Exercices de génétique
Exerice 1:
Le document suivant montre un schéma d’un tissu végétal en mitose.
Exerice 2:
Le document ci-dessous montre des images de l’évolution du matériel génétique au cours de la mitose. La technique utilisée est l’électronographie à balayage.
1. Pour chaque image, donnez le nom de la phase correspondante en justifiant votre réponse.
2. Classez ces dix électronographies dans l’ordre chronologique correspondant au déroulement d’une mitose.
1. Nom des phases
a. Milieu de prophase : un seul noyau visible, matériel génétique partiellement condensé
b. Début d’anaphase : les chromatides des chromosomes commencent à se séparer et à migrer
c. Fin d’anaphase / début de télophase : formation de 2 lots de chrs aux pôles cellulaires
d. Télophase : présence de 2 noyaux avec chrs en cours de décondensation
e. Anaphase : chrs en fin de migration aux pôles cellulaires
f. Fin interphase / début prophase : un seul noyau visible, matériel génétique sous forme de chromatine
g. Métaphase : chrs alignés au milieu de la cellule
h. Fin de prophase : un noyau avec chrs condensés, répartition aléatoire
2. Ordre chronologique
f -> a -> h -> g -> b -> e -> c -> d
Exerice 3:
1. Donnez le nom des 2 étapes de la synthèse d’une protéine dans l’ordre chronologique.
2. Détrminez leur localisation.
1. a – La transcription : la synthèse d’un ARNm à partir du brin transcrit de l’ADN
b -La traduction : la synthèse d’un polypeptide à partir d’un ARNm
2. La transcription se déroule dans le noyau
La traduction se déroule dans le cytoplasme
Exerice 4:
Le document suivant montre les étapes de l’expression de l’information génétique
1. Donnez le nom des étapes 1 et 2.
2. Détrminez le nom des éléments A : B : C : D : E : X : Y : Z :
3. Précisez le rôle de l’élément D.
1) 1 : transcription ; 2 : Traduction.
2) A : ribonucléotide
B : acide aminé / méthionine
C : Protéine
D : Ribosome
E : ARN polymérase
X : double hélice ADN
Y : ARNm
Z : ARNt / anticodon
3) Ribosome : rôle de synthèse des protéines.
Exerice 5:
Chez les mammifères, la post-hypophyse élabore des hormones de nature polypeptidique : l’ocytocine qui favorise les contractions utérines.
Extrait de la séquence de bases de la portion d’ADN non transcrit pour l’ocytocine
T G C T A C A T C C A G A A C T G C C C C C T G G G C
Exerice 6:
L’insuline est une hormone protéique sécrétée par certaines cellules du pancréas et intervenant dans la régulation du taux de glucose sanguin. La molécule d’insuline est constituée de deux chaînes polypeptidiques (chaîne A qui comprend 21 acides aminés et chaîne B de 30).
Séquence de nucléotides de l’ARN messager intervenant dans la mise en place des derniers acides aminés de la chaîne B de l’insuline humaine
G G C U U C U U C U A C A C U
1. Ecrire la séquence des derniers acides aminés de la protéine.
2. Donner la séquence des bases azotées du brin d’ADN non transcrit et du brin transcrit.
1) Protéine : Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr.
2) Brin transcrit : CCGAAGAAGATGTGA
Brin non transcrit : GGCTTCTTCTACACT.
Exerice 7:
Soit la séquence des nucléotides d’un gène représentée ci-dessous :
…….TACGACCACCTCTCCACGGAC….. brin d’ADN transcrit
1. Ecrire la séquence de la protéine.
2. Sur le brin d’ADN transcrit, on remplace le nucléotide de la position 4 par un nucléotide à Adénine.
a- comment se nomme cette mutation ?
b – quelle est sa conséquence ?
c – quelle propriété du code génétique a-t-on mis en évidence ?
3. On incorpore sur le brin d’ADN transcrit un nucléotide à Thymine entre les nucléotides 6 et 7.
a – comment nomme-t-on cette mutation ?
b – quelle est sa conséquence ?
1) Protéine : Met-Leu-Val-Glu-Arg-Cys-Leu
2) Sur le brin d’ADN transcrit, on remplace le nucléotide de la position 4 par un nucléotide à Adénine.
a – Subsitution
b – Mutation silencieuse
c -Redondance
3) On incorpore sur le brin d’ADN transcrit un nucléotide à Thymine entre les nucléotides 6 et 7.
a -Addition
b -Décalage du cadre de lecture : mutation faux sens
Exerice 8:
Des levures (champignons unicellulaires) sont mises en culture dans un milieu de culture adapté. La souche de levures étudiée synthétise une substance qui leur donne une couleur rouge. C’est la conséquence de la transformation d’une molécule précurseur par une enzyme (protéine à action catalytique, codée par un gène). Après quelques jours de culture, on observe que la plupart des colonies formées sont de couleur rouge, mais certaines sont de couleur blanche.
Pour vérifier cette hypothèse, on cultive à nouveau cette souche de levures en l’exposant à un rayonnement ultraviolet. On mesure le pourcentage de colonies blanches formées au bout de quelques jours de culture en fonction de l’intensité du rayonnement (Doc 1).
Par ailleurs, on mesure le nombre de colonies blanches par rapport au nombre total, puis on calcule la fréquence d’apparition de ces colonies pour différentes longueurs d’ondes de rayonnements UV. En même temps, on détermine pour chaque longueur d’onde, la proportion du rayonnement absorbé par l’ADN et les protéines (Doc 2).
On a analysé l’ADN des levures appartenant aux 2 types de colonies. Le tableau suivant présente un extrait de sa séquence pour chacune des colonies :
2. En exploitant les documents 1 et 2, décrivez et expliquez l’effet du rayonnement ultraviolet sur les levures.
3. En exploitant le document 3, comparez les extraits de séquence des deux molécules d’ADN.
4. Précisez l’effet du rayonnement UV sur les levures et expliquez l’apparition de colonies blanches en l’absence de rayonnement.
2°) Doc 1 : on observe que le pourcentage de colonies blanches augmente avec l’intensité du rayonnement : à 1 U.A. ; il y a 2 % de levures alors qu’à 4 U.A., il y en a 12 %.
Doc 2 : la quantité de levures blanches est maximale pour un rayonnement de 260 nm où le nombre de levures blanches atteint presque 10 pour 10000.
On constate par ailleurs (Doc 2) que l’absorption des UV par l’ADN est maximale pour cette même longueur d’onde, ce qui n’est pas le cas pour les protéines (pic d’absorption à 280 nm).
On en déduit que les UV modifient la couleur des levures en agissant sur leur ADN.
3°) La comparaison des deux extraits de séquence de l’ADN montre une mutation par substitution d’un nucléotide à T par un nucléotide à G en position 8 chez les levures de couleur blanche.
4°) Il s’agit donc d’une mutation provoquée par les UV. Elle se traduit par un changement de couleur de la colonie. Cette mutation affecte le gène contrôlant la couleur. Elle porte vraisemblablement sur le gène de l’enzyme impliquée dans la transformation du précurseur en substance rouge.
Le même type de mutation peut se produire spontanément ce qui explique l’apparition de colonies blanches en absence de rayonnement.
Exerice 9:
L’hémochromatose héréditaire est une maladie due à une anomalie dans l’absorption intestinale du fer. La maladie se manifeste après 40 ans sous forme de complications hépatiques, cardiaques, cutanées, articulaires et endocriniennes. Cette maladie est liée à une protéine, appelée « Hépcidine », secrétée par le foie dans le sang. Cette protéine régule l’absorption du fer au niveau des intestins.
L’analyse du sang chez deux individus, l’un sain et l’autre atteint de cette maladie, a donné les résultats présentés dans le document 1.
- La synthèse de l’Hépcidine est contrôlée par un gène localisé sur le chromosome 6. Ce gène existe sous deux formes allèliques: l’allèle responsable de la synthèse de l’Hépcidine normale et l’allèle responsable de la synthèse de l’Hépcidine anormale.
Le document 2 présente un fragment du brin d’ADN transcrit pour chacun des deux allèles responsables de la synthèse de l’Hépcidine chez un individu sain et chez un individu malade.
Le document 3 présente un extrait du tableau du code génétique.
1. En exploitant le document 1, Comparez la quantité du fer absorbée et celle emmagasinée dans les organes entre l’individu sain et l’individu atteint et montrez l’existence d’une relation protéine – caractère.
2. En vous basant sur les documents 2 et 3, déterminez la séquence de l’ARNm et celle de la chaîne peptidique qui correspondent aux deux allèles du gène étudié, puis montrez l’existence d’une relation gène – protéine.
Comparaison :
– La quantité du fer absorbée au niveau intestinal chez l’individu malade est supérieure à celle absorbée chez l’individu sain
– La quantité du fer emmagasinée dans les organes chez l’individu malade est supérieure à celle emmagasinée chez l’individu sain
Mise en évidence de la relation protéine-caractère:
En présence d’une Hépcidine anormale, la quantité du fer absorbée au niveau intestinal et celle emmagasinée dans les organes sont très importantes ce qui est à l’origine des différents symptômes caractéristiques de la maladie
Chez l’individu sain :
Séquence d’ARNm : UAU GCA CGG UCC ACC
Séquence peptidique : Tyr – Ala – Arg – Ser – Thr
Chez l’individu malade :
Séquence d’ARNm : UAU GCA UGG UCC ACC
Séquence peptidique : Tyr – Ala – Trp – Ser – Thr
Mise en évidence de la relation gène protéine:
– Mutation au niveau de l’ADN par substitution du nucléotide 1066 (G) par le nucléotide (A) →remplacement de l’acide aminé Arg par l’acide aminé Trp au niveau de la séquence peptidique → Hépcidine anormal
Exerice 10:
Les figures du document ci-dessous représentent certaines phases d’un phénomène biologique chez une cellule animale dont la formule chromosomique est 2n = 4.
1. Identifiez, en justifiant votre réponse, les phases représentées par le document précédent et déduisez le phénomène biologique étudié.
2. Réalisez le schéma de la deuxième possibilité de la disposition des chromosomes de la phase représentée par la figure b du document précédent. Déduisez le nom du phénomène responsable des deux possibilités en indiquant son effet sur la transmission de l’information génétique.
1. figure a : prophase I → formation des tétrades.
– figure b : anaphase I→ migration polaire des chromosomes sans clivage des centromères.
– figure c : anaphase II → migration polaire après clivage des centromères.
– figure d : métaphase II → plaque équatoriale constituée de n chromosomes formés de deux chromatides.
– le phénomène étudié : la méiose.
2. schéma de la deuxième possibilité de l’anaphase I.
-le phénomène responsable des deux possibilités : la ségrégation indépendante des allèles (brassage interchromosomique) qui aboutit à la diversification de l’information génétique des cellules filles (gamètes) issues de la méiose.
1 – Objectif Bac, Première S, Hachette
2 – Didier SVT première S programme 2001