BCPST-Véto 1 – Vendredi 2 juin 2007 - Devoir n°9 – Durée 3h30 ...
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<strong>BCPST</strong>-<strong>Véto</strong> 1 <strong>–</strong> <strong>Vendredi</strong> 2 <strong>juin</strong> <strong>2007</strong> - <strong>Devoir</strong> <strong>n°9</strong> <strong>–</strong> <strong>Durée</strong> <strong>3h30</strong><br />
Épreuve de type A : Sujet de synthèse<br />
Les polymérases et leur intervention au cours de la réplication et de la transcription de l'ADN<br />
Les polymérases d'origine virale ne sont pas attendues.<br />
Corrigé du devoir <strong>n°9</strong> <strong>–</strong> 2 <strong>juin</strong> <strong>2007</strong> <strong>–</strong> Partie de type A noté sur 100 *=1 pt<br />
Introduction<br />
Présentation générale du sujet<br />
Présentation de l'ADN, support de l'information génétique.<br />
Définition de la réplication et place dans le cycle cellulaire.<br />
Définition et rôle de la transcription.<br />
Notion d'enzyme.<br />
Présentation du plan<br />
I. l'intervention des polymérases à l'échelle moléculaire<br />
A. L'activité catalytique des polymérases : l'élongation d'une chaîne polynucléotidique<br />
A partir de nucléosides triphosphates<br />
schéma d'un nucléoside triphosphate<br />
Dans les sens 5'3'<br />
brins orientés sur un schéma<br />
Par établissement d'une liaison ester en récupérant l'énergie de la liaison phosphate.<br />
Schéma<br />
Énergie récupérée pour estérification et pour processivité<br />
En respectant la complémentarité des bases et l'antiparallèlisme avec le brin matrice ou transcrit<br />
liaison faibles entre bases complémentaires / schémas /5'3' face à 3'5'<br />
L'intervention de Mg2+ , cation activateur<br />
B. Les particularités des ARN et ADN polymérases<br />
Nécessité ou non d'une amorce<br />
Amorce d'ARN (ext.3' OH libre) pour ADNpol., mise en place d'un nucléoside triphophate pour ARN pol.<br />
Différences entre les nucléosides triphosphates polymérisés.<br />
Bases U /T, ribose/ désoxyribose<br />
II. L'intervention des ADN (et ARN) polymérases lors de la réplication<br />
A. Les observations mettant en évidence les caractéristiques générales de l'activité des polymérases chez les<br />
procaryotes et les eucaryotes<br />
Une localisation différentes de la réplication et donc des enzymes<br />
procaryote association au mésosome lié à membrane (schéma) /euc. dans le noyau<br />
Intervention au niveau de fourches de réplication, extrémités des yeux de réplication<br />
un oeil( proc), plusieurs (euc.) /schéma proc. euc./ progression de part et d'autre symétrique /<br />
Une activité en continu ou non selon les branches de la fourche<br />
schéma montrant fragments d'Okazaki / longueur des fragments 1000 à 2000n. proc et 100 à 200n chez euc.<br />
Réplication à vitesse différentes<br />
1000 pdb.s-1 pour les proc.=> 40 min pour E.Coli, 100 chez les euc;<br />
B. Une mise en place conditionnée par une phase d'amorçage<br />
Un amorçage en un ou plusieurs sites en fonction de l'existence d'une ou plusieurs origines de réplication<br />
exemple du site OriC chez E.Coli<br />
un seul site également pour ADN des organites semi-autonomes<br />
plusieurs sites chez les eucaryotes<br />
Un déroulement de l'ADN et un étirement par des enzymes<br />
action des ssb et hélicases /schéma<br />
La synthèse des amorces par une ARN polymérase = primase<br />
schéma<br />
La mise en place de l'ADN polymérase III<br />
sous-unités β permettant fixation sur ADN<br />
schéma<br />
C. Le déroulement de la réplication avec intervention de plusieurs ADN polymérases chez les bactéries<br />
Un complexe holoenzyme polymérase III relié au mésosome chez les bactéries<br />
schéma<br />
L'intervention de l'ADN polymérase I pour remplacer les amorces d'ARN<br />
schéma / nécessité d'un ligase<br />
Une correction des erreurs grâce à l'activité exonucléasique des ADN polymérases<br />
taux d'erreur = 10 - 6 / due à tautomères /site particulier /schéma / efficacité 99%<br />
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La mise en action de polymérases lors des corrections des mésappariements contrôlés par un brin<br />
déformations de l'hélice / reconnaissance du brin néosynthétisé / efficacité => mutation = 10 -9 ***<br />
III. L'intervention des ARN polymérases lors de la transcription<br />
A. Les observations mettant en évidence les sites d'intervention des ARN polymérases<br />
Chez les procaryotes l'observation de figures en « arbre de Noël »<br />
la transcription simultanée d'un gène par plusieurs ARN pol / schéma<br />
Chez les eucaryotes,<br />
le cas particulier des chromosomes polyténiques /schéma d'une boucle de chromatine avec ARN encours de synthèse<br />
ou image montrant les transcrits de préARNm avec splicéosomes sur une molécule d'ADN<br />
La localisation particulière au niveau de l'euchromatine et les nucléoles chez les eucaryotes<br />
B. Une fixation déterminée par l'existence de promoteurs<br />
Les promoteurs, des séquences consensus situés en amont du gène<br />
chez les procaryotes, 2 séquences consensus / schéma<br />
chez les eucaryotes, boîte TATA / schéma<br />
Déterminant le brin à transcrire<br />
promoteurs sur les deux brins (fonction des gènes chez les procaryotes)/ schéma<br />
un seul promoteur par brin pour les ADN des organites semi-autonomes<br />
toujours sur le même brin chez les eucaryotes = un seul des brins est transcrit<br />
Déterminant le site de début de la transcription<br />
Reconnu par une ARN polymérase associée à des facteurs d'initiation<br />
procaryotes : facteur sigma / schéma / ouverture du double brin<br />
eucaryotes : facteurs généraux de la transcription / schéma /nécessité de facteurs activateurs<br />
C. Une régulation intervenant dans la fixation de la polymérase<br />
Fixation autorisée ou non par l'intervention ou non d'un répresseur sur un opérateur chez les procaryotes<br />
exemple de l'opéron lactose : en absence de lactose, blocage par répresseur de l'opérateur / schéma<br />
notion de gène inductible<br />
exemple de l'opéron tryptophane : gène répressible par le tryptophane<br />
Fixation autorisée par des interventions d'activateurs (ou de répresseurs) agissant sur l'état de condensation de la<br />
chromatine chez les eucaryotes<br />
schéma montrant activation du complexe de remodelage et décondensation<br />
schéma montrant l'activation des histones acétylases (cas des répresseurs activant les désacétylases)<br />
D. Une régulation intervenant au niveau de la mise en action<br />
Démarrage de la transcription grâce à une activation chez les procayotes<br />
en présence de lactose et absence de glucose , activation par protéine CAP-AMPc<br />
Par des interventions d'activateurs (ou de répresseurs) sur le complexe de préamorçage chez les eucaryotes<br />
existence de séquences régulatrices = amplificateurs (ou atténuateurs) / fixation d'activateurs (ou de répresseurs)<br />
rôle intégrateur du complexe médiateur multiprotéique / schéma<br />
E. Le déroulement de la transcription et la libération de l'ARN synthéthisé<br />
L'organisation fonctionnelle d'une ARN polymérase<br />
un seul type 4 sous-unités / 3 types ARNpolI (ARN)II (ARNm)III (ARN5S et ARNsn et autres petits ARN), 10 sous<br />
unités pour polII eucaryotes<br />
Schéma (exemple de la polymérase bactérienne) montrant ouverture du double brin par activité intégrée de l'ARN<br />
polymérase / tunnel des ribo nucléosides triphosphates / courte double hélice ADN-ARN/....<br />
vitesse 50 à 100n.s-1 / 20 n.s-1 pour la polymérase eucaryote<br />
Les erreurs de transcription et leurs conséquences<br />
possibilité de « marche » arrière et de correction du dernier nucléotide / taux d'erreur 10-4 > ADN pol mais peu de csq.<br />
La dissociation de l'ARN polymérase de l'ADN en fin de transcription<br />
séquence symétrique + paires AT (A-U/ A-T) => séparation facilitée<br />
facteur rho pour certains procaryotes<br />
Conclusion<br />
Bilan :<br />
Beaucoup de points communs entre les fonctionnements deux enzymes<br />
Régulation de la transcription importante pour la différenciation cellulaire conditionnée par des facteurs externes et internes à<br />
la cellule.<br />
C'est le cas aussi de la régulation de la réplication située en amont de l'intervention de l'ADN polymérase.<br />
Ouverture :<br />
Intervention de polymérases aussi lors des processus de conservation de l'ADN (lors des réparations des séquences modifiées<br />
lors du stockage)<br />
Existence d'autres polymérases d'origine virale : ARN polymérase - ARN dépendantes et ADN polymérase - ARN<br />
dépendantes.<br />
Utilisation d'une polymérase particulière = Taq pol. pour la PCR, technique clef dans l'étude et les manipulations du génome<br />
Plan,<br />
qualité des transitions<br />
soin apporté à la présentation<br />
et à la rédaction et à l'orthographe<br />
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