Ressources · 1ʳᵉ · Spécialité SVT
Réplication de l’ADN : un mécanisme semi-conservatif
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.
À propos de cette page
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Au cours de la réplication semi-conservative, chaque molécule d’ADN fille contient…
- A. deux brins entièrement nouveaux
- B. deux brins mêlant ancien et neuf
- C. un brin ancien et un brin nouveau
- D. les deux brins de la molécule mère
Réponse
C. un brin ancien et un brin nouveau — Chaque brin de la molécule mère sert de matrice et reste associé au brin neuf synthétisé en face de lui.
L’enzyme qui assemble le nouveau brin d’ADN lors de la réplication est…
- A. l’ADN polymérase
- B. l’ARN polymérase
- C. une enzyme digestive
- D. une protéase cellulaire
Réponse
A. l’ADN polymérase — L’ADN polymérase ajoute un à un les nucléotides complémentaires de ceux du brin matrice.
Face à un nucléotide à guanine (G) du brin matrice, l’ADN polymérase place un nucléotide à…
- A. adénine (A)
- B. thymine (T)
- C. guanine (G)
- D. cytosine (C)
Réponse
D. cytosine (C) — La complémentarité des bases associe G à C et A à T.
La réplication de l’ADN a lieu…
- A. pendant la séparation des chromatides
- B. pendant la phase S de l’interphase
- C. pendant la fécondation
- D. pendant la phase G1 du cycle
Réponse
B. pendant la phase S de l’interphase — L’ADN est copié pendant la phase S, avant la division : les chromosomes ont ensuite deux chromatides.
Une chromatide contient…
- A. deux molécules d’ADN
- B. la moitié d’une molécule d’ADN
- C. une seule molécule d’ADN
- D. tous les chromosomes de la cellule
Réponse
C. une seule molécule d’ADN — Chaque chromatide est une longue molécule d’ADN associée à des protéines ; un chromosome à deux chromatides en contient deux.
Pour rendre l’ADN « lourd », Meselson et Stahl ont utilisé…
- A. du carbone 14
- B. de l’azote 14
- C. de l’oxygène 18
- D. de l’azote 15
Réponse
D. de l’azote 15 — Les bactéries cultivées sur azote ¹⁵N l’incorporent dans leurs nucléotides ; l’azote ¹⁴N est l’azote léger ordinaire.
Sur une image d’ADN en cours de copie, les deux bords d’un œil de réplication sont…
- A. deux fourches de réplication
- B. deux origines de réplication
- C. deux amorces de la polymérase
- D. les deux chromatides sœurs
Réponse
A. deux fourches de réplication — L’origine est au centre de l’œil ; ses deux bords sont les fourches, qui s’éloignent l’une de l’autre.
Le chromosome d’une bactérie comme E. coli est…
- A. linéaire, avec de nombreuses origines
- B. circulaire, avec une seule origine
- C. circulaire, sans aucune origine
- D. linéaire, avec une seule origine
Réponse
B. circulaire, avec une seule origine — Un chromosome circulaire copié à partir d’une origine unique, par deux fourches : d’où la forme en θ.
La PCR permet de…
- A. lire la séquence d’une protéine
- B. couper l’ADN en petits fragments
- C. séparer les chromosomes d’une cellule en division
- D. copier en grand nombre un segment d’ADN
Réponse
D. copier en grand nombre un segment d’ADN — Elle reproduit la réplication dans un tube, cycle après cycle, pour obtenir de très nombreuses copies d’un segment choisi.
En PCR, on utilise la Taq polymérase parce qu’elle…
- A. copie l’ADN sans aucune matrice
- B. fabrique elle-même les amorces
- C. résiste aux températures élevées
- D. agit seulement à 37 °C
Réponse
C. résiste aux températures élevées — Tirée d’une bactérie des sources chaudes, elle n’est pas détruite par les passages répétés à 95 °C.
Par rapport à sa matrice, le brin neuf est…
- A. complémentaire et antiparallèle
- B. identique et parallèle
- C. complémentaire et parallèle
- D. identique et antiparallèle
Réponse
A. complémentaire et antiparallèle — A face à T, G face à C, et orienté en sens inverse : face à 3’→5’, le brin neuf va de 5’ vers 3’.
La réaction de Feulgen, mise au point en 1 924, a montré que…
- A. l’ADN est formé de deux brins
- B. l’ADN se trouve dans les chromosomes
- C. la réplication est semi-conservative
- D. les chromosomes sont faits d’ARN
Réponse
B. l’ADN se trouve dans les chromosomes — Cette coloration spécifique de l’ADN colore les chromosomes : l’ADN en est un constituant. La double hélice date de 1 953, Meselson et Stahl de 1 958.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Un brin matrice a pour séquence 3’-AGCTTG-5’. Le brin néosynthétisé est…
- A. 5’-AGCTTG-3’
- B. 5’-TCGAAC-3’
- C. 5’-CAAGCT-3’
- D. 3’-AGCTTG-5’
Réponse
B. 5’-TCGAAC-3’ — Base complémentaire de chaque nucléotide (C→G, G→C, T→A, A→T) ; le brin neuf est antiparallèle, orienté 5’ → 3’ face à 3’ → 5’.
Une molécule d’ADN ¹⁵N/¹⁵N est répliquée 8 fois en milieu ¹⁴N (modèle semi-conservatif). Nombre de molécules légères :
- A. 256
- B. 128
- C. 2
- D. 254
Réponse
D. 254 — 2⁸ = 256 molécules, dont 2 hybrides qui gardent chacune un brin lourd d’origine : 256 − 2 = 254 légères.
Un chromosome bactérien de 3,6 × 10⁶ paires est répliqué à partir d’une origine, par deux fourches à 600 nucléotides par seconde. Durée :
- A. 50 min
- B. 100 min
- C. 25 min
- D. 3 000 min
Réponse
A. 50 min — Chaque fourche copie 1,8 × 10⁶ nucléotides en 1,8 × 10⁶ ÷ 600 = 3 000 s, soit 50 min.
Une molécule d’ADN de 1,5 × 10⁸ paires mesure environ…
- A. 10,2 cm
- B. 0,51 cm
- C. 5,1 cm
- D. 51 cm
Réponse
C. 5,1 cm — 1,5 × 10⁸ × 0,34 = 5,1 × 10⁷ nm = 51 mm = 5,1 cm. 10,2 cm compterait les nucléotides des deux brins.
Une cellule à 2n = 8 chromosomes, en phase G2, contient…
- A. 8 molécules d’ADN
- B. 4 molécules d’ADN
- C. 32 molécules d’ADN
- D. 16 molécules d’ADN
Réponse
D. 16 molécules d’ADN — Après la phase S, chacun des 8 chromosomes a deux chromatides, soit deux molécules : 16.
Sur une image, un œil de réplication mesure 3,4 µm. Il contient…
- A. 5 000 paires déjà copiées
- B. 10 000 paires déjà copiées
- C. 1 156 paires déjà copiées
- D. 20 000 paires déjà copiées
Réponse
B. 10 000 paires déjà copiées — 3,4 µm = 3 400 nm ; 3 400 ÷ 0,34 = 10 000 paires, soit 5 000 par fourche.
Une PCR part de 6 copies et compte 10 cycles. On obtient en théorie…
- A. 120 copies
- B. 60 copies
- C. 6 144 copies
- D. 1 024 copies
Réponse
C. 6 144 copies — 6 × 2¹⁰ = 6 × 1 024 = 6 144. 120 = 6 × 2 × 10 confond doubler et ajouter.
Un cycle de PCR dure 15 s + 30 s + 35 s. Durée de 45 cycles :
- A. 60 min
- B. 45 min
- C. 80 min
- D. 3 600 min
Réponse
A. 60 min — Un cycle : 80 s ; 45 × 80 = 3 600 s = 60 min. 3 600 min oublie de convertir les secondes.
Expérience de Meselson et Stahl : les molécules hybrides ne représentent plus que 1/64 des molécules. Nombre de générations en ¹⁴N :
- A. 6
- B. 7
- C. 64
- D. 32
Réponse
B. 7 — 2 hybrides sur 2ⁿ molécules : 2 ÷ 2ⁿ = 1/64, donc 2ⁿ = 128 = 2⁷.
Une fourche avance à 40 nucléotides par seconde. Pour copier 72 000 nucléotides, il lui faut…
- A. 1 800 min
- B. 3 min
- C. 60 min
- D. 30 min
Réponse
D. 30 min — 72 000 ÷ 40 = 1 800 s = 30 min. 1 800 min oublie de convertir les secondes.
Une molécule de 2,5 × 10⁷ paires doit être copiée en 2 h par des fourches à 25 nucléotides par seconde. Nombre minimal d’origines :
- A. 70
- B. 69
- C. 35
- D. 139
Réponse
A. 70 — Une origine copie 2 × 25 × 7 200 = 360 000 paires ; 2,5 × 10⁷ ÷ 360 000 ≈ 69,4 : il en faut 70.
Un chromosome à deux chromatides de 1,0 × 10⁸ paires contient en tout…
- A. 3,4 cm d’ADN
- B. 68 cm d’ADN
- C. 6,8 cm d’ADN
- D. 0,34 cm d’ADN
Réponse
C. 6,8 cm d’ADN — Une molécule : 1,0 × 10⁸ × 0,34 = 3,4 × 10⁷ nm = 3,4 cm ; deux chromatides, deux molécules : 6,8 cm.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Après une génération en ¹⁴N, l’ADN de bactéries ¹⁵N forme une seule bande intermédiaire. Ce résultat…
- A. valide à lui seul le modèle semi-conservatif
- B. suffit à rejeter le modèle dispersif
- C. rejette les modèles semi-conservatif et dispersif
- D. rejette seulement le modèle conservatif
Réponse
D. rejette seulement le modèle conservatif — Les modèles semi-conservatif et dispersif prévoient tous deux une bande intermédiaire unique à la génération 1 ; seul le conservatif est exclu.
Dans le modèle dispersif, l’ADN centrifugé après 2 générations en ¹⁴N formerait…
- A. une bande unique, entre intermédiaire et légère
- B. deux bandes, intermédiaire et légère
- C. une bande lourde et une bande légère
- D. une bande unique, strictement intermédiaire
Réponse
A. une bande unique, entre intermédiaire et légère — Chaque molécule contiendrait un quart de ¹⁵N réparti dans ses brins : une seule bande, plus légère que l’intermédiaire.
Chauffé, l’ADN de la génération 1 donne autant de brins entièrement ¹⁵N que de brins entièrement ¹⁴N. Quel autre modèle prévoyait aussi ce résultat ?
- A. le modèle dispersif
- B. aucun autre modèle
- C. le modèle conservatif
- D. les modèles conservatif et dispersif
Réponse
C. le modèle conservatif — Conservatif : une molécule ¹⁵N/¹⁵N et une ¹⁴N/¹⁴N, soit 2 brins lourds et 2 brins légers. Le chauffage rejette le dispersif (brins mixtes) ; le conservatif est déjà rejeté par la bande unique de l’ADN non chauffé.
Taylor marque l’ADN neuf de la fève pendant un cycle, puis laisse un cycle sans marqueur. Si la réplication était dispersive, à cette seconde métaphase on verrait…
- A. une chromatide marquée sur deux
- B. deux chromatides peu marquées
- C. aucune chromatide marquée
- D. une chromatide sur quatre marquée
Réponse
B. deux chromatides peu marquées — Dispersif : le marqueur serait réparti en fragments dans tous les brins ; après un cycle sans marqueur, chaque chromatide en garderait une partie : les deux seraient marquées, plus faiblement. Taylor observe une chromatide marquée et une non marquée : le dispersif est rejeté.
Un élève écrit : « semi-conservative signifie que chaque brin est à moitié ancien et à moitié neuf ». Il décrit en fait…
- A. le modèle dispersif
- B. le modèle semi-conservatif
- C. le modèle conservatif
- D. le fonctionnement de la PCR
Réponse
A. le modèle dispersif — Dans le semi-conservatif, un brin est entièrement ancien, l’autre entièrement neuf ; le mélange de fragments dans un brin est le modèle dispersif.
Les cellules eucaryotes ont de nombreuses origines de réplication parce que…
- A. chaque molécule doit être copiée plusieurs fois
- B. leurs chromosomes sont circulaires
- C. leurs molécules sont longues et leurs fourches lentes
- D. une seule origine copierait le mauvais brin
Réponse
C. leurs molécules sont longues et leurs fourches lentes — Avec une seule origine, la copie d’une molécule humaine durerait des semaines ; les origines nombreuses ramènent la durée à quelques heures.
Une molécule linéaire montre 4 yeux séparés ; deux yeux voisins se rejoignent. Nombre de fourches encore au travail :
- A. 8
- B. 4
- C. 3
- D. 6
Réponse
D. 6 — 4 yeux = 8 fourches ; quand deux yeux fusionnent, les deux fourches qui se rencontrent disparaissent : 8 − 2 = 6.
Au début de chaque cycle de PCR, l’appareil remonte à 95 °C. C’est indispensable parce que…
- A. la Taq polymérase n’agit qu’à 95 °C
- B. les copies obtenues sont double brin
- C. les amorces doivent être détruites
- D. les nucléotides libres doivent être fabriqués
Réponse
B. les copies obtenues sont double brin — Chaque copie formée au cycle précédent associe une matrice et un brin neuf : il faut séparer ces brins pour qu’ils servent de matrices au cycle suivant.
Une molécule est copiée à partir de 50 origines régulièrement espacées au lieu d’une seule. Sa durée de réplication est…
- A. divisée par 100
- B. divisée par 25
- C. divisée par 50
- D. divisée par 2
Réponse
C. divisée par 50 — Avec n origines, chaque fourche copie longueur ÷ (2n) au lieu de longueur ÷ 2 : la durée est divisée par n = 50.
Densités de référence : ¹⁵N/¹⁵N = 1,724 g/mL et ¹⁴N/¹⁴N = 1,710 g/mL. Un ADN de densité 1,720 5 g/mL contient…
- A. 3/4 d’azote lourd
- B. 1/2 d’azote lourd
- C. 1/4 d’azote lourd
- D. 1/8 d’azote lourd
Réponse
A. 3/4 d’azote lourd — (1,720 5 − 1,710) ÷ (1,724 − 1,710) = 0,010 5 ÷ 0,014 = 0,75.
Deux échantillons sont analysés par PCR : A atteint le seuil de détection 3 cycles avant B. Au départ, A contenait…
- A. 3 fois plus de copies que B
- B. 8 fois plus de copies que B
- C. 6 fois plus de copies que B
- D. 8 fois moins de copies que B
Réponse
B. 8 fois plus de copies que B — Chaque cycle double les copies : 3 cycles d’avance = 2³ = 8 fois plus d’ADN au départ.
Juste avant la mitose, les deux chromatides sœurs d’un chromosome sont…
- A. deux molécules complémentaires
- B. l’une ancienne, l’autre neuve
- C. différentes à moitié
- D. deux molécules de même séquence
Réponse
D. deux molécules de même séquence — Chaque chromatide est une molécule fille, avec un brin ancien et un brin neuf : même séquence. Ce n’est pas une molécule ancienne et une neuve.
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