Corrections exercices de travaux dirigés de biologie cellulaire
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Exercice 13

13a. Si on dénombre les nucléotides d’un brin d’ADN, quelle est l'assertion correcte : A = C / A+G = C+T / A+T = G+T / A = 2C / A = 2T ?

Dans un brin d’ADN, les bases complémentaires sont en nombre égal : A = T et C = G ===> A+G = C+T

13b. Soit le brin d’ADN monocaténaire : 5’-TACGCCTAGCTTACGCAT-3’
Combien y a-t-il de liaisons phosphodiester dans le brin bicaténaire ?
Combien y a-t-il de liaisons hydrogène dans le brin bicaténaire ?

18 nucléotides dans la séquence donc 17 liaisons phosphodiester ===> 34 liaisons phosphodiester dans le brin bicaténaire

  • liaison A-T (adénine - thymine) = 2 liaisons H
  • liaison G-C (guanine - cytosine) = 3 liaisons H

===> (9x2) + (9x3) = 45 liaisons H

13c. Quelles sont les bases susceptibles de s’apparier dans le brin monocaténaire d’ARN suivant : 5’-AUGGAACGCCUUUACGUUC-3’
Combien y a-t-il de liaisons hydrogène dans le brin replié sur lui-même ?

Figure ci-dessous : en rouge, les nucléotides susceptibles de former un double brin.

ADN DNA brin complementaire codant transcrit ARN messager ARNm helix transcription brin monocatenaire bicatenaire phosphodiester biochimej polymerase uracile thymine base boucle

  • liaison A-U = 2 liaisons H
  • liaison G-C = 3 liaisons H

===> (2x2) + (3x3) = 13 liaisons H

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13d. Soit la séquence d’ADN : 5’-CTACCCTGAGGTAATTGGCATC-3’
Quelle est la séquence du brin complémentaire après réplication ?
Quelle est la séquence de l’ARN après transcription en utilisant ce brin complémentaire comme brin sens ?

ADN A T G C
ARN A U G C

polymerase uracile thymine base boucle ADN DNA brin complementaire codant transcrit ARN messager ARNm helix transcription brin monocatenaire bicatenaire phosphodiester biochimej

Exemple : si le brin 1 est le brin non transcrit et le brin 2 est le brin transcrit (ou brin matrice), la séquence de l'ARN est équivalente à la séquence du brin 1 avec U qui remplace T :

brin 1 : 5'-ATGCGCTTGGATCGGTCATGTGCT-3'
brin 2 : 3'-TACGCGAACCTAGCCAGTACACGA-5'
ARN    : 5'-AUGCGCUUGGAUCGGUCAUGUGCU-3'
La séquence du brin complémentaire après réplication est :
brin ADN 5'-CTACCCTGAGGTAATTGGCATC-3'
brin complémentaire sens 3' - 5' 3'-GATGGGACTCCATTAACCGTAG-5'
brin complémentaire sens 5' - 3' 5'-GATGCCAATTACCTCAGGGTAG-3'
La séquence du brin d'ARN après transcription est :
brin sens (non transcrit) : sa séquence correspond à celle de l' ARN messager (à la différence T/U près) 5'-GATGCCAATTACCTCAGGGTAG-3'
ARN 5'-GAUGCCAAUUACCUCAGGGUAG-3'

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13e. Soit la séquence d’un fragment d’ADN :

5’-TTAATATGTGCTACTTCGAACACTGTCCCAAAGGTTAGTAATT-3’
3’-AATTATACACGATGAAGCTTGTGACAGGGTTTCCAATCATTAA-5’

Quelles sont les séquences des ARN qui pourraient être transcrits à partir de ce fragment d’ADN ?
Un seul ARN ainsi obtenu peut-être traduit. Pourquoi ?
Cet ARN qui peut-être traduit est l’ARN messager codant la vasopressine (une hormone). Quelle est la séquence de la vasopressine ?
La forme active biologiquement de la vasopressine est un nanopeptide avec Cys en N-terminal. Pourquoi ?

Transcription : 1er cas

Le brin d'ADN 5' ---> 3' est non transcrit : la séquence de l'ARN messager est équivalente à cette séquence avec U qui remplace T.

ADN 5' ---> 3' : 5’-TTAATATGTGCTACTTCGAACACTGTCCCAAAGGTTAGTAATT-3’
ARN 5' ---> 3' : 5’-UUAAUAUGUGCUACUUCGAACACUGUCCCAAAGGUUAGUAAUU-3’

Dans ce cas, le brin d'ADN 3' ---> 5' est transcrit : la séquence de l'ARN messager est la séquence complémentaire, orientée 5' ---> 3' avec U qui remplace T.

ADN 3' ---> 5' : 3’-AATTATACACGATGAAGCTTGTGACAGGGTTTCCAATCATTAA-5’
ARN 5' ---> 3' : 5’-UUAAUAUGUGCUACUUCGAACACUGUCCCAAAGGUUAGUAAUU-3’

Transcription : 2ème cas

Le brin d'ADN 5' ---> 3' est transcrit :

ADN 5' ---> 3' : 5’-TTAATATGTGCTACTTCGAACACTGTCCCAAAGGTTAGTAATT-3’
ARN 3' ---> 5' : 3’-AAUUAUACACGAUGAAGCUUGUGACAGGGUUUCCAAUCAUUAA-5’ 
ARN 5' ---> 3' : 5’-AAUUACUAACCUUUGGGACAGUGUUCGAAGUAGCACAUAUUAA-3’ 

Dans ce cas, le brin d'ADN 3' ---> 5' est non transcrit :

ADN 3' ---> 5' : 3’-AATTATACACGATGAAGCTTGTGACAGGGTTTCCAATCATTAA-5’
ARN 3' ---> 5' : 3’-AAUUAUACACGAUGAAGCUUGUGACAGGGUUUCCAAUCAUUAA-5’
ARN 5' ---> 3' : 5’-AAUUACUAACCUUUGGGACAGUGUUCGAAGUAGCACAUAUUAA-3’

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Traduction

La traduction de l'ARN messager commence à un codon d'initiation AUG et se termine à un codon STOP (UAG, UGA, UAA). Ces codons ne sont présents que dans le brind'ARN issu de la transcription du brin d'ADN 3' ---> 5' :

ARN          : 5’- UU AAU AUG UGC UAC UUC GAA CAC UGU CCC AAA GGU UAG UAA UU -3’
Vasopressine :            Met Cys Tyr Phe Glu His Cys Pro Lys Gly STOP
Vasopressine :             M   C   Y   F   E   H   C   P   K   G

Vasopressine :

  • hormone peptidique synthétisée sous forme d'un précurseur (AVP : 164 acides aminés chez Homo sapiens) hydrolysé en 3 peptides : Arg-vasopressine, neurophysine 2 et copeptine.
  • il n'y a plus de Met N-terminale dans la forme mature de la vasopressine (9 acides aminés).
  • elle a un rôle anti-diurétique au niveau du rein : elle augmente la perméabilité à l'eau via l'insertion d'un canal aquaporine dans la membrane apicale.

Translate : exemple de logiciel (catégorie "Proteomics" - outils "Expasy") de traduction automatique de séquences ADN ou ARN dans les 6 phases de lecture possibles (3 phases sens 5' ---> 3' et 3 phases sens 3' ---> 5').

Coller les séquences ci-dessus pour obtenir les traductions "possibles". La phase de lecture correcte est "5'3' Frame 3":

Mode "verbeux" : N Met C Y F E H C P K G Stop Stop

 

Source de ces exercices

"Biologie cellulaire : exercices et méthodes" (2014) M. Thiry, S. Racano & P. Rigo - Editions DUNOD - ISBN : 978-2-10-070711-9

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