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BIO 37 > Réplication > Flashcards

Réplication Flashcards

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1
Q

Qui ont été les premiers à suggéré que l’ADN se réplique?

A

Watson et Crick

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Q

Pourquoi est ce que la réplication est dite semi-conservative

A
  • Les deux cellules filles issues d’une réplication ADN hérite un brin parental d’ADN et un brin nouvellement synthétisé
  • Le brin parentaux demeur intacte durant de nombreuses générations cellulaires
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Q

Quel exprérience à déterminer que la réplication de l’ADN était semi-conservatrice?

A

L’expérience de Stahl et Meselson

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4
Q

Explique l’expérience de Stahl et Meselson

A
  1. Ajouter du N15 à une double hélice d’ADN
  2. Effectuer une réplication dans un milieu N14
  3. Les réplicons auront un brin N15 et un brin N14
  4. Répété 3 autres fois
  5. Centrifuger
  6. Analyser les réactions en utilisant les bandes ADN
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Q

Décrit de façon générale le mécanisme de réplication de l’ADN

A

Les deux brins complémentaires d’ADN sont utilisés comme matrice.

Il y a un appariement complémentaire des bases catalysé par l’ADN polymérase

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6
Q

De quel extrémité de l’ADN (3’ ou 5’) se fait l’allongement durant la réplication?

A

De l’extrémité 3’

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7
Q

Comment la réplication s’initie t’elle?

A

Il y a l’ajoute d’un brin amorce (désoxyribonucléotide sous forme monophosphatée) à l’extrémité 3’ d’une chaine de polynucléotides

L’appariement entre le nucléotide ajouté et celui sur le brin matrice facilite l’isertion au bout de la chaîne d’ADN

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8
Q

Qu’est ce qui arrive après l’insertion du brin amorce?

A

L’ADN polymérase catalyse la réaction (5’–>3’)

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9
Q

Comment la réaction de synthèse d’ADN est elle possible?

A

Variation d’énergie libre hautement favorable et généré par l’hydrolyse du dNTP (triphosphate) et dNMP (monophosphate)

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10
Q

Quelles sont les deux réactions impliquées dans la synthèse de l’ADN? (formule) Quels sont les délta G des réactions individuelles?

A

ADN-OH + dNMP –> ADN-dNMP + H2O (+6kcal/mol)
H20 + dNTP –> dNMP + PPi (-8.6kcal/mol)

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11
Q

Quelle est la réaction total finale de la synthèse de l’ADN? Quel est sont délta G?

A

ADN-OH +dNTP –> ADN-dNMP + PPi (-2.6kcal/mol)

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12
Q

La réaction de réplication de l’ADN est elle réversible?

A

Non, elle est irréversible

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13
Q

Quel est le mécanisme de l’ajout d’une base à la chaîne d’ADN?

A

C’est une attaque nucléophilique de la part du O-H 3’ de la chaîne d’ADN sur le premier phosphore de la dNTP

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14
Q

Quels sont les produits de la réaction de l’ajout d’un dNTP à la chaîne d’ADN

A

Le lien phosphodiester de l’ADN et un pyrophosphate

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15
Q

Pourquoi la réaction d’élongation de la chaîne d’ADN est elle non-réversible?

A

Le pdt de réaction pyrophosphate va être dégradé par la pyrophosphatase et alors, selon le principe de Le Châtelier, la réaction va se pousser vers les produits

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16
Q

Décrit l’activité de réplication de l’ADN polymérase

A
  1. ADN poly. catalyse l’addition par ajout d’un désoxyribonucléotide à l’extrémité 3’-OH d’une chaine polynucléotidique (brin amorce apparié à brin matrice)
  2. Chaque dNTP doit s’apparier avec le brin matrice pour être recconu par l’ADN polymérase, donc brin matrice détermine quel nucléotide à ajouter
  3. Rx entrainée par l’énergie générée lors de la libération du pyrophosphate et de son hydrolyse en 2 molécules de Pi
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17
Q

Comment l’ADN polymérase arrive t’elle à catalysée la réaction de réplication de la matrice d’ADN?

A

En rapprochant les réactifs l’un de l’autre

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18
Q

Qu’est ce que la fourche de réplication?

A

Région localisée de réplication qui se déplace progressivement le long de la double hélice parentale de l’ADN (structure en Y)

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19
Q

Pourquoi est il impossible d’allonger les deux brins d’ADN dans une fourche de réplication de manière continue?

A

Il est impossible d’allonger une chaîne dans la direction 3’–>5’

Aucune enzyme catalysant cette réaction n’a été découverte

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20
Q

Décrit le mécanisme à la fourche de réplication

A
  1. Les deux brins d’ADN sont orientées de façon opposée et la fourche de réplication se dirige seulement dans une direction
  2. Le brin de la mauvaise direction est répliqué en utilisant les fragments d’Okazaki
  3. Donc la fourche de réplication contient un brin précoce (continu) et tardif (discontinu)
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21
Q

Décrit les fragments d’Okazaki

A

1000-2000 nucléotides pour les procaryotes et 100-200 nucléotides pour les eucaryotes

Petits fragments synthétisés de 5’–>3’ sur le brin tardif, liés ensemble après la réplication de l’ADN

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22
Q

Où se forme la boucle de réplication chez les procaryotes?

A

À la séquence OriC

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23
Q

Décrit la synthèse des fragments d’Okazaki sur le brin tardif

A
  • Amorces sont des fragments d’ARN d’environ 10 nucléotides de longueur
  • Les amorces sont synthétisés par la primase: ARN polymérase
  • Les amorces d’ARN sont allongés par l’ADN polymérase pour former des fragments d’okazaki
  • Les amorces d’ARN sont dégradés par l’ARNase H et remplacées par de l’ADN
  • Les fragments d’okazaki sont liés par l’enzyme ADN ligase (qui nécessite de l’ATP)
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24
Q

Où est situé l’activité d’édition de l’ADN polymérase?

A

Au site E

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25
Q

Comment fonctionne le site E de l’ADN polymérase?

A

Activité exonucléolytique de correction 5’–>3’ détache tous les résidus non appariés de l’extrémité 3’ du brin amorce jusqu’à l’obtention de’une base appariée (essai erreur)

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26
Q

Explique pourquoi la réplication de l’ADN dans la direction 3’–>5’ serait inefficace

A

Si une ADN polymérase arrivait à ajouter les dNTP dans la direction 3’–>5’, l’extrémité 5’ de la chaîne en croissance, et non pas les mononucléotides entrants, porterait le triphosphate activateur. Dans ce cas, les erreurs de polymérisation ne pourraient pas être retirées simplement par hydrolyse

27
Q

Quelle est la structure de l’origine de réplication procaryote OriC?

A

Séquence répétée de 3x13 pb et de 4x9 pb qui doit être complètement méthylée

28
Q

Comment s’initie l’origine de réplication OriC chez les procaryotes?

A
  1. Protéines DnaA se lie à la séquence répétée de 9pb et facilite le déroulement local
  2. La séquenece riche en AT répétée de 13pb se déplie grâce au désenroulement de l’ADN
  3. Protéine DnaA se lie à l’ATP pour former un oligomère
  4. Formation du complexe protéique DnaB(hélicase)/DnaC(répresseur de DnaB)
  5. Ce complexe se lie a DnaA, DnaB permet le recrutement
  6. DnaC place la DnaB sur l’ADN et se dissocie
  7. OriC est prêt pour le recrutement de la primase
29
Q

Quel est la cause de la période réfractaire durant la réplication de l’ADN?

A
  • L’hémiméthylation de l’origine de réplication
  • La méthylation de l’ADN a lieu sur la séquence GATC: 11 répétitions à l’emdroit de OriC
  • Environ 10 minutes après l’initiation de la réplication, les origines de réplication deviendront entièrement méthylées par l’enzyme ADN méthylase et redeviennent compatible pour l’initiation
30
Q

Quelle est une différence majeur entre l’initiation de la réplication chez les procaryotes et chez les eucaryotes?

A

Il y a plusieurs fourches de réplication chez les eucaryotes

31
Q

Comment s’initie la réplication de l’ADN chez les procaryotes?

A
  • Complexe protéique ORC (origin of recognition complex) reconnaît les origines de réplication
  • ORC: hétérohexamère avec une activité ATPase dépendante de l’ADN
  • Formation du complexe de pré-initiation: liaison des protéines CDC (cell division cycle) à ORC
  • Complexe de préinitiation (preRC) se forme: liaison des protéines CDC au site ORC
  • Liaison de l’ADN polymérase et co-facteurs
32
Q

Décrit l’initiation de la réplication chez les eucaryotes (assemblage du complexe pré-réplication)

A
  • Assemblage du complexe pré-réplication (pré-RC)
  • ORC: origin recognition complex reconnaît séquences et/ou structure de la chromatine
  • Recrutement de la protéines: Cdc6 pour former le complexe pré0RC et liaison de la protéine Cdt1
  • Liaison de l’hélicase (MCM: mini chromosome maintenance)
  • Activation du complexe pré-RC est régulée par des kinases du cycle cellulaire
33
Q

Quelle est la différence entre les hélicases de réplication bactérien et eucaryote?

A

Bactérien: 5’–>3’
Eucaryote: 3’–>5’

34
Q

Quels protéines contribuent au déroulement de l’hélice d’ADN?

A
  • Les ADN hélicase
  • Les protéines de liaison à l’ADN simle brin (SSB = single strand DNA binding protein)
35
Q

Comment se déplacent les ADN hélicases?

A

Utilisent l’énergie libérée par l’hydrolyse de l’ATP pour se propulser aur un ADN simple brin à une vitesse de 1000pb/s

36
Q

Quelle est l’utilité des SSB?

A

Liaison coopérative des protéines SSB sur l’ADN simple brin maintient la linéarité de la matrice et facilite le processus de polymérisation de l’ADN

37
Q

Quel est l’équivalent des protéines SSB chez les eucaryotes?

A

Protéine RPA

38
Q

Quelle est l’utilité de la protéines “collier coulissant”?

A

La clampe empêche la dissociation de l’ADN polymérase et maintient solidement la polymérase sur l’ADN lorsqu’elle se déplace, mais libère dès que la polymérase rencontre une région double hélice

39
Q

Que se produirait t’il si l’ADN polymérase n’est pas lié à la clampe?

A

L’ADN polymérase synthétiserait uniquement une courte chaîne de nucléotides

Ceci est comment sont formé les fragments d’Okazaki

40
Q

Quelle protéine permet l’association entre la clampe et l’ADN?

A

La protéine chargeur (s’installent près des extrémités 3’

41
Q

Décrit les étapes de la réplication associé au chargeur de la clampe

A
  1. Liaison de l’ATP au chargeur de la clampe permet sa liaison a la clampe ainsi qu’a l’ADN et ouverture de la clampe
  2. Complexe chargeur de la clampe - clampe à une haute affinité pour l’extrémité 3’ de l’amorce d’ADN lié au brin matrice d’ADN
  3. Liaison du complexe déclenche l’hydrolyse de l’ATP en ADP et dissociation du chargeur de la clampe. La clampe se referme et demeure liée à l’ADN
  4. La clampe recrute l’ADN pol au site de synthèse et l’allongement de l’amorce d’ADN
42
Q

La synthèse des deux brins d’ADN est dite…

A

Couplée

Les deux ADN pol répliquent les brins d’ADN d’ADN tardifs et précoce, ceci synchronise la réplication à l’endroit d’une même fourche de réplication

43
Q

Pourquoi le brin tardif se replie t’il durant la réplication?

A

Le repliement est nécessaire pour orienter les 2 ADN polymérases en mouvement dans la même direction

Interaction entre les 2 ADN polymérases est assurée par la protéine tau (bactérie) qui s’associe au chargeur de la clampe et à l’hélicase

44
Q

Quelles sont les vitesses de fourche de réplication des bactéries et des eucaryotes?

A

Bac. 750-1000pb/s

Eu. 100pb/s

45
Q

Quel est le défi avec la réplication des télomères?

A

Au bout des chromosomes linéires il n’y a as assez d’espace pour la synthèse du dernier fragment d’Okazaki et l’amorce d’ARN.

46
Q

Comment les télomère font il pour se répliquer?

A

La synthèse de l’ADN brin tardif est complété par les télomérases

47
Q

Explique le fonctionnement de la télomérase

A

Télomères sont des séquences répétés riches en G

Télomérases reconnaissent les séquences et s’y lient

Télomérases allonge le bout 3’ en synthétisant l’ADN à partir d’une matrice d’ARN

ADN pol alpha complète la synthèse du brin tardif

48
Q

Qu’est ce qui déclenche la terminaison la réplication chez les bactéries et chez les eucaryotes?

A

Bactéries: séquence spécifique = Ter

Eucaryotes: pas de séquence spécifique

49
Q

Décrit la terminaison de la réplication chez les bactéries

A

Séquence Ter = liaison de la protéine Tus

La séquence Ter est située à l’opposé de la séquence oriC sur le chromosome circulaire

50
Q

Décrit la terminaison de la réplication chez les eucaryotes

A

Il y a formation de replication fork barrier, empêchant la progression de la fourche de réplication (2 fourches de réplication se rencontrent)

51
Q

Quelles sont les similarités des processus de réplication procaryotes et eucaryotes

A
  • Les deux sont des processus bidirectionnels
  • Les ADN polymérases fonctionnent de 5’ vers 3’
  • Brins précoce et tardif
  • Des amorces d’acides nucléiques sont nécessaires
52
Q

Quels sont les problèmes de réplication unique aux eucaryotes?

A

-Chromosomes linéaires avec extrémités libres
- Grande quantité de matériel génétique
- Beaucoup plus d’empaquetage (nucléosomes et tous les échafaudages et emballage d’ordre supérieur
- Vitesse de la polymérase (e. coli 10^5 bases/min vs. eucaryote 500-5000 bases/min)

53
Q

De quelle façon la différence importante entre les vitesses de polymérisation des ADN polymérase procaryote et eucaryote est-elle surmontée par la cellule eucaryote?

A
  • Les eucaryotes forment plus d’une fourche de réplication
  • Les cellules eucaryotes se divisent beaucoup moins fréquemment
54
Q

Comment se séparent les brins d’ADN répliqués du chromosome bactérien circulaire

A

Ils sont liés et séparés par les topoisomérases

Ce processus est appelé la décaténation

55
Q

Quel est un problème d’enroulement de l’ADN en réplication?

A
  • La fourche de réplication bactérienne progresse à une vitesse d’environ 500 nucléotides/s
  • Chaque 10 pb répliquées correspondent à un tour complet autour de l’axe de la double hélice parentale
  • La double hélice parentale d’ADN doit effectuer des rotations de environ 50 révolutions/s
  • Pour qu’une fourche de réplication se déplace, la totalité du chromosome en avant de la fourche devrait normalement exécuter des rotations très rapides
  • La rotation de la totalité du chromosome demanderait énormement d’énergie
56
Q

Quel est une conséquence des tensions causées par le déroulement de l’ADN?

A

Les tensions causent des super enroulements

57
Q

Comment les ADN avec un seul bout libre se comporte avec le désenroulement de la double hélice?

A

L’ADN peut effectuer des rotations libres

57
Q

Comment est ce que l’ADN sans extrémité libre se comporte avec le désenroulement de la double hélice?

A

La rotation libre est empêchée, la tension se crée et des super enroulements sont générés

58
Q

Les superenroulements sont induits par quoi?

A

Des protéines qui cheminent le long de l’ADN

59
Q

Le super enroulement négatif facilite quel changement de structure d’ADN?

A

L’ouverture de l’hélice

60
Q

Le super enroulement positif empêche quel changement de structure d’ADN?

A

Ouverture de l’hélice

61
Q

Que sont les topoisomérases

A
  • Enzymes qui agissent sur la topologie de l’ADN
  • On peut les considéré comme une nucléase réversible qui s’ajoute elle-même de façon covalente au squelette phosphate de l’ADN, ainsi brisant une liaison phosphodiester sur un brin d’ADN
  • Cette réaction est réversible et la liaison phosphodiester se reforme lorsque la protéine se dissocie
62
Q

Décrit le mécanisme de la topoisomérase I

A
  1. Tyr du site actif attaque un lien phosphodiester d’un brin d’ADN, le clivant et créant un lien covalent 5’-phosphotyrosyl protéine-ADN
  2. Enzyme change en conformation ouverte
  3. Le brin d’ADN non clivé passe a travers le bris dans le premier brin
  4. L’enzyme prend une conformation fermée: le OH 3’ attaque le lien protéine phosphotyrosyl-ADN pour réparer le brin d’ADN clivé
63
Q

Décrit le mécanisme de la topoisomérase II

A
  1. Enzyme a multiple sous-unités se lie a un segment d’une molécule d’ADN
  2. Un deuxième segment de la même molécule d’ADN se lie à la la porte N
  3. Le deuxième segment d’ADN est pris. Les deux brins du premier segment sont clivés pour former deux liens 5’-phosphotyroyl à l’enzyme
  4. Le deuxième segment d’ADN passe a travers le bris
  5. l’ADN clivé est réparée et le deuxième ADN est relaché à travers la porte C

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