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1 UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE HOUARI BOUMEDIENE. FACULTE DES S

1 UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE HOUARI BOUMEDIENE. FACULTE DES SCIENCES BIOLOGIQUES TD de G E N E T I Q U E EXERCICES D'APPLICATION DU COURS DE GENETIQUE DEUXIEME ANNEE SNV ET TCB 2 MATERIEL GENETIQUE EXERCICE 1 L'analyse en bases azotées de l'ADN provenant de divers organismes a donné les pourcentages regroupés dans le tableau ci-après : Organismes Bases azotées Adénine Thymine Guanine Cytosine Homme 31.0 31,5 19,1 18,4 Saumon 29,7 29,1 20,8 20,4 Criquet 29,3 29,3 20,5 20,7 Bactériophage T2 32,8 32,8 18,2 16,6 Bacille de la tuberculose 16,1 14,8 34,9 35,4 1) Interprétez ces résultats. Quelle relation simple existe-t-il entre les différentes bases de chaque organisme ? 2) Quelle hypothèse concernant la structure de l'ADN pouvez-vous déduire de cette relation ? EXERCICE 2 Les rapports des quantités de bases de l'ADN des mêmes espèces étudiées dans l'exercice N°1 sont donnés dans le tableau ci-après : Rapports Espèces A+G (1) C+T A+T (2) G+C Homme 1,004 1,67 Saumon 1,02 1,43 Criquet 0,996 1,42 Bactériophage T2 1,03 1,896 Bacille de la tuberculose 1,0159 0,440 1) Quels renseignements tirez-vous du rapport (1) ? 2) Même question pour le rapport (2) ? 3) Quelles conclusions tirez-vous de ces renseignements ? 4) Que pouvez-vous déduire, si le rapport (2) pour un ADN donné est égal à 1 ? 5) Expliquez dans quel cas les 2 rapports peuvent être égaux entre eux pour un ADN bicaténaire donné ? EXERCICE 3 Le rapport A+T dans un brin simple d'une molécule de l'ADN est de 0,2. G+C A) Quel est le rapport A+T du brin complémentaire ? G+C B) Si le rapport A+G est de 0,2 ; quelle sera la valeur de ce rapport dans la chaîne complémentaire ? T+C C) Quel est le rapport A+G dans la double chaîne de l'ADN de A et B ? T+C 3 EXERCICE 4 On connait le virus ϕX174. On extrait de l'ADN de ce virus et on le compare à celui des Mammifères. On se demande, en effet, si on n'est pas en présence d'un ADN à un seul brin (ADN monocaténaire). A l'analyse, l'ADN viral présente une composition en bases comprenant : 32% de cytosine, 29% d'adénine, 22% de thymine et 17% de guanine. 1) En quoi cette composition est-elle inhabituelle quand on la compare à celle de l'ADN d'un Mammifère ? 2) Cet ADN P1 est utilisé comme matrice pour la synthèse d'ADN in vitro. Le produit synthétisé P2 a la composition suivante : 17% de cytosine, 22% d'adénine, 29% de thymine et 32% de guanine. Quelle relation existe-t-il entre la composition de P1 et celle de P2 ? 3) On fait la même expérience avec un ADN de Mammifère P'1 que l'on fait répliquer comme dans l'expérience précédente. Que peut-on dire des compositions de P'1 et P'2 nouvel ADN formé ? 4) L'ADN du virus est-il formé d'un brin ou de deux ? Exposez vos arguments. 5) Dans une même molécule d'ADN bicaténaire, chacun des deux brins complémentaires véhiculeraient-ils la même information biologique ? EXERCICE 5 On a isolé de l'ADN "A" à partir de virions d'un type viral déterminé. Sa composition en bases a été mesurée à 1% près. On a mesuré de la même manière la composition en bases d'un ADN "B" d'origine inconnue. A G C T ADN "A" 21 29 28 22 ADN "B" 25 24 18 33 1) Que vous suggère la composition en bases de l'ADN A ? Pourquoi ? 2) Même question pour l'ADN B. Des solutions d'ADN "A" et "B" sont soumises à un chauffage progressif. On mesure pendant ce chauffage l'absorption à 260 nm de ces solutions. Les résultats sont indiqués dans la figure1. On soumet ensuite ces mêmes solutions à un refroidissement progressif (Figure2). Les courbes A et B s'appliquent respectivement à l'ADN "A" et "B". Absorption (260nm) absorption (260nm) A B B A 40 60 80 100 θ en °C 100 80 60 40 θ en °C Figure 1 Figure 2. 1) Interprétez la courbe A dans la figure 1 puis la figure 2. 2) Le profil de la courbe B peut-il vous aider à interprétez les résultats relatifs au % de bases de l'ADN B ? Commentez. EXERCICE 6 La quantité d'ADN contenue dans les cellules de la carpe a été déterminée selon les techniques suivantes : 1° Technique : L'ADN a été chimiquement extrait d'une masse M de matériel en utilisant une méthode quantitative. D'une part, le nombre de cellules constituant la masse M a été déterminée soit par mesure de sections cellulaires sur des coupes de tissu observées au microscope optique (dans le cas du foie) soit directement à l'hématimètre sur une fraction aliquote (dans le cas des érythrocytes et des spermatozoïdes). Les résultats sont les suivants : Foie : Expérience 1 : 4,2 x 108 cellules 1,38 mg ADN Expérience 2 : 8,6 x 108 cellules 2,80 mg ADN 4 Expérience 3 : 6,9 x 108 cellules 2,28 mg ADN. Erythrocytes : Expérience 1 : 5,5 x 108 cellules 1,87 mg ADN Expérience 2 : 7,6 x 108 cellules 2,58 mg ADN Spermatozoïdes : Expérience 1 : 7,1 x 108 cellules 1,16 mg ADN Expérience 2 : 12,6 x 108 cellules 2,05 mg ADN. 2° Technique : Les tissus ou cellules ont été fixés et colorés au Feulgen. La coloration des noyaux a été quantifiée par microphotométrie et les quantités d'ADN calculées au moyen d'une table de correspondance Coloration = f (quantité d'ADN). Les valeurs ci-dessous sont une moyenne établie sur 100 noyaux. Foie : Expérience 1 : ADN = 3,2 x 10-12 g/noyau Expérience 2 : ADN = 3,3 x 10-12 g/noyau . Erythrocytes : Expérience 1 : ADN = 3,45 x 10-12 g/noyau Expérience 2 : ADN = 3,35 x 10-12 g/noyau. 3° Technique : Les cellules du foie ont été séparés les unes des autres par dilacération. Des préparations par écrasement ont été réalisées à partir de ces cellules et à partir d'érythrocytes. L'ADN nucléaire a été estimé par microphotométrie d'absorption ultraviolette (λ =2600Ả). Les résultats sont les suivants : Foie : Expérience 1 : ADN = 3,3 x 10-12 g/noyau Expérience 2 : ADN = 3,3 x 10-12 g/noyau. Erythrocytes : Expérience 1 : ADN = 3,4 x 10-12 g/noyau. Expérience 2 : ADN = 3,5 x 10-12 g/noyau. 1) Que peut-on dire de la fiabilité des techniques utilisées ? 2) Ces résultats sont-ils compatibles avec le fait que l'ADN constitue le matériel génétique ? 3) Quelle précision apportent-ils quant à la localisation cellulaire? 4) Dans un tissu embryonnaire de carpe, des dosages de l'ADN cellulaire ont conduit à des quantités légèrement supérieures à celles trouvées ici. Pensez-vous que ce résultat soit en contradiction avec la constance de la quantité d'ADN/cellule ? Pourquoi ? EXERCICE 7 Meselson et Stahl ont mis au point une technique d'obtention du gradient de densité par centrifugation à grande vitesse (ultracentrifugation différentielle). Cette technique permet de séparer des ADN de densité très légèrement différente: par exemple, des ADN contenant des atomes d'azote lourd 15 N peuvent être séparés des ADN analogues contenant des atomes d'azote normal(léger) 14N. 1°) Des bactéries sont cultivées dans un milieu de culture dont la source d'azote contient uniquement de l'azote lourd 15 N. L'ADN est extrait de ces bactéries placées dans un tube à centrifugation et centrifugées pendant 24 heures avec une accélération de 100000 g. L'aspect du tube en fin de centrifugation est celui de la figure 1. La bande sombre correspond dans le gradient de densité qui s'est établi (de 1,69 à 1,74) un ADN de densité 1,724. 2°) Des bactéries de la même espèce cultivées dans un milieu dont la source d'azote contient uniquement de l'azote normal 14N et dont l'ADN est centrifugé donnent le résultat représenté par la figure 2. 3°) L'ADN est extrait de bactéries cultivées dans un milieu contenant 15N, puis placées au début de l'expérience dans un milieu contenant 14N. Ces bactéries sont cultivées dans des conditions provoquant la synchronisation des divisions. L'aspect des tubes à centrifugation est donné par la figure 3. a. indique le début de l'expérience. b. indique la fin de la 1° division. c. indique la fin de la 2° division. 5 Interprétez les résultats des 3 types d'observations, sachant que, pour chaque centrifugation, on a placé dans le tube la même quantité d'ADN; imaginez les schémas de la molécule d'ADN traduisant cette interprétation. Extrémité centripète 1,69 Augmentation de la densité de la 1,71 1,71 solution de CsCl 1,717 1,717 1,724 1,724 1,74 Extrémité centrifuge (a) (b) (c) Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 EXERCICE 8 On réalise au laboratoire les deux expériences suivantes : Expérience I : Avec un ADN portant des amorces 3'OH. On peut synthétiser des quantités d'ADN 50 fois supérieures à la quantité de matrice introduite. Expérience II : Si on réplique un ADN lourd (marqué par l'azote 15) en milieu léger (14N), on ne retrouve pas d'ADN léger même après deux dédoublements, par contre, en gradient alcalin (c'est à dire dans un milieu où les conditions uploads/s3/2-version-tdgenetique-2-annee.pdf