Génétique bactérienne

Question 1

Nommer quelques découvertes historiques de la biologie moléculaire marquantes avec les scientifiques associés.

Answer 1

Griffith: Observation de bactéries non virulentes qui deviennent virulentes (transformation)
Ledenberg et Tatum: Conjugaison
Zinder et Ledenberg: Transduction
Nirenberg et Matthaei: Découverte du code génétique
Mullis: ADN polymérase stable à la chaleur et début de la réaction en chaîne de la polymérase (PCR)
Venter, Smith, Fraser et TIGR: Première séquence complète d’un microorganisme

Question 2

Définir un génome, un chromosome, génotype, phénotype, changement phénotypique, changement génotypique et plasmide.

Answer 2

Génome: Ensemble des chromosomes et des gènes d’un organisme
Chromosome: Brin d’ADN qui possède de l’information génétique
Génotype: Caractéristiques héréditaires totales de l’organisme
Phénotype: Caractéristiques observables
Changement phénotypique: Information génétique exprimée à un moment précis après l’activation ou l’acquisition d’un gène
Changement génotypique: Une modification au niveau des gènes présents chez l’organisme.
Plasmide: Petite molécule d’ADN circulaire, extrachromosomique, peut donner des avantages, résistance aux antibiotiques et transmissible à une autre bactérie

Question 3

Différences entre le transfert vertical et le transfert horizontal.

Answer 3

Transfert vertical: Réplication de l’ADN (une cellule en 2 pareilles)
Transfert horizontal: Processus comme la conjugaison, la transduction et la transformation avec la recombinaison (changement au niveau de l’information chromosomique)

Question 4

Nommer quelques caractéristiques de la réplication de l’ADN bactérien.

Answer 4

Une seule origine de réplication, une processus bidirectionnel, le chromosome est circulaire, la division peut être rapide avec une réplication lente (comme E. coli), réplication en direction 5’ à 3’, brin discontinu a besoin d’une amorce, enzymes sont différentes de cellule eucaryote, donc cible des antibiotiques.

Question 5

Expliquer brièvement la réplication de l’ADN bactérien.

Answer 5

La réplication débute à l’origine de réplication. Les deux fourches de réplication se déplacent en sens opposé. Les fourches se rencontrent à la terminaison de la réplication et les deux boucles sont séparées par une topoisomirase.

Question 6

Expliquer brièvement la réplication de plasmides bactériens.

Answer 6

La réplication de l’ADN se fait par cercle roulant et réplique un brin d’ADN à la fois.

Question 7

Comment ce fait la transcription et la traduction bactérienne? Grâce à quoi? Et comment diffère-elle d’une cellule eucaryote?

Answer 7

C’est un processus réalisé simultanément grâce aux polyribosomes et peuvent donc rapidement s’adapter aux condition environnementales qui changent. Puisque les procaryotes n’ont pas de noyau, les ribosomes sont déjà présents et peuvent synthétiser les protéines même pendant la transcription. Pour les eucaryotes, il y a un noyau et donc l’ADN est transcrit en ARNm. L’ARNm sort du noyau et se fait traduire en protéines.

Question 8

Nommer quelques types de mutations.

Answer 8

Il y a les mutations spontanées lorsqu’il y a de erreurs enzymatiques. Il y a des mutations induites par des agents mutagènes comme chimique, radiations ionisantes (rayon X et gamma) ou radiations ionisantes (rayon UV). Peut aussi se faire par changement génomique héritable pour avoir un nouveau phénotype dans les générations suivantes.

Question 9

C’est quoi les effets des mutations? (4)

Answer 9

Mutation silencieuse: Change un seul acide aminé comme GGG en GGC sans impact sur la séquence de la protéine
Mutation faux-sens: Change un seul acide aminé avec des effets pas trop pire
Mutation non-sens: Un codon stop dès le début qui coupe la synthèse et a un impact assez important sur la séquence de la protéine
Mutation par décalage du cadre de lecture: Enlève un nucléotide qui change la cadre de lecture et devient une protéine complètement différente et a un effet grave

Question 10

Pourquoi le transfert d’information génétique est un processus très important?

Answer 10

Pour ajouter à la variabilité génétique.

Question 11

Pour les procaryotes, par quel type de transfert se fait le transfert de l’information génétique?

Answer 11

Par le transfert horizontal de la bactérie donneuse vers la bactérie réceptrice.

Question 12

C’est quoi les sources du nouvel ADN?

Answer 12

La transformation avec l’ADN libre dans l’environnement, la transduction avec l’ADN bactérien dans le bactériophage et la conjugaison avec l’ADN bactérien échangé directement.

Question 13

C’est quoi la technique où on intègre de nouveaux gènes?

Answer 13

La recombinaison.

Question 14

Vrai ou faux: La recombinaison génère des nouvelles combinaisons de gènes avant le transfert d’information génétique.

Answer 14

Faux, la recombinaison génère des nouvelles combinaisons de gènes après le transfert d’information génétique.

Question 15

Différencier la recombinaison homologue de la recombinaison site spécifique.

Answer 15

Recombinaison homologue: Très fréquent chez les procaryotes avec une homologie similaire. Échange de brin d’ADN impliquant des séquences presque identiques sur un grand nombre de nucléotides. Résulte en la substitution d’un segment d’ADN dans le génome qui mène à la modification d’un ou de plusieurs gènes.
Recombinaison site spécifique: Demande une homologie parfaite avec un petit nombre de nucléotides. Résulte en l’intégration (ajout) d’un nouveau segment d’ADN dans le chromosome bactérien et l’interruption de la séquence initiale.

Question 16

En quoi consiste la transformation?

Answer 16

La modification génétique découlant de l’introduction de l’ADN nu dans la bactérie qui n’est pas efficace dans la nature. État de compétence (bactéries compétentes) ont la capacité naturelle à recruter l’ADN libre. Va s’attacher à l’ADN sur les récepteurs, va internaliser l’ADN et fait la singularisation d’un simple brin d’ADN. La compétence (transformation) est induite par des facteurs de compétence dans l’environnement. En laboratoire, la compétence est induite artificiellement avec la perméabilisation des membranes ou avec le CaCl2 et le courant électrique.

Question 17

Explique l’expérience de Griffith.

Answer 17

1. Lorsqu’une souris est injectée avec des bactéries vivantes capsulées, elle meurt. Des colonies de bactéries capsulées sont isolées de la souris morte.
2. Lorsqu’une souris est injectée avec des bactéries vivantes non capsulées, elle est en santé. Quelques colonies non capsulées, car la phagocytose détruit les autres colonies.
3. Lorsqu’une souris est injectée de bactéries capsulées tuées par la chaleur, elle reste en santé. Il n’y a aucune colonies sur le gel.
4. Lorsqu’une souris est injectée avec des bactéries vivantes non capsulées et des bactéries capsulées tuées par la chaleur, elle meurt. Il y a des colonies de bactéries capsulées qui sont isolées de la souris morte.

Question 18

Explique brièvement ce qu’est la conjugaison.

Answer 18

C’est le transfert des gènes par le contact (pilus de conjugaison). Ce fait grâce au facteur f (plasmide f).

Question 19

Nommer les différents types de conjugaison.

Answer 19

Le transfert de plasmide f, les souches Hfr et le transfert de plasmide f’.

Question 20

C’est quoi la conjugaison de transfert du plasmide f?

Answer 20

La bactérie f+ est la bactérie donneuse qui possède le plasmide. La bactérie f- est la bactérie receveuse et n’a pas de plasmide. Le plasmide F contient les gènes de synthèse du pilus de conjugaison. Le plasmide f de la cellule f+ se réplique et se transfert par le pont de conjugaison à la cellule f-.

Question 21

Schématiser la conjugaison du transfert du plasmide f.

Answer 21

Réponse dans mon cahier.

Question 22

C’est quoi la conjugaison de souches Hfr?

Answer 22

Le plasmide f est un épisome (intégration réversible dans le chromosome). Il y a recombinaison entre le facteur f et le chromosome à un endroit spécifique. Résulte en l’insertion du facteur f dans le chromosome bactérien et devient cellule Hfr. Réplication et transfert d’une partie du chromosome. de la cellule Hfr à la cellule f-. Devient cellule f- avec de l’ADN recombiné.

Question 23

Schématiser la conjugaison de souches Hfr.

Answer 23

Réponse dans mon cahier.

Question 24

C’est quoi la conjugaison du transfert de plasmide f’?

Answer 24

Pour les souches Hfr, excision complète du plasmide et des gènes bactériens. Les bactéries f’ sont donneuses et les receveuses deviennent f’ à leur tour. Le plasmide f est inséré dans le chromosome pour être la cellule Hfr. S’insère au lac. Au final, devient cellule f’ avec plasmide f d’inséré.

Question 25

Schématiser la conjugaison du transfert du plasmide f’.

Answer 25

Réponse dans mon cahier.

Question 26

Brièvement expliquer la transduction.

Answer 26

Transfert de gènes chromosomiques bactériens via un bactériophage.

Question 27

Expliquer les deux types de bactériophages

Answer 27

Lytiques ou virulents: causent la mort bactérienne
Lysogéniques ou tempérés: possible lysogénisation (la réplication et l’expression de l’ADN infectieux sont réprimés). Seuls les bactériophages tempérés font de la transduction.

Question 28

C’est quoi les deux types de transduction? Les différencier.

Answer 28

Généralisée: Pas de sélection du gène transporté vers une nouvelle bactérie
Localisée: Seuls les gènes bordant le prophage peuvent être transportés

Question 29

Expliquer en détails la transduction généralisée.

Answer 29

1. Une phage infecte la cellule bactérienne donneuse se fixant à sa paroi et en y injectant son ADN.
2. L’ADN du phage sert de matrice pour la réplication l’ADN viral et pour la synthèse de la capside protéique du phage. Le chromosome bactérien est fragmenté par des enzymes virales.
3. La lyse de la bactérie donneuse libère des particules de phages contenant de l’ADN bactérien.
4. Un phage transportant de l’ADN bactérien infecte une nouvelle cellule hôte, soit la bactérie receveuse. Il y a alors transfert de gènes bactériens à la cellule receveuse.
5. Parfois recombinaison pour avoir une bactérie génétiquement modifiée.

Question 30

Expliquer en détails la transduction localisée.

Answer 30

1. Le prophage s’intègre dans le chromosome d’une bactérie hôte dégradant le galactose.
2. Le phage atteint le maturité et la cellule se lyse en libérant le phage porteur du gène lac.
3. Le prophage peut infecter une nouvelle cellule bactérienne qui ne peut utiliser le galactose.
4. En même temps que le prophage, le gène gal bactérien s’intègre à l’ADN de la nouvelle bactérie hôte.
5. Les cellules lysogènes peut maintenant utiliser le galactose.

Question 31

Expliquer les deux façons que peut s’effectuer un changement génotypique.

Answer 31

Se fait naturellement par des erreurs enzymatiques ou artificiellement par manipulation génétiques en laboratoire. Les changements au niveau du génome se font par mutations ou par le transfert d’information génétique.