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Microbiologie générale > Module 6: Génétique bactérienne > Flashcards

Module 6: Génétique bactérienne Flashcards

1
Q

Quel est le but de l’étude de la génétique?

A

D’étudier les mécanismes bactériens d’échange d’ADN (transformation, conjugaison et transduction) et les impacts de ces échanges sur les génomes et la résistance aux antibiotiques.

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Q

Qu’est-ce que l’étude de l’hérédité?

A

La transmission de l’information génétique de génération en génération. On étudie les variations des caractéristiques et les causes.

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3
Q

Nommez les 2 avantages majeurs d’étudier la génétique bactérienne.

A
  1. Grande population en peu de temps (g ≈ 20 minutes): permet la détection d’événements génétiques rares.
  2. Bactéries sont haploïdes: s’il y a une mutation, il est possible de la détecter immédiatement.
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4
Q

Donnez la définition du mot suivant: phénotype?

A

L’ensemble des caractères observables, mesurables et quantifiables d’un organisme.
Ce qu’on peut observer.

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5
Q

Donnez la définition du mot suivant: génotype?

A

L’ensemble de l’information génétique d’un organisme: le chromosome et les éléments génétiques extra-chromosomiques.
Sous-jacent à ce qu’on observe.

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6
Q

Expliquez pourquoi la transmission de l’information génétique est précise et garanti la stabilité des caractères des espèces.

A

Il existe plusieurs mécanismes de réparation/d’édition.

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7
Q

Quels sont les deux types de variations des caractères?

A

Adaptations à l’environnement (modifications de l’expression des gènes)
Modifications du matériel génétique

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8
Q

Expliquez pourquoi des modifications du phénotype peuvent être réversibles.

A

Les cellules bactériennes n’expriment pas toute l’information génétique simultanément. Donc, il y aura des changements du phénotype dans un milieu différent ou en présence de stimuli.
Lors du retour au milieu d’origine ou l’élimination du stimuli, il y a retour au phénotype original.

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9
Q

Donnez un exemple d’une modification phénotypique.

A
  • Anaérobie facultative. L’organisme peut choisir soit la respiration ou la fermentation selon la présence ou l’absence de l’O2.
    L’organisme va choisir celui qui est le plus idéal/rentable.
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10
Q

Qu’est-ce qu’un gène?

A

Une unité d’information.

Séquence nucléotidique ATGC ⇒ protéines ou ARN(r/t) stables

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11
Q

Donnez un autre terme signifiant une modification du génotype.

A

Une mutation.

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12
Q

Vrai ou faux: les mutations sont fréquentes.

A

Faux.

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13
Q

Où se font les modifications du génotype?

A

Dans l’ADN.

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14
Q

Expliquez pourquoi les modifications du génotype peuvent être silencieuses ou détectables.

A

Il existe 64 codons pour les 20 acides aminés. Dans certains cas le changement d’une paire de base ne changera pas l’acide aminé codé.

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15
Q

Nommez les quatre types de mutations.

A
  1. Transitions
  2. Transversions
  3. Insertions
  4. Délétions
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16
Q

Qu’est-ce qu’une transition?

A

Lorsqu’une paire de base est échanger par une autre paire de base de la même famille biochimique.
Purine ⇒ purine (AG)
Pyrimidine ⇒ pyrimidine (CT)

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17
Q

Qu’est-ce qu’une transversion?

A

Lorsqu’une paire de base est échanger par une autre paire de base d’une autre famille biochimique.
Purine ⇔pyrimidine

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18
Q

Qu’est-ce qu’une insertion ou une délétion?

A

Une modification de la séquence nucléotidique où une paire de base est ajoutée ou éliminée et qui entraîne un changement dans le cadre de lecture.

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19
Q

Quelles est une conséquence d’une insertion ou d’une délétion?

A

Une protéine non fonctionnelle.

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20
Q

In vivo, les mutations sont rares et spontanées. Est-ce pareil in vitro?

A

Non, car nous utilisons des agents chimiques ou physiques (UV) agissant sur l’ADN pour observer le rôle d’une mutation dans l’évolution.

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21
Q

Vrai ou faux: les mutations sont des adaptations à l’environnement.

A

Faux.

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22
Q

Expliquez comment Esther et Joshua Lederberg ont démontré que les mutations ne sont pas des adaptations è l’environnement.

A
  • Développé une technique de répliques qui isolait des mutants en absence de l’agent de sélection.
  • Résistance antibiotique
  • La même colonie est présente en présence et en absence d’antibiotique
  • Démontre une résistance préalable
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23
Q

La génétique bactérienne est sexuée.

A

Faux. Elle est asexuée.

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24
Q

Qu’est-ce que la transmission verticale?

A
  • La division de matériel génétique entre 2 cellules filles.

- Permet l’évolution basé sur l’accumulation de mutations seulement

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25
Q

Qu’est-ce que la transmission horizontale?

A
  • Mécanisme d’échange d’ADN

- Accélère l’évolution

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26
Q

Quels sont les prérequis de la transmission horizontale?

A
  • Le matériel génétique échangé doit être intégré au chromosome
  • La réplication est nécessaire.

Par la suite, l’information génétique peut être transmise aux cellules filles. Ceci s’appelle la recominaison.

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27
Q

Qu’est-ce que la recombinaison?

A
  • Réarrangement du chromosome à la suite d’un échange de matériel génétique entre 2 organismes.
    ADN exogène ⇒ intégré dans le génome (chromosome) et est transmis aux cellules filles.
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28
Q

Quelles sont les caractéristiques de la recombinaison chez les organismes diploïdes?

A

Le matériel génétique est intégré dans les 2 chromosomes.

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29
Q

Qu’est-ce que des gènes homologues?

A
  • 2 gènes avec des séquences similaires.

- Provenant de la même espèce ou une espèce apparentée.

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30
Q

Nommez les 3 mécanismes d’échange de matériel génétique chez les bactéries.

A
  • Transformation
  • Conjugaison
  • Transduction
31
Q

Qui a découvert la transformation? Comment?

A

Griffith en 1928.
Streptococcus pneumoniae.
Présence d’une culture ure avec des caractéristiques différentes.
Certaines colonies étaient rugueuses, non capsulées et non-pathogènes, d’autres le contraire.

32
Q

Que pouvons-nous déduire du passage spontané des cellules de texture lisse à rugueuse?

A

La pathogénicité diminue

33
Q

Quel est le principe transformant?

A

Une molécule porteuse de l’information génétique.

34
Q

Qui a découvert le principe transformant? Comment?

A
  • Avery, MacLeod et McCarthy en 1944
  • Molécule d’ADN est responsable de porter l’information génétique, et non les protéines.
  • Ils ont traité les cellules capsulées bouillies avec de la protéase, la RNase et la DNase.
    Résultats:

Protéase: destruction de toutes les protéines, transformation encore possible
RNase: destruction de tous l’ARN, transformation encore possible
DNase: destruction de tous l’ADN, transformation impossible.

Lorsqu’on porte atteinte à l’intégrité de l’ADN, on détruit la capacité de transformer.

35
Q

Dans la transformation, quelle sorte de molécule est transférée entre la cellule donatrice et la cellule réceptrice? Quelles sont ses caractéristiques?

A

L’ADN libre (nu)

  • Intégrité: temps très court
  • Sensible à la DNase
36
Q

Quel est le mécanisme de transformation?

A
  • Seulement chez les cellules compétentes, dépend aussi sur l’espèce
    Les cellules vont produire la machinerie nécessaire.
  • Reconnaissance d’une molécule d’ADN dans l’environnement
  • Capture de la molécule
  • Transfert vers le cytoplasme ou elle sera intégrée

La cellule réceptrice doit être à proximité de la cellule donatrice d’ADN.

37
Q

Vrai ou faux: il est possible d’induire la compétence d’une cellule à capturer et transporter l’ADN.

A

Vrai. Moyens chimiques et électriques.

38
Q

Qui a découvert le mécanisme de conjugaison chez les bactéries? Comment?

A

Lederberg et Tatum.
Ils ont croisé 2 souches d’E. coli auxotrophes. Après l’étalement sur milieu minimum, des colonies se sont formées car il y a eu échange d’ADN.
Deux possibilités:
Les cellules Leu - ont réussi à croitre car elles ont échangé du matériel génétique.
On était en présence de cellules révertants.

39
Q

Qu’est-ce qu’une cellule révertant?

A

Cellule mutante qui a subi une deuxième mutation pour rétablir le phénotype sauvage.

40
Q

Qu’est-ce qu’une souche auxotrophe?

A

Une souche qui a une demande nutritionnelle supplémentaire par comparaison à la souche mère.
Par exemple, une souche d’E. coli incapable de biosynthétiser de la leucine.

41
Q

Comment-ont Lederberg et Tatum démontré qu’il y avait échange de matériel génétique en non des révertants.

A

Ils ont utilisé des polyrévertants. Deux souches d’E. coli étaient utilisées.
La probabilité de triples révertants était 10‾¹⁸.
Il avait donc échange de matériel génétique.

42
Q

Comment avons-nous trouvé le mécanise d’échange de matériel génétique, la conjugaison?

A

Ils ont fait un traitement avec de la DNase et ont trouvé aucune présence d’ADN nu.
Ensuite, le tube en U a été utilisé dans la même expérience pour montrer que les cellules donatrices et réceptrice doivent être en contact pour échanger du matériel génétique.

43
Q

Dans la conjugaison, quelle est la plus importante caractéristique des cellules donatrices?

A

Le facteur de fertilité (facteur F).

Forme d’un plasmide.

44
Q

Qu’est-ce qu’un plasmide?

A

Molécule d’ADN circulaire, extrachromosomique, autoréplicative, non-essentielle à la survie de la cellule, mais apportant des caractéristiques potentiellement avantageuses.
Lors de la fission binaire, chacune cellule fille vont recevoir des plasmides.

45
Q

Quel est le rôle du facteur F quant au transport du matériel génétique?

A

Il va induire le pilus de conjugaison (la machinerie). Il va aussi porter les gènes qui sont responsables du transport génétique.

46
Q

Quels sont les autres gènes portés par les plasmides?

A
  • Les bactériocines: inhibent les bactéries apparentés (avantage écologique)
  • Résistance aux antibiotiques
  • Résistance aux bactériophages
  • Facteur de virulence (toxines, par exemple l’Anthrax, tétanos)
  • Métabolisme de source de carbone alternatif (ex. Pétrole)
47
Q

Comment désignons-nous les cellules portant le plasmide? Celles ne portant pas le plasmide?

A

Portants: F+

Non portants: F-

48
Q

Décrivez ce qu’il arrive lors de la conjugaison.

A

La cellule F+ demeure F+

La cellule F- devient F+

49
Q

Quels sont les mécanismes sous-jacents à la conjugaison qui fait que la cellule donatrice ne pert pas sont facteur F?

A

Transfert d’ADN monocaténaire linéaire. Il y a réplication de l’ADN sortant de la cellule donatrice en utilisant le mécanisme du cercle roulant.
Ensuite, il y a réplication de l’ADN entrant dans la cellule réceptrice par cette dernière.

50
Q

Quel est le processus complet de la conjugaison? Donnez les étapes.

A
  1. Pilus est formé
  2. Rapprochement des deux cellules
  3. Cytoplasme des deux cellules sont connectés. L’ADN ne sera pas en contact avec l’environnement extérieur
  4. Découpage de l’ADN circulaire et réplication (cellule donatrice)
  5. Transfert d’ADN simple brin vers la cellule réceptrice
  6. Réplication de l’ADN pour former le deuxième brin (cellule réceptrice)
  7. Recircularisation de l’ADN pour former le plasmide
  8. F- devient F+
51
Q

Quelles sont les caractéristiques de la conjugaison?

A
  • Transfert de facteur F complet
  • Erreurs de transfert de gènes chromosomiques très rares
  • Gènes chromosomiques vont être recombinés
  • Les facteurs F sont autoréplicatifs (pas de recombinaison)
52
Q

Qu’est-ce qu’un High Frequency Recombinant (Hfr)

A

Des cellules extrêmement efficaces dans la conjugaison.
Le facteur F sera intégré dans le chromosome de la cellule réceptrice.

État réversible.

Hfr x F- = Hfr + F-
Les cellules F- demeures F-

53
Q

Quel est le mécanisme des Hfr?

A
  • Transfert du chromosome par le F
  • Unidirectionnel (sens de l’OriT), vitesse constante
  • Rarement au complet, limité par le temps de conjugaison
  • Bris du pont intercellules
  • Suivi de recombinaison de la molécule chromosomique
  • Différents mécanismes de conjugaisons interrompues (Wollman et Jacob)
  • Temps de conjugaison d’E. coli: 100 minutes
54
Q

Quelles sont les facteurs F’? D’où proviennent-ils?

A

Des souches qui permettent toujours le transfert des même gènes chromosomiques.
Proviennent des gènes chromosomiques intégrés au F plasmidiques et il y a une erreur d’excision Hfr.
Le F chromosomique est enlevé du chromosome, mais par erreur, quelques gènes chromosomiques le suivent et forment un plasmide. Hfr devient F’.

55
Q

Décrivez le résultat de la conjugaison entre une cellule F’ et F-.

A

La cellule F’ demeure F’

La cellule F- devient F’

56
Q

Comment se fait la conjugaison chez les bactéries à gram +?

A
  • Contact cellule-cellule
  • Cellules réceptrices produisent es phéromones pour attirer les cellules donatrices
  • Agrégation des cellules donatrices et réceptrices
  • Aucun pilus de conjugaison, pour cette raison, des structures protéiques sont formées par les cellules pour rapprocher les cellules
  • Par la suite, pareil que chez les bactéries à gram -
57
Q

Quelles sont les différences de la conjugaison par rapport à la transformation?

A
  • Protection de l’ADN: conjugaison est résistante à la DNase. Elle est plus efficace.
  • Le transfert d’ADN se fait dans le cytoplasme en non dans l’environnement. Il y a des mécanismes de reconnaissance pour des cellules donatrices et réceptrices spécifiques
58
Q

Qu’est-ce que la transduction?

A

L’échange d’ADN fait à l’aide de bactériophages.

59
Q

Quels sont les composants de base d’un bactériophage?

A
  • Capside (enveloppe protéique externe)

- Acide nucléique (à l’intérieur de la capside)

60
Q

À quoi sert la capside d’un bactériophage?

A

À la protection de l’acide nucléique.

61
Q

Qu’est-ce qu’un bactériophage?

A

Un virus affectant que les bactéries.

62
Q

Est-ce qu’un virus est vivant?

A

Non. Il est un parasite intracellulaire obligatoire. Il a besoin d’une cellule hôte pour se répliquer et ne contient aucun gène de métabolisme.

63
Q

Qu’est-ce qu’une infection phagique?

A

La prise de contrôle d’une cellule par un phage pour produire autres bactériophages. Le bactériophage impose sur la cellule la production de réplicas.

64
Q

Qu’est-ce que le cycle lytique? Quels sont les étapes?

A

Le processus qu’utilisent les bactériophages pour produire d’autres bactériophages.

  1. Le bactériophage injecte son information génétique dans la cellule hôte.
  2. LA cellule hôte produits des réplicas de l’information génétique virale
  3. il y a ré-capsulation de l’information génétique virale pour former des nouveaux bactériophages
  4. Lorsqu’il y a une quantité suffisante de bactériophages produits, il y a lyse de la cellule
65
Q

Qu’est-ce que le cycle lysogénique?

A

Lorsque l’ADN d’un phage est intégré au chromosome de la cellule hôte. L’information génétique peut être transmise aux cellules filles lors de la fission binaire.
Lors d’un stress, le cycle lytique commence immédiatement.

66
Q

À quel cycle participe les phages virulents? Les phages tempérés?

A

Virulents: le cycle lytique

Tempérés: le cycle lysogénique

67
Q

Qu’est-ce que la transduction généralisée?

A

L’échange de matériel génétique complétement aléatoire avec ou il y a une erreur d’encapsidation.
Lorsque l’ADN bactérien est coupé, il y a une erreur d’encapsidation. De l’ADN bactérien est retrouvé dans un phage au lieu de l’ADN viral. Ce phage est donc défectueux.
Lorsque ce phage infecte une autre cellule bactérienne, il injecte simplement de l’ADN bactérien dans la nouvelle cellule hôte. Cet ADN est soit recombinée ou détruite.

68
Q

Quelle est la fréquence approximative d’erreurs d’encapsidation?

A

1 cellule sur 100 000
À
1 cellule sur 10 000 000

69
Q

Comment pouvons-nous détecter des erreurs d’encapsidation?

A

Avec une expérience de complémentation de mutants (l’expérience d’Avery, MacLeod et McCarthy). Nous observons un retour au phénotype parental.

70
Q

Qu’est-ce que la transduction spécialisée?

A

Le transfert d’une portion restreinte du chromosome par erreur d’excision.
Demande la présence d’un phage tempéré qui insert un prophage dans le chromosome bactérien À UN ENDROIT PRÉCIS.
Lorsqu’il y a un stress, le prophage s’excise, mais il y une erreur.
Les gènes adjacents sont transférés.
Obtention de phages défectueux parce que le génome phagique est incomplet.
La bactérie infectée par le phage obtient des gènes d’une autre cellule bactérienne.

71
Q

Comment pouvons-nous détecter des erreurs d’excision?

A

Complémentation des mutants (expérience Avery, MacLeod et McCarthy).
Nous observons un retour au phénotype parental.

72
Q

Nommez les différences entre la transduction et les autres modes de transfert de gènes horizontal.

A
  • ADN est protégé par la capside. Il y a donc résistance à la DNase.
  • Transfert à distance et dans le temps possible.
  • Contact cellule-cellule n’est pas nécessaire
  • Transfert est majoritairement intra-espèce car les bactériophages sont spécifiques à une espèce d’une manière prédominante.
73
Q

Nommez les avantages d’échange d’ADN vs des mutations.

A
  • Évolution est accélérée

- Il y a mise en commun de mutations

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