles de Chargaff?

Answer

A

-Ratio Pu/Py = 1
-A=T et G=C
Donc, A + G = T + C
-(A+T)/(G+C) varie

Question 14

Q

Expliquez le pairage des purines et pyrimidines

Answer

A

Se produit entre bases azotées des acides nucléiques
Ex: Adénine:
charge delta+ sur NH2 en pos 6
charge delta- sur N en pos 1
vs Thymine:
charge delta- sur O en pos 4 de T ou U
charge delta+ sur NH en pos 3 de T ou U
On retient :
A=U ou A=T et GΞC
Même diamètre des paires de base
Pont H se forme entre bases azotées précises

Question 15

Q

Quelle est la structure 3D de l’ADN ?

Answer

A

Découverte en 1953 par Watson et Crick par l’analyse de patron de diffraction des rayons X (Franklin et Wilkins, 1952) et des règles d’appariement des paires de bases (Chargaff). Watson, Crick et Wilkins obtiennent le prix Nobel en 1962.

Deux brins de polynucléotides liés en formant une double hélice.

Charpente surcre-phosphate à l’extérieur, base azotée à l’intérieur

Question 16

Q

Expliquez la double hélice d’ADN de la force ADN-B

Answer

A

Bases empilées dans le plan perpendiculaire à la page (escalier en spirale)
Sucre-P-sucre hydrophile sur les bords de l’hélice (chargés)
Centre de l’hélice hydrophobe
Hélice droite
Sillon majeur et mineur

Question 17

Q

Quelles sont les différentes conformation de l’ADN?

Answer

A

ADN B :
Hélice droite
Favorisée en milieu aqueux
10 -10.5 bases/tour
0.34 nm entre les paires de bases
LA MAJORITÉ DE L’ADN

ADN A :
Hélice droite
11 bases/tour
Moins d’espace entre les bases
Plus compacte
Sillons égaux
Forme déshydratée

ADN Z :
Hélice gauche
Pas de sillon
Structure riches en GC

Question 18

Q

Quelles sont les forces stabilisant l’ADN-B?

Answer

A

Effet hydrophobe (paires de bases) (cycle aromatique)
F. de Van der Waals (empilement des bases)
Ponts H (AT et GC avec GC (3 ponts H) plus fort que AT (2 ponts H))
Ponts salins (groupes phosphodiesters négatifs et cations (Mg++)

Question 19

Q

Qu’est-ce que la Tm?

Answer

A

Notion de température de fusion Tm (T°C) à laquelle 50% de l’ADN est en double brin et 50% en simple brin)
Tm = Température de détachement des brins (fusion ou melting)
Plus il y a de A=T, plus la Tm est basse ; Plus il y a de G=C, plus la Tm est haute

Question 20

Q

Quelle est la forme quaternaire de l’ADN?

Answer

A

La chromatine

Question 21

Q

Qu’elle est la structure du nucléosome?

Answer

A

1er niveau d’enroulement
Histones: 5 protéines (H1, H2A, H2B, H3, H4) basiques octamériques (riches en lysines et arginines)
Enroulement de l’ADN autour des histones (146pb/1.75 tour et 54 pb entre chaque octamère)
Facteur de condensation de 10X

2 H2A, 2 H2B, 2 H3 et 2 H4 forme l’octamère d’histone. La H1 se trouve à l’extérieur de l’octamère

Question 22

Q

Quel est le premier niveau de condensation de l’ADN?

Answer

A

Chromatine en milieu de faible force ionique → décondensation, formation d’un ‘collier de perles’
Les perles = nucléosomes (ADN-Histones). Le fil qui les lie = ADN double brin
200 pb d’une perle à l’autre (146 enroulées + 54 de liaison)

Question 23

Q

Qu’est-ce que la chromatine?

Answer

A

2e niveau de condensation de type solénoïde
6 nucléosomes par tour (1200 pb/tour)
Stabilisation par l’histone H1
Facteur de condensation de 4X (40X total)

Question 24

Q

Qu’est-ce que les boucles et mini-bandes ?

Answer

A

Les fibres forment des boucles d’ADN de longueur variable : 60 000 à 150 000 pb ancrées à une charpente de protéines non-histones
Enroulement des boucles en mini-bandes de 18 loupes
Facteur d’enroulement 200x
Facteur de condensation de 10 x 4x 200 x = 8000

Question 25

Q

Qu’est-ce que le chromosome?

Answer

A

Chromosome = empilement de mini-bandes stabilisées par des complexes de protéines et d’ARN
Chez l’humain:
23 paires de chromosomes = 46 molécules d’ADN double-brin
1 chromosome = 2,4 x 108 pb en moyenne
Longueur 10 µm (vs 8,2 cm déroulé)
Condensation très importante
Uniquement lors de la mitose
Le chromosome 1 est le plus grand, le chromosome 23 est le plus petit

Question 26

Q

Expliquez le complexe de réplication de l’ADN

Answer

A

La division des cellules nécessite une copie intacte et parfaite du génome
1 cellule mère –>Croissance –> Réplication de l’ADN
+ ségrégation des chromosomes –> 2 cellules filles

Question 27

Q

Pourquoi le code génétique est-il complexe?

Answer

A

3.3 milliards de “lettres (nucleotides)” composent le plan de fabrication de chacun d’entre nous.

Question 28

Q

Quel est le dogme central de la biologie moléculaire?

Answer

A

L’ADN est le porteur de l’information génétique.
2 fonctions:
Rôle dans la stabilité de l’information
Rôle dans la transmission

Question 29

Q

Comment la structure de l’ADN est favorable à la protection de l’information génétique?

Answer

A

Grâce à la double hélice et la complémentarité des bases
La structure de l’ADN est favorable à jouer le rôle de gardien de l’information génétique :
La réplication est fidèle
Mécanismes de réparation efficaces
Transfert de l’information à l’ARN

Question 30

Q

Expliquez ce qu’est la réplication semi-conservative

Answer

A

Watson et Crick en 1953 proposèrent que les 2 brins de l’hélice se détordent pendant la réplication d’ADN et que chaque brin sert de gabarit, ou matrice, pour la synthèse d’un brin complémentaire.

La réplication aboutit ainsi à 2 molécules-filles d’ADN bicaténaire, chacune formée d’un brin parental et d’un brin nouvellement synthétisé. Ce type de réplication porte le nom de réplication semi-conservative.

Expérience de Meselson-Stahl en 1958 confirme l’hypothèse de Watson-Crick concernant la réplication semi-conservative.

Question 31

Q

Comment se déroule la synthèse de l’ADN?

Answer

A

Synthèse de l’ADN = polymérization de nucléotides
Catalysée par des ADN polymérases ;
Requiert des désoxynucleosides 5’-triphosphates (dNTPs, où N = A, T, C ou G) ;
Nécessite une amorce afin de débuter (ARN) ;
Procède TOUJOURS en direction 5’ → 3’

Question 32

Q

Quel est la première étape de la réplication de l’ADN?

Answer

A

Afin de dupliquer le duplex d’ADN, l’ADN double brin doit être séparé en deux brins-matrices. Cette étape est effectuée par des hélicases. Le déroulement de l’ADN est initié à une (E.coli) ou des (eucaryotes) régions spécifiques nommées Origines de réplication. (Origines sont des régions riches en AT).
La cellule d’E. coli contient une protéine, le produit du gène dnaA, qui s’attache spécifiquement à cette séquence et y produit une dénaturation localisée de l’hélice d’ADN. Deux réplicateurs s’attachent à ce site et commencent à répliquer le chromosome dans les 2 sens.

Question 33

Q

Quelles sont els séquences des origines de réplication?

Answer

A

Procaryotes
OriC : 3 répétitions de 13 pb + 4 répétitions de 9 pb → déclenche le déroulement de l’ADN par l’hélicase.
Eucaryotes (Origin Recognition Complex : ORC)
Levure : Similaire aux séquences procaryotes, mais plus longues ;
Eucaryotes supérieurs: Plutôt variable, semble dépendre plutôt de la structure de la chromatine (semble correspondre à des régions dépourvus de nucléosomes).

Question 34

Q

Qu’est-ce que l’ORC?

Answer

A

L’ADN chromosomique eucaryote contient de nombreuses origines de réplication
Complexe de reconnaissance de l’origine de réplication [Origin Recognition Complex (ORC)]
Complexe protéiques de six sous-unités ;
Lie les origines de réplication ;
S’associe à d’autres protéines pour recruter l’hélicase (MCM ou MiniChromosome Maintenance)

Question 35

Q

Qu’est ce que les origines de réplication

Answer

A

Tant chez les Eucaryotes que chez E. coli, la réplication progresse dans les 2 sens, mais tandis que le chromosome d’E. coli se réplique à partir d’une origine unique, la réplication des ADN chromosomiques des eucaryotes s’amorce en de nombreux sites.
Procaryotes : 1 ADN, ~5 x 10⁶ pb
1origine, 500-1000 nucléotides/seconde
Chez les eucaryotes, le grand nombre d’origines de réplication distinctes permet de copier l’ADN eucaryote dans un laps de temps proche de celui qui est nécessaire pour répliquer l’ADN procaryote.
Eucaryotes : 1,5 x 10⁸ pb/chromosome
Comment dupliquer une molécule d’ADN aussi longue en un temps raisonnable?
Utilisation de plusieurs origines de réplication
Cependant, le processus de synthèse est plus lent que chez les bactéries : 50-100 nucléotides/seconde
Bulles de RÉPLICATION
Procaryotes :
1 origine/Génome
Eucaryotes :
Plusieurs centaines d’origines/chromosome

Question 36

Q

Après l’ouverture de l’origine de réplication, quelle est la deuxième étape?

Answer

A

Le duplex d’ADN est dénaturé, puis déroulé par une hélicase
Hélicase : Initiation aux “origines de réplication” Régions A-T riches

Question 37

Q

Quel est le rôle des topoisomérases?

Answer

A

Relâchement du surenroulement de l’ADN : Topoisomérase
Les topoisomérases modifient le surenroulement de l’ADN

Force de torsion –>Coupure –>Désenroulement –>Réparation

Question 38

Q

Expliquez la réplication à double sens de l’ADN chez les procaryotes

Answer

A

Le chromosome d’E. coli est une grande molécule bicaténaire de 4,6 Mpb. La réplication de ce chromosome démarre en un site unique, appelé origine de réplication.
La machinerie protéique capable de procéder aux réactions de polymérisation s’appelle réplicateur ou réplisome. Le réplicateur est formé de plusieurs protéines qui catalysent les diverses réactions nécessaires à une réplication rapide et précise.
Chacune des 2 fourches de réplication possède un réplicateur.
Quant les fourches de réplication se rencontrent au site de terminaison, les 2 chromosomes se séparent.

Réplication à double sens de l’ADN. La réplication semi-conservatoire de l’ADN démarre à l’origine de réplication et progresse à la fois dans le sens des aiguilles d’une montre et dans le sens inverse. La réplication des nouveaux brins d’ADN (gris clair) se produit aux deux fourches de réplication se rentrent au site de terminaison, les deux chromosomes se séparent.

Question 39

Q

À quoi sert la formation de bulles de réplication?

Answer

A

Tant chez les Eucaryotes que chez E. coli, la réplication progresse dans les 2 sens, mais si le chromosome d’E. coli se réplique à partir d’une origine unique, la réplication des ADN chromosomiques des eucaryotes s’amorce en de nombreux sites.
Chez les eucaryotes, le grand nombre d’origines de réplication distinctes permet de copier l’ADN eucaryote dans un laps de temps proche de celui qui est nécessaire pour répliquer l’ADN procaryote.

Question 40

Q

Suite à la formation d’une bulle de réplication, que se passe-t-il?

Answer

A

Synthèse d’une amorce d’ARN
Une amorce d’ARN (Primase), requise pour la synthèse du brin avancé, est synthétisée à l’origine de réplication.
Fournit un point de départ d’ARN (ou d’ADN) pour que l’ADN polymérase commence la synthèse du nouveau brin d’ADN.

Question 41

Q

Quels sont les avantage de l’utilisation d’amorces d’ARN?

Answer

A

Amorces ajoutées sans contrôle-qualité ;

L’ARN pourra être facilement reconnu comme “non-ADN” puis dégradé ;

Conservation de l’ADN seulement (dupliqué très fidèlement)!

Question 42

Q

Suite à la pose d’une amorce d’ADN, que se passe-t-il?

Answer

A

Polymérisation de l’ADN
L’ADN polymérase (ADN pol α) catalyse la réaction de polymérisation complémentaire au brin-matrice à partir de l’amorce. Elle sera remplacée par l’ADN pol δ afin de poursuivre la polymérisation.
Rappelez-vous que nous appelons la séparation des brins: dénaturation
La dénaturation locale se produit et permet l’annelage d’une amorce qui peut ensuite être utilisée pour la synthèse d’ADN

Question 43

Q

Quels sont les enzymes de la réplication chez les procaryotes?

Answer

A

La synthèse d’un nouveau brin d’ADN consiste en l’adjonction progressive de nucléotides à l’extrémité 3’ d’une chaîne préformée. Cette activité catalytique de polymérisation est propre aux enzymes appelées ADN polymérases. Chez E. coli, il en existe 3 types différents.

ADN polymérase I
Répare l’ADN et prend part à la synthèse de l’un des brins au cours de la réplication.
ADN polymérase II :
Collabore à la réparation de l’ADN
ADN polymérase III :
Composant-clef du réplicateur et enzyme principale de la réplication de l’ADN, assure l’élongation de la chaîne au cours de sa réplication.

Question 44

Q

Quels sont les ADN polymérases chez les mammifères?

Answer

A

La réplication de l’ADN des eucaryotes ressemble à celle des procaryotes. Les cellules eucaryotes contiennent, pour la plupart, un minimum de 4 types d’ADN polymérases (14 chez l’humain…), désignées α, β, γ, δ… Les ADN polymérases α et δ effectuent les étapes d’allongement de la réplication d’ADN, l’ADN polymérase β est une enzyme de réparation présente dans le noyau et l’ADN polymérase γ sert à répliquer l’ADN mitochondrial.

Question 45

Q

Comment l’élongation de la chaîne d’ADN se fait-il?

Answer

A

L’élongation de la chaîne via un transfert de groupement nucléotidyle
un dNTP enlève 2 phosphates pour se lier grâce à une liaison phosphodiester avec le pentose d’un autre nucléotide
La synthèse de l’ADN polymérase progresse toujours en direction 5’ → 3’ !
Le 3’-OH de la chaîne en élongation est absolument requis
IMP: concept de liaison phosphodiester entre les carbone 5’ et 3’ des deux riboses –> explique l’activité directionnelle de l’élongation de la polymérase

Question 46

Q

Expliquez l’allongement du brin d’ADN à La Fourche de réplication

Answer

A

Comme les 2 brins sont antiparallèles, la synthèse dans le sens de 5’ → 3’ progresse dans le même sens que se déplace la fourche de réplication sur un des brins-matrices, mais la synthèse doit se faire dans le sens opposé au déplacement de la fourche sur l’autre brin.
Le brin néoformé dans le sens de la fourche est le brin avancé, celui en sens inverse est le brin retardé.
Deux complexes du dimère de l’holoenzyme d’ADN polymérase III sont placés à la fourche, l’un fait la synthèse du brin avancé, l’autre du brin retardé.
Les deux brins néoformés sont de polarité opposée. La synthèse de 5’ en 3’ du brin avancé accompagne le glissement de la fourche de réplication, mais celle du brin retardé progresse en sens opposé en s’éloignant de la fourche de réplication.
L’holoenzyme d’ADN polymérase III catalyse l’addition de 1000 nucléotides par seconde à 37°C.

Question 47

Q

Expliquez en quoi la synthèse du brin retardé d’ADN est discontinue

Answer

A

Le brin avancé est synthétisé sans interruption, dès que l’enzyme quitte l’origine de réplication et suit la fourche.
Cependant, comme la matrice du brin retardé court dans le sens 5’-3’, le brin retardé est synthétisé de façon discontinue, en petits fragments 5’→ 3’ dans le sens opposé à celui du déplacement de la fourche.
Les fragments néoformés successifs du brin retardé sont ensuite réunis dans une réaction indépendante.
Les longues molécules proviennent de la synthèse continue du brin avancé, les fragments courts de la synthèse discontinue du brin retardé. Les petits fragments sont appelés fragments d’Okazaki en l’honneur de celui qui les a découverts.

Question 48

Q

Expliquez un modèle de réplication de l’ADN

Answer

A

Deux ADN polymérases (en vert) sont positionnés au niveau de la fourche de réplication pour fabriquer les deux brins complémentaires d’ADN.
Les brins avancé et retardé commencent tous deux par une amorce d’ARN (en rouge) et sont allongés par une ADN polymérase dans la direction 5’→ 3’
Comme les deux brins de la matrice sont antiparallèles, la matrice du brin retardé s’écarte en une boucle.
Le brin direct est donc synthétisé de façon continue, tandis que le brin retardé est synthétisé sous la forme d’une série de fragments d’Okazaki.

Question 49

Q

Que sont les fragments d’Okazaki?

Answer

A

Le démarrage de la synthèse des fragments d’Okazaki s’explique par la présence d’amorces d’ARN, petits segments d’ARN synthétisés au niveau de la fourche de réplication.
La synthèse des amorces d’ARN est catalysée par une enzyme appelée primase, produite par l’expression du gène dnaG de E. coli.
Chaque amorce complémentaire d’un segment de la matrice du brin retardé, est prolongée à partir de son extrémité 3’ par l’ADN polymérase III pour former un fragment d’Okazaki.
Fragments d’Okazaki : 100-200 nucléotides (eucaryotes) 1000-2000 nucléotides (bactéries)

Question 50

Q

Expliquez la ligation des fragments d’Okazaki

Answer

A

L’amorce d’ARN est digérée par la Rnase H, remplacée par de l’ADN par ADN polymérase I (E.coli) ou δ (eucaryotes), puis les fragments d’Okazaki adjacents sont reliés par l’ADN ligase.
L’ADN polymerase ne peut pas resoudre la coupure (nick), l’ADN ligase fait le travail.

Question 51

Q

Comment les amorces d’ARN sont-elles enlevés ?

Answer

A

Dégradation des amorces d’ARN par la RNAse H
Hydrolyse le brin d’ARN dans un double brin hybride ADN:ARN;
Libère des extrémités 5’-phosphate et 3’-OH;
La RNAse H ossède un domaine HBD (Hybrid Binding Domain) et un domaine catalytique (H-domain).
La ribonucléase H ou RNAse H (EC 3.1.26.4) est une enzyme qui hydrolyse le brin d’ARN dans un double brin hybride ADN:ARN. Elle libère des extrémités 3’-OH et 5’-phosphate. La RNAse H n’hydrolyse pas l’ARN simple brin ou double brin. Cette enzyme intervient en particulier dans la réplication de l’ADN.
HBD=hybrid binding domain, H-domain=catalytic ribonucleiase

Question 52

Q

Comment y’a-t-il fidélité de la réplication et correction?

Answer

A

Fidélité de la réplication et correction par l’ADN polymérase
Contrôle qualité: la polymérase ajoute un nouveau nucléotide seulement lorsque le précédent est complémentaire au brin-matrice.
L’ADN polymerase possède également une activité 3’-5’ exonucléase.
→ En présence d’une erreur → La polymérase “recule”, enlève le nucléotide, puis reprend la synthèse.

Synthèse de l’ARN : 1 erreur/10⁴
Synthèse de l’ADN : 1 erreur/10⁹

Question 53

Q

Comment la réplication se termine?

Answer

A

La réplication du chromosome d’E. coli s’achève au site de terminaison, zone opposée à l’origine de réplication sur ce chromosome fermé en cercle. Cette zone d’ADN porte des séquences servant de sites de liaison à une protéine dite de fixation au terminateur (protéine tus).
En inhibant l’activité hélicase du réplicateur, cette protéine tus empêche la fourche de dépasser cette région. Le site de terminaison porte aussi les séquences d’ADN indispensables à la séparation des chromosomes-fils qui suit la réplication complète de l’ADN.

Chez les eucaryotes, la terminaison de la réplication survient lors de la rencontre de deux réplisomes provenant de deux origines de réplication différentes.

Question 54

Q

Quelle est le rôle de la structure de la chromatine dans la réplication de l’ADN eucaryote?

Answer

A

La réplication de l’ADN eucaryote ne diffère pas seulement de celle de l’ADN procaryote par la taille bien supérieure des génomes eucaryotes et la présence de plusieurs origines de réplication mais aussi par le fait que l’ADN eucaryote est tassé en chromatine.
On attribue en partie la lenteur relative du glissement de la fourche de réplication chez les eucaryotes à la fixation d’histones à l’ADN et à son empaquetage en nucléosome.
La réplication des chromosomes eucaryotes s’accompagne d’une synthèse concomitante d’histones. Les histones néoformées vont se fixer à l’ADN en arrière de la fourche de réplication, peu de temps après la synthèse des nouveaux brins.

Question 55

Q

Quels sont les mécanismes de réparation de l’ADN?

Answer

A

L’ADN est la seule macromolécule que la cellule peut réparer:
Les lésions dans l’ADN menacent plus l’intégrité de l’organisme que le surcroît de dépenses énergétiques investi dans la réparation de l’ADN.
La cellule ne tire aucun avantage à réparer ses autres types de macromolécules.
L’ADN endommagé menace l’organisme, car les lésions touchant un gène codant pour une protéine essentielle peuvent entraîner la mort. L’accumulation de dommages causés à l’ADN au cours du temps aboutit également à une perte progressive de fonctions cellulaires ou à une croissance anarchique des cellules (cancer).

Question 56

Q

Comment le cancer apparaît-il suite à des mutations de l’ADN?

Answer

A

Première mutation d’ADN : Les cellules sont d’apparence normale, mais prédisposées à une prolifération excessive.
Deuxième mutation d’ADN : Les cellules commencent à trop proliférer, mais sont autrement normales.
Troisième mutation d’ADN : Les cellules prolifèrent plus rapidement et subissent des changements structuraux.
Quatrième mutation d’ADN ou plus : Les cellules poussent de façon incontrôlable et ont une apparence anormale évidente

Question 57

Q

Qu’est-ce que l’altération de l’ADN ?

Answer

A

L’altération de l’ADN, même quand elle ne conduit pas au cancer, fait partie de la vie.
L’ADN polymérase commet des erreurs, i.e. en introduisant des mésappariements pouvant être corrigés.
Le métabolisme cellulaire lui-même expose l’ADN aux effets dommageables des espèces réactives de l’oxygène (superoxyde, hydroxyle ou peroxyde) qui sont des sous-produits du métabolisme.
Les agents environnementaux comme la lumière ultraviolette, les rayons ionisants et certains agents chimiques peuvent endommager physiquement l’ADN.

Question 58

Q

Quelles sont les différentes voies de réparation de l’ADN?

Answer

A

Les enzymes de réparation réparent certains types d’altérations de l’ADN:
Dans quelques cas, la réparation de l’ADN est un processus simple impliquant une seule enzyme, i.e. réparation de dimères de thymines.
La réparation par excision de base (BER) corrige les lésions les plus fréquentes de l’ADN.
La réparation par excision de nucléotide (NER) corrige la deuxième forme la plus fréquente de lésion de l’ADN.
Les cassures doubles-brins peuvent être réparées par jonction des extrémités (Non-homologous end-joining: NHEJ).
Les molécules d’ADN cassées peuvent aussi être restaurées par recombinaison homologue (HR).
Processus simple: dimère de thymine et méthylation de guanine.

Question 59

Q

Expliquez le dimère de thymine et le mécanisme de photoréactivation

Answer

A

L’ADN est particulièrement sensible aux rayons UV qui provoquent une dimérisation des thymine empilées de l’ADN bicaténaire. La réplication devient impossible en présence de dimères de thymine, probablement parce que les dimères distordent le brin matrice; pour survivre, la cellule doit éliminer ces dimères.
L’ADN est particulièrement sensible aux rayons UV qui provoquent une dimérisation des thymine empilées de l’ADN bicaténaire. La réplication devient impossible en présence de dimères de thymine, probablement parce que les dimères distordent le brin matrice; pour survivre, la cellule doit éliminer ces dimères.
Le mécanisme de réparation le plus simple est la photoréactivation.Il implique la fixation d’une enzyme photoréactivatrice (photolyase) qui va se fixer sur l’ADN en face du dimère de thymine. Dès que le complexe ADN-enzyme est activé par la lumière (spectre visible),la réaction de dimérisation s’inverse.
Réparation d’un dimère de thymine par l’enzyme de photo-réactivation en présence de lumière visible (ADN photolyase).
Divers types de cellules sont souvent endommagés par les UV solaires, leur réparation par photoréactivation est courante chez de nombreuses cellules procaryotes et eucaryotes, parmi lesquelles E. coli, les levures et certaines espèces de plantes et d’animaux (pas mammifères). Le mécanisme n’est cependant pas universel: un grand nombre d’espèces, l’Homme y compris, sont dépourvues de ce mécanisme de réparation.

Question 60

Q

Expliquez la réparation par excision de base (BER) et donnez un exemple de.mutation réglée par cette réparation

Answer

A

Des enzymes appellées ADN glycosylases catalysent l’élimination des bases altérées par hydrolyse de la liaison N-glycosidique.
Quand les bases endommagées ne peuvent être directement réparées.
Les ADN glycosylases (11 chez l’humain) reconnaissent les base modifiées par la radiation, les oxydations et des substances chimiques. Après l’excision de la base incorrecte, la glycosylase recrute l’enzyme endonuclease AP (AP=Apurinic/apyrimidinic ou trou d’une base) qui coupe la liaison phosphodiester 5’ à la ribose abasique (au milieu de la chaîne, par opposition aux endonucléases).
DNA polymerase i.e. beta des eucaryotes et ADN ligase

Ex : La désamination hydrolytique de la cytosine forme l’uracile.
Cytosine  uracile : erreur fréquente…
One important function of uracil-DNA glycosylases is to prevent mutagenesis by eliminating uracil from DNA molecules by cleaving the N-glycosylic bond and initiating the base-excision repair (BER) pathway. L’enzyme est montrée en gris et l’ADN en bleu et violet. L’uracile extrudé (dont la liaison glycosidique a déjà été hydrolydée) est montré en rouge. Une chaine latérale d’un résidu Arg qui prend la place de l’uracile est montrée en orange.

Question 61

Q

Expliquez la réparation par excision de nucléotide (RER)

Answer

A

Mécanisme similaire au BER mais plutôt utilisé pour la réparation des dommages causés par la lumière UV et les radicaux libres.

Un segment contenant le nucléotide endommagé et environ 30 de ses voisins est enlevé et la lacune qui en résulte est comblée par une ADN polymérase.
Figure 20-23
Ultraviolet et oxydation
ADN polymérase utilise le brin complémentaire intact comme matrice

Question 62

Q

Expliquez la réparation par jonction des extrémités non homologues (NHEJ)

Answer

A

Les radiations et les radicaux libres causent des cassures de la double hélice.
Ku recrute des exonucléases et des polymérases qui font le rognage et allongement des brins.
L’ADN ligase finit la réparation.
Ce type de réparation est propice aux erreurs…
NHEJ = NonHomologous End-Joining
Jonction d’extrémités non homologues. Ku (protéine dimérique) reconnaît les extrémités d’ADN cassés et les aligne. Ku change alors de conformation et recrute une nucléase qui rogne jusqu’à 10 résidus. Les activités de nucléase, de polymérase (i.e. mu, allonge avec et sans matrice) et de ligase génèrent une molécule d’ADN sans cassure dont la séquence peut différer de celle de l’original.

Question 63

Q

Expliquez la recombinaison homologue (HR)

Answer

A

Nécessite une autre molécule d’ADN double brin homologue.
Pour qu’un simple brin d’ADN puisse envahir l’autre molécule d’ADN homologue, des protéines de recombinaison liant l’ADN simple-brin sont nécessaires (RecA chez E. coli et Rad51 chez l’humain)
Moins propice aux erreurs…

Question 64

Q

En gros, quels sont les protéines/enzymes impliquées dans la réplication de l’ADN?

Answer

A

ADN polymérase : delta/alpha
Primase
RNAseH
ORC/dnaA
ADN ligase
Hélicase
Topoisomérase

Answer 65

A

1- Les origines de la réplication
2- Le duplex d’ADN est dénaturé, puis déroulé par une hélicase
3- Relâchement du surenroulement de l’ADN : Topoisomérase
4- Synthèse d’une amorce d’ARN
5- Polymérisation de l’ADN
6- Ligation des fragments d’Okazaki
7- Terminaison de la réplication

Answer 66

A

e) 3, 4 et 5 sont vrais.

Answer 67

A

d) 5’-ATACTGACC-3’

Answer 68

A

Ces éléments (en ordre alphabétique) se retrouvent dans les acides nucléiques : azote, carbone, hydrogène, oxygène et phosphore alors que le soufre ne s’y retrouve pas.

Answer 69

A

d) 3 et 4
L’énoncé 3 est faux car c’est plutôt l’azote 9 de la purine qui fait le lien avec le C1’ du pentose, tandis que l’énoncé 4 est faux car la guanine est plutôt une purine, soit un dérivé de la substance 2.

Answer 70

A

24% de ces deux nucléotides : cytosine et guanine
26% de ces deux nucléotides : adénine et thymine
Aucun uracile

Answer 71

A

-L’ADN et les ARNs sont des polymères linéaires de nucléotides reliés par liens 3’-5’ phosphodiesters
-Longueur illimité
-Extrémité 5’ (phosphoryle libre) vers extrémité 3’ (OH libre)
-1 charge négative par nucléotide
-2 charges négatives à l’extrémité 5’
-Chaîne circulaire possible
-Puisque l’ADN et l’ARN sont synthétisés en direction 5’-3’, on note par convention les nucléotides de l’extrémité 5’ à 3’
-Formés de 4 types de monomères = 4n possibilités

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