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Réplication semi-conservative de l'ADN : vrai ou faux, Memory, texte à trous et remets dans l'ordre

1ère › SVT › Transmission, variation et expression du patrimoine génétique. Teste tes connaissances en quelques minutes, sans inscription : la correction s'affiche à chaque réponse.

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La réplication est semi-conservative.
Révision : les 20 affirmations corrigées

  1. La réplication est semi-conservative.

    Vrai — Chaque molécule fille conserve un brin parental et gagne un brin néosynthétisé.

  2. Chaque molécule fille contient un brin ancien et un brin nouveau.

    Vrai — Le modèle semi-conservatif implique qu'après réplication chaque molécule est un hybride ancien/nouveau.

  3. La synthèse se fait dans le sens \(5'\rightarrow 3'\).

    Vrai — L'ADN polymérase ajoute des nucléotides à l'extrémité \(3'\), donc la progression est \(5'\rightarrow 3'\).

  4. Les brins d'ADN sont antiparallèles.

    Vrai — L'antiparallélisme signifie que les deux brins ont des polarités opposées, ce qui conditionne la synthèse.

  5. Les appariements sont \(\text{A}\leftrightarrow\text{T}\) et \(\text{G}\leftrightarrow\text{C}\).

    Vrai — A forme deux liaisons hydrogène avec T et G forme trois liaisons avec C, assurant la complémentarité.

  6. L'hélicase ouvre la double hélice.

    Vrai — L'hélicase sépare les deux brins pour former la fourche de réplication.

  7. La primase synthétise des amorces ARN.

    Vrai — La primase pose des amorces ARN nécessaires comme point de départ pour l'ADN polymérase.

  8. Les fragments d'Okazaki sont reliés par l'ADN ligase.

    Vrai — L'ADN ligase forme des liaisons phosphodiester entre fragments pour obtenir un brin continu.

  9. Sur le brin discontinu, la synthèse se fait par fragments d'Okazaki.

    Vrai — Le brin retardé est synthétisé en courts fragments pour respecter le sens \(5'\rightarrow 3'\).

  10. Meselson et Stahl ont utilisé \(^{15}\mathrm{N}\) puis \(^{14}\mathrm{N}\).

    Vrai — Le marquage isotopique a permis de distinguer l'ADN ancien (lourd) de l'ADN nouveau (léger) et d'observer des hybrides.

  11. La réplication conserve les deux brins parentaux ensemble.

    Faux — Le modèle conservatif laisserait les deux brins parentaux assemblés, mais l'expérience Meselson-Stahl l'a exclu.

  12. La synthèse d'ADN se fait dans le sens \(3'\rightarrow 5'\).

    Faux — Cette idée est fausse: l'ADN polymérase ajoute à l'extrémité \(3'\), donc la synthèse progresse \(5'\rightarrow 3'\).

  13. Les deux brins sont synthétisés en continu.

    Faux — Seul le brin directeur est synthétisé en continu, le brin retardé l'est de façon discontinue par fragments d'Okazaki.

  14. Les fragments d'Okazaki sont des amorces ARN.

    Faux — Les fragments d'Okazaki sont principalement d'ADN démarrant sur une amorce ARN qui sera ensuite remplacée.

  15. La primase déroule la double hélice.

    Faux — La primase synthétise des amorces ARN; c'est l'hélicase qui déroule la double hélice.

  16. L'ADN ligase synthétise les amorces ARN.

    Faux — La ligase relie les fragments d'ADN; les amorces ARN sont synthétisées par la primase.

  17. Un ADN hybride après une génération prouve le modèle conservatif.

    Faux — Un ADN hybride indique qu'une seule chaîne parentale est conservée par molécule fille, soutenant le semi-conservatif, pas le conservatif.

  18. Après deux générations, toutes les molécules sont entièrement légères.

    Faux — Après deux générations on obtient moitié molécules hybrides et moitié entièrement légères, pas toutes légères.

  19. La polarité des brins n'a pas d'effet sur la synthèse.

    Faux — La polarité impose la synthèse \(5'\rightarrow 3'\), ce qui explique l'existence d'un brin discontinu.

  20. Les protéines SSB synthétisent les nouveaux brins.

    Faux — Les SSB stabilisent les brins simples après séparation; elles ne synthétisent pas l'ADN.

Les 10 notions à retenir
Semi-conservatif
Chaque molécule fille a un brin parental et un brin nouveau.
Hélicase
Enzyme qui ouvre la double hélice en séparant les deux brins.
Primase
Synthétise des amorces ARN nécessaires au démarrage de la synthèse.
ADN polymérase
Allonge les brins nouveaux dans le sens \(5'\rightarrow 3'\).
ADN ligase
Relie les fragments d'Okazaki pour former un brin continu.
Brin directeur
Brin synthétisé en continu dans le sens \(5'\rightarrow 3'\).
Brin retardé
Brin synthétisé de façon discontinue par fragments.
Fragments d'Okazaki
Courts fragments d'ADN synthétisés sur le brin retardé.
Meselson et Stahl
Expérience montrant des molécules hybrides après une génération.
SSB
Protéines stabilisant les brins simples après séparation.
Les 15 phrases à connaître

  1. Dans la réplication semi-conservative, chaque molécule fille conserve un brin parental et gagne un brin néosynthétisé.

    Le modèle semi-conservatif signifie qu'une moitié (brin parental) est gardée et l'autre est néosynthétisée.

  2. Les bases azotées s'apparient spécifiquement; la base A s'apparie avec T.

    La complémentarité spécifique indique que A s'apparie toujours avec T par deux liaisons hydrogène.

  3. La synthèse d'ADN progresse selon la polarité \(5'\rightarrow 3'\).

    L'ADN polymérase ajoute des nucléotides à l'extrémité 3', donc la synthèse progresse \(5'\rightarrow 3'\).

  4. L'enzyme qui déroule la double hélice s'appelle helicase.

    L'helicase sépare les deux brins pour former la fourche de réplication.

  5. L'enzyme qui synthétise les amorces ARN est la primase.

    La primase fabrique de courtes amorces ARN nécessaires au démarrage de l'ADN polymérase.

  6. Le brin synthétisé en fragments courts est le brin retardé.

    Le brin retardé (lagging) est synthétisé par courts fragments d'Okazaki à cause de l'antiparallélisme.

  7. Les courts segments synthétisés sur le brin retardé sont appelés fragments d'Okazaki.

    Ces courts fragments portant le nom d'Okazaki sont ensuite reliés pour former un brin continu.

  8. Meselson et Stahl cultivèrent des bactéries avec de l'azote lourd noté \(^{15}\mathrm{N}\).

    Ils utilisèrent \(^{15}\mathrm{N}\) pour marquer l'ADN ancien et le distinguer par centrifugation.

  9. Après un tour de réplication, l'ADN observé par centrifugation était de densité intermédiaire.

    Une densité intermédiaire indique des molécules hybrides (un brin lourd, un brin léger), preuve du semi-conservatif.

  10. La proportion de molécules hybrides après \(n\) générations est \(p_n=\(2^{-(n-1)}\)\).

    La formule donnée dans le cours prédit une décroissance géométrique: \(p_n=2^{-(n-1)}\).

  11. En appliquant la formule pour \(n=3\), on obtient \(p_3=\(\frac{1}{4}\)\).

    Pour \(n=3\), \(p_3=2^{-(3-1)}=2^{-2}=\frac{1}{4}\) comme dans l'exemple du cours.

  12. Après 3 générations, la proportion d'ADN entièrement léger \(q_3\) vaut \(\frac{3}{4}\).

    On utilise \(q_3=1-p_3=1-\frac{1}{4}=\frac{3}{4}\) comme montré dans l'exemple.

  13. Les protéines SSB servent à stabiliser la fourche de réplication.

    Les SSB se fixent sur les brins simples pour les stabiliser après déroulement par l'helicase.

  14. Les amorces ARN sont remplacées ensuite par de l'ADN.

    Après synthèse des fragments, les amorces ARN sont excisées et remplacées par de l'ADN pour compléter les brins.

  15. Le modèle conservatif prédit qu'après réplication on aurait une molécule entièrement ancienne et une entièrement nouvelle.

    Le modèle conservatif (à distinguer du semi-conservatif) laisserait une molécule totalement ancienne et une totalement nouvelle.

Les 6 séries dans le bon ordre

Ranger les étapes simplifiées de la fourche de réplication dans l'ordre chronologique (du début à la fin).

  1. Ouverture de la double hélice par l'helicase
  2. Pose des amorces par la primase
  3. Allongement par l'ADN polymérase dans le sens \(5'\rightarrow 3'\)
  4. Remplacement des amorces et ligation par l'ADN ligase

L'helicase déroule la double hélice, la primase pose des amorces, la polymérase allonge et enfin la ligase relie les fragments.

Remettre dans l'ordre les étapes de l'expérience de Meselson et Stahl (du début à l'observation finale).

  1. Culture initiale avec \(^{15}\mathrm{N}\)
  2. Transfert en milieu contenant \(^{14}\mathrm{N}\)
  3. Un tour de réplication puis centrifugation et observation d'ADN hybride

Ils marquent l'ADN en \(^{15}\mathrm{N}\), passent au \(^{14}\mathrm{N}\) puis observent l'apparition d'ADN hybride après une réplication.

Ordonner les calculs pour trouver \(p_3\) et \(q_3\) à partir de la formule donnée.

  1. Appliquer \(p_n=2^{-(n-1)}\) avec \(n=3\)
  2. Calculer \(p_3=2^{-2}=\frac{1}{4}\)
  3. Trouver \(q_3=1-p_3=\frac{3}{4}\)

On applique la formule pour \(n=3\), on calcule \(p_3\) puis on obtient \(q_3\) par complément à 1.

Mettre ces acteurs dans l'ordre d'intervention au fourche de réplication, du premier au dernier.

  1. Helicase
  2. Primase
  3. ADN polymérase
  4. ADN ligase

L'helicase ouvre, la primase pose l'amorce, la polymérase allonge et la ligase relie les fragments finaux.

Ranger ces proportions \(p_n\) de molécules hybrides pour \(n=1\) à \(n=4\) du plus grand au plus petit.

  1. n=1 : \(p_1=1\)
  2. n=2 : \(p_2=\tfrac{1}{2}\)
  3. n=3 : \(p_3=\tfrac{1}{4}\)
  4. n=4 : \(p_4=\tfrac{1}{8}\)

La suite \(p_n=2^{-(n-1)}\) décroît: \(1>\tfrac{1}{2}>\tfrac{1}{4}>\tfrac{1}{8}\).

Ordonner les événements spécifiques au brin retardé (lagging) du début à la fin.

  1. Primase pose une amorce ARN
  2. ADN polymérase synthétise un fragment d'Okazaki
  3. Remplacement des amorces par de l'ADN
  4. Ligation des fragments par l'ADN ligase

Sur le brin retardé, on pose d'abord des amorces, on synthétise des fragments, puis on remplace les amorces et on lie les fragments.

Revoir le cours, les quiz et les exercices de la fiche