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Spécialité SVT 1ʳᵉ

Ressources · 1ʳᵉ · Spécialité SVT

Fiche de révision : Réplication de l'ADN et mutations

Chromatide et molécule d’ADN, longueur de l’ADN d’un chromosome et d’une cellule ; réplication semi-conservative pendant la phase S, ADN polymérase et brin complémentaire ; expérience de Meselson et Stahl ; origines, yeux et fourches de réplication ; vitesse et durée de la réplication chez une bactérie et chez l’être humain ; PCR et nombre de copies.

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benprofparticulier.frSpécialité SVT · Première

Réplication de l’ADN : un mécanisme semi-conservatif

Fiche méthode

(SVT 1ʳᵉ spécialité · Transmission, variation et expression du patrimoine génétique · La réplication de l’ADN)

La démarche face à un document sur la réplication

1. Je repère l’échelle : chromosome et chromatides, molécule d’ADN, brins, nucléotides ; et ce qui est mesuré (bandes, longueurs, durées, copies).

2. Je prévois ce que donnerait chaque hypothèse (modèle conservatif, semi-conservatif, dispersif ; une ou plusieurs origines).

3. Je calcule dans les mêmes unités : paires × 0,34 nm, 2n molécules, durée = (longueur ÷ 2) ÷ vitesse, N₀ × 2n copies.

4. Je conclus avec le vocabulaire exact : matrice, ADN polymérase, complémentaire, antiparallèle, semi-conservative, origine, œil, fourche, amorce.

La clé chaque molécule fille garde un brin de la molécule mère et reçoit un brin neuf complémentaire : la séquence est conservée.

Cas 1 · Calculer une longueur d’ADN et la comparer

Réflexe — une chromatide = une molécule ; longueur = paires × 0,34 nm ; je convertis avant de comparer.

Exemple. Le chromosome 10 compte environ 1,34 × 10⁸ paires. Quelle longueur d’ADN dans un chromosome 10 à deux chromatides ?

Une molécule : 1,34 × 10⁸ × 0,34 = 4,556 × 10⁷ nm ≈ 4,6 cm.

Deux chromatides, deux molécules : environ 9,1 cm.

Attention — multiplier les paires, pas les nucléotides des deux brins ; et compter deux molécules après la phase S.

Cas 2 · Écrire le brin neuf et compter les nucléotides

Réflexe — complémentaire (A↔T, G↔C) et antiparallèle (j’inverse 5’ et 3’) ; chaque paire A–T donne un A et un T neufs.

Exemple. Brin matrice 5’-CAGGTA-3’.

Brin neuf : 3’-GTCCAT-5’, soit 5’-TACCTG-3’ écrit de 5’ vers 3’.

Attention — recopier la séquence complémentaire sans inverser l’orientation donne un brin parallèle, impossible.

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Cas 3 · Exploiter l’expérience de Meselson et Stahl

Réflexe — 2ⁿ molécules par molécule de départ ; semi-conservatif : toujours 2 hybrides ; je confronte chaque modèle au résultat.

Exemple. 9 réplications en ¹⁴N à partir d’une molécule ¹⁵N/¹⁵N.

2⁹ = 512 molécules : 2 hybrides et 510 légères.

Conservatif : 1 lourde, 511 légères, aucune intermédiaire.

Attention — une seule bande intermédiaire à la génération 1 rejette seulement le modèle conservatif.

Cas 4 · Lire une image d’ADN en cours de réplication

Réflexe — un œil = une origine au centre et deux fourches aux bords ; taille de l’œil ÷ 0,34 nm = paires copiées.

Exemple. Un œil de 0,68 µm de long sur une molécule d’eucaryote.

680 nm ÷ 0,34 = 2 000 paires copiées, soit 1 000 par fourche si l’origine est au milieu.

Attention — deux fourches par œil : le nombre de fourches est le double du nombre d’yeux séparés.

Cas 5 · Calculer une durée de réplication ou un nombre d’origines

Réflexe — durée = (longueur ÷ 2) ÷ vitesse ; origines minimales = longueur ÷ (2 × vitesse × durée), arrondi au-dessus.

Exemple. Un chromosome bactérien de 3,0 × 10⁶ paires, une origine, fourches à 750 nucléotides par seconde.

Chaque fourche copie 1,5 × 10⁶ nucléotides : 1,5 × 10⁶ ÷ 750 = 2 000 s, soit environ 33 min.

Attention — secondes, minutes, heures : une seule unité dans tout le calcul.

Cas 6 · Calculer un programme de PCR

Réflexe — copies = N₀ × 2ⁿ ; durée = étapes fixes + n × cycle ; 2¹⁰ ≈ 10³ sans calculatrice.

Exemple. 8 copies au départ, 15 cycles de 95 °C 20 s, 60 °C 20 s, 72 °C 50 s.

Copies : 8 × 2¹⁵ = 2³ × 2¹⁵ = 2¹⁸ = 262 144.

Durée des cycles : 15 × 90 s = 1 350 s = 22,5 min.

Attention — le nombre de copies double à chaque cycle : × 2ⁿ, jamais × 2n.

Les pièges à éviter

  • Écrire qu’un chromosome à deux chromatides contient une seule molécule d’ADN.
  • Croire qu’un brin d’une molécule fille est à moitié ancien : c’est le modèle dispersif.
  • Oublier d’inverser 5’ et 3’ en écrivant le brin complémentaire.
  • Conclure au modèle semi-conservatif dès la génération 1 de Meselson et Stahl.
  • Oublier les deux fourches d’une origine, ou arrondir un nombre minimal d’origines vers le bas.
  • Calculer N₀ × 2n au lieu de N₀ × 2ⁿ copies après n cycles de PCR.

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À propos de cette page
Cette fiche méthode donne une démarche en quatre temps face à un document sur la réplication, puis un exemple corrigé par cas : longueur d’ADN d’un chromosome à deux chromatides, brin complémentaire, prévisions de Meselson et Stahl, lecture d’un œil de réplication, durée de copie d’un chromosome bactérien, nombre de copies d’une PCR. Elle finit par six pièges fréquents.
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