Quiz : la réplication de l’ADN (PASS / L.AS)
Ce quiz reprend la réplication de l’ADN telle qu’elle est enseignée en biologie moléculaire de PASS / L.AS : semi-conservativité, enzymes de la fourche, brins précoce et tardif, télomérase. Il cible les confusions fréquentes sur le sens de synthèse et le rôle de chaque enzyme. Lis le rappel, puis teste-toi.
Le quiz : 11 questions corrigées
Réponds sans regarder ton cours : l’explication s’affiche après chaque réponse.
Question 1 sur 11
Que démontre l’expérience de Meselson et Stahl (1958) ?
Réponse : Que la réplication est semi-conservative. Le marquage 15N/14N montre que chaque molécule fille conserve un brin parental : la réplication est semi-conservative. Le rôle de l’ADN comme support génétique avait été établi par d’autres expériences (Avery, Hershey et Chase).Question 2 sur 11
Des bactéries cultivées en 15N sont transférées en 14N. Après deux générations, quelles bandes d’ADN observe-t-on après centrifugation ?
Réponse : Une bande intermédiaire et une bande légère, en quantités égales. Après une génération, toutes les molécules sont hybrides 15N/14N. À la deuxième, chaque hybride donne une molécule hybride et une molécule entièrement légère. Il n’y a plus jamais de bande lourde.Question 3 sur 11
Dans quel sens les ADN polymérases synthétisent-elles le nouveau brin ?
Réponse : De 5’ vers 3’. Les ADN polymérases ajoutent toujours les nucléotides à l’extrémité 3’-OH : la synthèse se fait de 5’ vers 3’ sur les deux brins. C’est pour cela que le brin tardif est synthétisé de façon discontinue.Question 4 sur 11
Quelle enzyme synthétise l’amorce nécessaire aux ADN polymérases ?
Réponse : La primase. La primase est une ARN polymérase qui fabrique une courte amorce d’ARN portant l’extrémité 3’-OH libre dont les ADN polymérases ont besoin.Question 5 sur 11
Quelle enzyme relie les fragments d’Okazaki entre eux ?
Réponse : L’ADN ligase. Après remplacement des amorces d’ARN, l’ADN ligase forme la liaison phosphodiester manquante entre deux fragments consécutifs. La topoisomérase agit sur la topologie de la double hélice, pas sur les fragments.Question 6 sur 11
Sur quel brin trouve-t-on les fragments d’Okazaki ?
Réponse : Sur le brin tardif. Le brin tardif est orienté de telle sorte que sa synthèse 5’→3’ s’éloigne de la fourche : il est fabriqué par segments, les fragments d’Okazaki. Le brin précoce est synthétisé en continu.Question 7 sur 11
Quelle activité permet aux ADN polymérases de corriger leurs erreurs d’incorporation ?
Réponse : Une activité exonucléase 3’→5’. La relecture repose sur l’activité exonucléase 3’→5’, qui retire le dernier nucléotide mal apparié. L’activité exonucléase 5’→3’ de l’ADN polymérase I sert, elle, à éliminer les amorces d’ARN.Question 8 sur 11
Lequel de ces éléments n’est PAS requis par une ADN polymérase pour allonger un brin ?
Réponse : Une extrémité 5’-phosphate libre sur l’amorce. L’allongement se fait par attaque du 3’-OH de l’amorce sur un dNTP apparié à la matrice. L’extrémité 5’ de l’amorce n’intervient pas dans la réaction.Question 9 sur 11
Quel est le rôle de l’hélicase ?
Réponse : Séparer les deux brins en rompant les liaisons hydrogène entre bases. L’hélicase ouvre la double hélice en consommant de l’ATP. Le relâchement des surenroulements revient aux topoisomérases, la stabilisation du simple brin aux protéines SSB et la soudure à la ligase.Question 10 sur 11
Qu’est-ce que la télomérase ?
Réponse : Une transcriptase inverse portant sa propre matrice d’ARN. La télomérase utilise sa matrice d’ARN intégrée pour ajouter des répétitions d’ADN à l’extrémité 3’ des télomères : c’est une ADN polymérase ARN-dépendante, donc une transcriptase inverse.Question 11 sur 11
Chez E. coli, quelle enzyme remplace les amorces d’ARN par de l’ADN ?
Réponse : L’ADN polymérase I. L’ADN polymérase I élimine l’ARN grâce à son activité exonucléase 5’→3’ et comble la brèche avec de l’ADN. L’ADN polymérase III assure l’essentiel de l’élongation.
L’essentiel à retenir : La réplication de l’ADN
Un mécanisme semi-conservatif et bidirectionnel
La réplication produit, à partir d’une molécule d’ADN, deux molécules identiques comportant chacune un brin parental et un brin néosynthétisé : elle est semi-conservative, comme l’ont démontré Meselson et Stahl en 1958 en cultivant des bactéries en azote lourd (15N) puis léger (14N). Après une génération, on observe une seule bande d’ADN de densité intermédiaire ; après deux générations, une bande intermédiaire et une bande légère en quantités égales.
Elle débute au niveau d’origines de réplication (une seule, oriC, chez Escherichia coli ; des milliers chez les eucaryotes, pendant la phase S) et progresse dans les deux sens grâce à deux fourches de réplication.
Les acteurs de la fourche
L’hélicase sépare les deux brins en rompant les liaisons hydrogène entre bases ; les protéines SSB stabilisent l’ADN simple brin ; les topoisomérases (gyrase chez les bactéries) relâchent les surenroulements créés en avant de la fourche. La primase synthétise une courte amorce d’ARN. Les ADN polymérases ne synthétisent que dans le sens 5’→3’, en lisant la matrice de 3’ vers 5’ ; elles ont besoin d’une amorce portant une extrémité 3’-OH libre et utilisent des désoxyribonucléotides triphosphates (dNTP). Leur activité exonucléase 3’→5’ assure la relecture des mésappariements.
Chez E. coli, l’ADN polymérase III réalise l’essentiel de la synthèse, l’ADN polymérase I remplace les amorces d’ARN par de l’ADN et l’ADN ligase soude les fragments par une liaison phosphodiester. Chez les eucaryotes, la polymérase α, associée à la primase, initie la synthèse, puis les polymérases ε et δ allongent les brins.
Brin précoce, brin tardif et télomères
Les deux brins étant antiparallèles, l’un est synthétisé de façon continue (brin précoce ou direct), l’autre de façon discontinue (brin tardif ou retardé) sous forme de fragments d’Okazaki, d’environ 1 000 à 2 000 nucléotides chez les bactéries et 100 à 200 chez les eucaryotes. Aux extrémités des chromosomes linéaires, l’élimination de la dernière amorce raccourcit le brin néosynthétisé : la télomérase, transcriptase inverse portant sa propre matrice d’ARN, allonge l’extrémité 3’ des télomères, notamment dans les cellules germinales et les cellules souches.
8 flashcards pour mémoriser
Essaie de répondre avant de retourner la carte.
Réplication semi-conservative+
Chaque molécule fille contient un brin parental et un brin néosynthétisé (Meselson et Stahl, 1958).
Sens de synthèse de l’ADN+
Toujours 5’→3’, la matrice étant lue de 3’ vers 5’.
Primase+
ARN polymérase qui synthétise une courte amorce d’ARN portant un 3’-OH libre.
Hélicase+
Ouvre la double hélice en rompant les liaisons hydrogène entre bases.
Topoisomérase (gyrase)+
Relâche les surenroulements créés en avant de la fourche.
Fragments d’Okazaki+
Segments du brin tardif : environ 1 000 à 2 000 nt chez les bactéries, 100 à 200 nt chez les eucaryotes.
ADN ligase+
Forme la liaison phosphodiester reliant les fragments d’Okazaki.
Télomérase+
Transcriptase inverse à matrice d’ARN qui allonge l’extrémité 3’ des télomères.
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