Exercices possible sur l’expression génétique

Exercice 1 — Identification des étapes de la transcription

Objectif pédagogique : Comprendre et identifier les étapes clés du processus de transcription de l’ADN en ARN messager.

 

Exercice 2 — Traduction de l’ARN messager en protéine

Objectif pédagogique: Analyser comment l’ARN messager est utilisé pour synthétiser une protéine.

 

Exercice 3 — Évaluation de mutations génétiques

Objectif pédagogique : Comprendre les effets possibles des mutations sur l’expression génétique et la synthèse protéique.

 

Exercice 4 — Transcription de l’ADN

Objectif pédagogique : Comprendre le processus de transcription de l’ADN en ARN.

Voici la séquence d’ADN d’un brin : 5'-ATGCGTACGTTAGC-3'

Exercice 5 — Les étapes de la traduction

Objectif pédagogique : Analyser le processus de traduction de l’ARNm en protéine en identifiant les étapes clés.

Exercice 6 — Mutations et expression génétique

Objectif pédagogique : Comprendre l’impact des mutations sur l’expression d’un gène.

 

Exercice 7 — Comprendre les étapes de la synthèse des protéines

Objectif pédagogique : Maîtriser les étapes de la transcription et de la traduction dans l’expression génétique.

 

Exercice 8 — Identifier les mutations et leurs effets

Objectif pédagogique : Comprendre les différents types de mutations génétiques et leurs répercussions possibles sur la synthèse protéique.

Séquences à utiliser :

1. Séquence d’origine : GTCAGTACG
2. Séquence mutée : GTGAGTACG
3. Séquence mutée : GTCAGTTCG
4. Séquence mutée : GTCAGACG

 

Exercice 1 de type bac — La synthèse des protéines-sujet d’entraînement

 

Vous rédigerez un exposé structuré. Vous pouvez vous appuyer sur des représentations graphiques judicieusement choisies. On attend des arguments pour illustrer l’exposé comme des expériences, des observations, des exemples …

Le document fourni est conçu comme une aide : il peut vous permettre d’illustrer votre exposé, mais son analyse n’est pas attendue.

Document d’aide : Le gène CGRP est situé sur le chromosome 11. Il s’exprime dans les cellules C de la thyroïde où il code pour une hormone, la calcitonine, intervenant dans la régulation de la calcémie (hormone hypocalcémiante) dans le sang. Il s’exprime aussi dans de nombreux neurones du système nerveux central et périphérique où il code pour un neurotransmetteur, le CGRP, assurant ainsi une communication entre neurone. La calcitonine et le CGRP sont tous deux des protéines.

 

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Corrigé exercice 1 :

1. Initiation : La transcription débute au niveau du promoteur de l’ADN, où l’ARN polymérase lie l’ADN pour commencer à transcrire l’ARN messager.
2. Élongation : L’ARN polymérase se déplace le long de l’ADN et ajoute des nucléotides complémentaires pour former le brin d’ARN.
3. Terminaison : La transcription s’arrête lorsque l’ARN polymérase atteint un site de terminaison du gène, et l’ARN messager est libéré.

Corrigé exercice 2 :

1. AUG : Méthionine (initiation)
2. GGA : Glycine
3. CUU : Leucine
4. UAC : Tyrosine
5. GGA : Glycine

Corrigé exercice 3 :

• Substitution UUG (Leucine) → UUA (Leucine) : Aucun changement d’acide aminé et donc, potentiellement, aucun impact fonctionnel sur la protéine finale car il s’agit d’une mutation silencieuse.

Corrigé exercice 4:

1. Brin matrice (complémentaire) : 3'-TACGCATGCAATCG-5'
2. ARN messager (ARNm) : 5'-AUGCGUACGUUAGC-3'

Corrigé exercice 5 :

1. Liaison de l’ARNm au ribosome : L’ARNm s’associe à la petite sous-unité du ribosome au niveau du site de démarrage (codon AUG).
2. Appariement de l’anticodon de l’ARNt au codon de l’ARNm : Chaque anticodon de l’ARNt s’associe spécifiquement à un codon sur l’ARNm selon la complémentarité des bases.
3. Formation de la liaison peptidique : Les acides aminés transportés par l’ARNt sont liés entre eux par des liaisons peptidiques grâce à l’activité catalytique de la grande sous-unité ribosomique.
4. Terminaison de la traduction : La traduction se termine lorsque le ribosome atteint un codon stop sur l’ARNm, déclenchant la libération de la chaîne polypeptidique formée.

Corrigé exercice 6 :

1. Séquence d’origine de l’ARNm : 5'-AUCCGA-3' qui donne les codons :
   • Codon de départ AUC, code pour l’isoleucine.
   • À un autre codon possible CGA, code pour l’arginine.
2. Séquence mutée de l’ARNm : 5'-AUAAGA-3'
   • Codon AUA, encore l’isoleucine.
   • Codon AGA, code pour l’arginine.

En l’occurrence, la protéine peut ne pas être affectée si la mutation n’affecte pas un site critique ou la région codante se traduit toujours par des acides aminés adéquats.

Corrigé exercice 7 :

1. Transcription :
   • L’ARN polymérase se fixe sur l’ADN et sépare les deux brins.
   • Elle utilise un brin comme matrice pour synthétiser un brin complémentaire, l’ARN messager, qui comporte des nucléotides.
   • Cet ARNm quitte le noyau et se dirige vers le cytoplasme.
2. Traduction :
   • L’ARNm s’associe au ribosome.
   • Des molécules d’ARN de transfert (ARNt) apportent des acides aminés spécifiques correspondant aux codons présents sur l’ARNm.
   • Chaque anticodon de l’ARNt s’associe à un codon sur l’ARNm selon la complémentarité.
   • Les acides aminés sont mis en place dans un ordre précis, formant ainsi une protéine.

Corrigé exercice 8 :

1. Séquence 2 (substitution) : La mutation affecte le premier codon, changeant un acide aminé. Selon sa position, elle peut modifier légèrement la fonction de la protéine si l’acide aminé est crucial.
2. Séquence 3 (addition) : Une base additionnelle provoque un décalage du cadre de lecture, entraînant une modification complète de la séquence des acides aminés, souvent rendant la protéine non fonctionnelle.
3. Séquence 4 (délétion) : La perte d’une base cause un décalage du cadre de lecture, conduisant à la formation d’une protéine dysfonctionnelle.

Correction sujet type exercice 1 bac