63 exercices pour t'entraîner sur La réplication de l'ADN et le cycle cellulaire en 1ʳᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.
Pendant quelle phase du cycle cellulaire l'ADN est-il répliqué ?
D
La réplication a lieu en phase S (S pour synthèse), au cœur de l'interphase, avant la mitose. Si tu as répondu C, tu as confondu la réplication (copie de l'ADN) et la mitose (division de la cellule) : ce sont deux étapes distinctes, à des moments distincts du cycle. Astuce mémo : on copie en S, on coupe en mitose.
Quelles sont les deux grandes étapes qui composent le cycle cellulaire ?
A
Le cycle cellulaire enchaîne l'interphase (la plus longue) et la mitose (la division proprement dite). Si tu as répondu B, tu as cité deux sous-phases de l'interphase, pas les deux grandes étapes du cycle. Astuce : pense à un wagon long (l'interphase) suivi d'un wagon court (la mitose), répété sans fin.
Dans quel ordre se succèdent les trois sous-phases de l'interphase ?
B
L'ordre est G1, puis S, puis G2. La cellule grandit (G1), réplique son ADN (S), puis vérifie la copie et se prépare à la division (G2). Si tu as répondu C, retiens que la phase S (synthèse) est encadrée par G1 et G2 : c'est elle, au milieu, qui copie l'ADN. Astuce mémo : G1 → S → G2, comme un sandwich où la garniture (S) est au centre.
Que signifie le fait que la réplication de l'ADN soit « semi-conservative » ?
C
« Semi-conservative » signifie que chaque molécule fille est mixte : un brin ancien (conservé de la molécule mère, qui sert de matrice) et un brin neuf. Si tu as répondu A, tu as commis le piège classique : aucune molécule fille n'est entièrement neuve ni entièrement ancienne, les deux sont semi-anciennes. Astuce mémo : « semi » = moitié, donc la moitié de chaque molécule (un brin) est conservée.
Quelle enzyme parcourt chaque brin ouvert et assemble les nucléotides complémentaires lors de la réplication ?
D
C'est l'ADN polymérase qui parcourt chaque brin matrice et y place le nucléotide complémentaire (un T face à un A, un G face à un C). Si tu as répondu A, le centromère n'est pas une enzyme : c'est le point qui relie les deux chromatides d'un chromosome. Astuce mémo : « polymérase » contient « poly » (plusieurs) et « mère » comme dans « assembler en chaîne » — elle enchaîne les nucléotides.
Lors de la réplication, quelle base l'ADN polymérase place-t-elle en face d'une base A (adénine) du brin matrice ?
A
Par la règle de complémentarité, l'ADN polymérase place un T (thymine) en face d'un A. Les appariements possibles sont A-T et C-G, et seulement ceux-là. Si tu as répondu D, tu as appliqué l'appariement de C (qui va avec G) au lieu de celui de A. Astuce mémo : Adénine et Thymine forment la paire « AT », Cytosine et Guanine la paire « CG ».
Que se passe-t-il pour chaque chromosome lors de la mitose ?
B
Lors de la mitose, les deux chromatides de chaque chromosome se séparent : l'une va vers une cellule fille, l'autre vers la seconde. Comme les deux chromatides étaient identiques, chaque fille hérite de la même information. Si tu as répondu A, tu as placé une réplication pendant la mitose : or l'ADN est répliqué avant, en phase S. Astuce mémo : la mitose partage, elle ne copie pas.
Après la phase S, de combien de chromatides est constitué chaque chromosome ?
C
Après la réplication (phase S), chaque chromosome est constitué de deux chromatides identiques, reliées par un centromère : c'est la fameuse forme en X. Si tu as répondu A, tu décris un chromosome avant la phase S. Astuce mémo : la phase S « dédouble » chaque chromatide ; on passe de 1 à 2, jamais davantage avant la mitose.
Qu'a démontré l'expérience de Meselson et Stahl menée sur des bactéries en 1958 ?
D
Meselson et Stahl ont démontré expérimentalement que la réplication est semi-conservative : après une réplication, l'ADN obtenu avait une densité intermédiaire unique, ce qui n'est compatible qu'avec un brin lourd ancien et un brin léger neuf dans chaque molécule fille. Si tu as répondu A, la structure en double hélice était déjà connue (Watson et Crick, 1953) ; l'expérience portait sur la façon dont l'ADN se copie. Astuce mémo : densité intermédiaire = brins mélangés = semi-conservatif.
À quoi servent les points de contrôle du cycle cellulaire ?
A
Les points de contrôle sont des étapes où la cellule vérifie que tout est en ordre (taille suffisante, ADN intact, réplication complète) avant d'avancer dans le cycle. Si une anomalie est détectée, le cycle est mis en pause le temps d'une réparation. Si tu as répondu C, tu as décrit la mitose, pas un point de contrôle. Astuce mémo : pense à un gardien qui demande « tout est prêt ? » avant d'ouvrir la porte vers la phase suivante.
Quelle est l'étape la plus longue du cycle cellulaire, durant laquelle la cellule passe l'essentiel de son temps ?
B
C'est l'interphase (G1, S, G2) qui domine largement le cycle : la cellule passe l'essentiel de sa vie à grandir, copier son ADN et se préparer, et non à se diviser. Si tu as répondu A, retiens que la mitose n'occupe qu'une courte fraction du cycle. Astuce mémo : une cellule vit beaucoup, se divise peu — l'interphase l'emporte.
Après la phase S, le nombre de chromosomes de la cellule a doublé.
B
C'est faux : c'est la quantité d'ADN qui double (Q → 2Q), pas le nombre de chromosomes. Après réplication, chaque chromosome possède simplement deux chromatides identiques, mais le caryotype est inchangé. Si tu as répondu Vrai, tu as confondu « doubler la quantité d'ADN » et « doubler le nombre de chromosomes » — le piège classique du chapitre.
La réplication de l'ADN a lieu avant la mitose, et jamais pendant.
A
C'est vrai : la réplication se déroule en phase S, avant la mitose. Quand la cellule entre enfin en division, son ADN est déjà dupliqué et prêt à être partagé. Si tu as répondu Faux, tu confonds peut-être réplication (copie de l'ADN) et mitose (division) : ce sont deux événements à des moments distincts du cycle. Astuce mémo : on copie d'abord (S), on partage ensuite (mitose).
Lors de la réplication, chacun des deux brins de la molécule mère sert de modèle pour fabriquer un nouveau brin.
A
C'est vrai : chaque brin de la molécule mère sert de matrice (de modèle) pour fabriquer un brin neuf complémentaire. C'est la définition même de la réplication semi-conservative. Si tu as répondu Faux, relis que les deux brins sont matrices, pas un seul : voilà pourquoi on obtient deux molécules filles à partir d'une molécule mère. Astuce mémo : deux brins matrices → deux molécules filles.
La mitose, précédée de la réplication, donne deux cellules filles qui possèdent le même caryotype que la cellule mère.
A
C'est vrai : réplication puis mitose réalisent une division conforme. Les deux cellules filles reçoivent le même caryotype et le même programme génétique que la cellule mère, ce qui assure la stabilité génétique de l'organisme. Si tu as répondu Faux, retiens que c'est précisément pour cette raison que toutes les cellules de ton corps portent le même ADN. Astuce mémo : conforme = copie conforme.
La forme en X d'un chromosome (deux chromatides) correspond à un chromosome qui n'a pas encore été répliqué.
B
C'est faux : la forme en X, à deux chromatides, correspond à un chromosome après réplication. Avant la phase S, chaque chromosome n'a qu'une seule chromatide. Si tu as répondu Vrai, tu es tombé dans le piège « la cellule recommence de zéro à chaque division » : lire un schéma sans repérer la phase mène au contresens. Astuce mémo : le X a deux branches, donc deux chromatides, donc c'est l'après-réplication.
Une cellule en phase G1 contient 3 pg (picogrammes) d'ADN. Quelle quantité d'ADN contient-elle en phase G2, juste après la réplication ?
6 pg
La phase S double la quantité d'ADN : pg. Si tu as répondu 3, tu as oublié que la réplication vient de copier tout l'ADN. Retiens l'escalier : Q en G1, 2Q en G2, puis retour à Q dans chaque cellule fille après la mitose.
Après la phase S, combien de chromatides possède chaque chromosome ?
2 chromatides
Après la réplication, chaque chromosome possède 2 chromatides identiques, reliées par un centromère. Si tu as répondu 1, tu décris un chromosome avant la phase S. Astuce mémo : la phase S fait passer chaque chromosome de 1 à 2 chromatides, sans toucher au nombre de chromosomes.
À partir d'une seule molécule d'ADN mère, combien de molécules d'ADN filles obtient-on après une réplication ?
2 molécules
Une molécule mère donne 2 molécules filles : ses deux brins servent chacun de matrice à un brin neuf, ce qui forme deux doubles hélices. Si tu as répondu 1, tu as oublié que les deux brins de la mère sont séparés puis complétés indépendamment. Astuce mémo : 2 brins matrices → 2 molécules filles, chacune mi-ancienne mi-neuve.
Amine observe un brin matrice d'ADN de séquence A-T-G-C. Donne la séquence du brin neuf que l'ADN polymérase va fabriquer en face, puis explique en une phrase pourquoi cette séquence est imposée.
Le brin neuf a pour séquence T-A-C-G. Cette séquence est imposée par la complémentarité des bases : en face de chaque base du brin matrice, l'ADN polymérase ne peut placer qu'une seule base possible (T face à A, A face à T, C face à G, G face à C).
Il suffit d'appliquer les deux règles d'appariement : A-T et C-G. Face à A → T, face à T → A, face à G → C, face à C → G, ce qui donne T-A-C-G. Si tu as recopié la séquence à l'identique (A-T-G-C), tu as oublié que le brin neuf est complémentaire, pas identique. Astuce mémo : la complémentarité impose la séquence, c'est elle qui garantit une copie fidèle.
Une cellule possède une quantité d'ADN comprise strictement entre Q et 2Q. Dans quelle phase du cycle se trouve-t-elle ?
Dans l'expérience de Meselson et Stahl, après une seule réplication en azote léger, l'ADN obtenu a une densité intermédiaire unique. Pourquoi ce résultat élimine-t-il l'hypothèse conservative ?
Toutes les cellules du corps de Yasmine portent le même ADN. Quelle explication rend compte de cette uniformité ?
Sur une lame de cellules de racine d'oignon, Salma compte beaucoup de cellules en interphase et très peu en mitose. Qu'en déduit-elle correctement ?
Pourquoi les deux chromatides d'un chromosome répliqué sont-elles strictement identiques ?
Quand un point de contrôle détecte une lésion de l'ADN trop grave pour être réparée, que peut faire la cellule ?
Sur le graphique en escalier de la quantité d'ADN au cours du cycle, à quel événement correspond la chute brutale de 2Q à Q ?
Avant Meselson et Stahl, trois hypothèses s'affrontaient. Laquelle décrit le modèle dispersif ?
Le point de contrôle situé à la fin de G2 décide d'autoriser ou non un événement précis. Lequel ?
Karim compare une cellule en G1 et la même cellule en G2. Qu'est-ce qui a changé entre les deux ?
Une cellule qui contient une quantité d'ADN égale à 2Q est forcément en train de se diviser.
Dans l'expérience de Meselson et Stahl, une seule mesure de densité après la première réplication suffit à éliminer deux des trois hypothèses.
Au début de la mitose, avant la séparation des chromatides, la quantité d'ADN de la cellule est encore égale à 2Q.
La défaillance des points de contrôle peut conduire à des divisions cellulaires incontrôlées, l'une des portes d'entrée vers le cancer.
En l'absence d'erreur, les deux molécules d'ADN filles issues de la réplication sont identiques à la molécule mère et identiques entre elles.
Salma observe 200 cellules de racine d'oignon. 184 sont en interphase et 16 en mitose. Quel pourcentage de cellules sont en interphase ?
Le cycle cellulaire d'une cellule humaine dure 24 heures. Sur une population, on observe que 25 % des cellules sont en phase S. En supposant que la proportion de cellules dans une phase reflète sa durée, quelle est la durée de la phase S, en heures ?
Une cellule humaine possède 46 chromosomes. En phase G2, juste après la réplication, chaque chromosome est constitué de deux chromatides. Combien de chromatides la cellule contient-elle au total en G2 ?
Karim mesure la quantité d'ADN dans trois cellules d'une racine d'oignon. La cellule 1 contient Q, la cellule 2 une quantité intermédiaire entre Q et 2Q, la cellule 3 contient 2Q. Associe chaque cellule à sa phase du cycle et justifie.
Yasmine refait par la pensée l'expérience de Meselson et Stahl. Des bactéries dont l'ADN est entièrement « lourd » sont placées dans un milieu « léger », puis on les laisse faire une seule réplication. Quelle densité d'ADN Yasmine doit-elle s'attendre à mesurer, et que prouve ce résultat ?
En révisant à Marrakech, Yasmine raisonne ainsi : « Pendant la phase S, la quantité d'ADN passe de à . Donc une cellule en G2 possède deux fois plus de chromosomes qu'en G1. » Son raisonnement est-il correct ?
Au lycée de Casablanca, Salma examine deux schémas du même type de cellule. Sur le premier, les chromosomes ont une seule chromatide ; sur le second, ils en ont deux (forme en X). Elle conclut : « Le second schéma montre une cellule plus avancée, donc une cellule qui n'a qu'une chromatide est forcément en train de se diviser et de repartir de zéro. » A-t-elle raison ?
Dans l'expérience de Meselson et Stahl, on laisse maintenant les bactéries (ADN initialement lourd, milieu léger) faire deux réplications successives. Que doit-on observer après la deuxième réplication, selon le modèle semi-conservatif ?
Dans une culture, une cellule reste bloquée à une quantité d'ADN intermédiaire entre Q et 2Q, sans jamais atteindre 2Q. Quelle interprétation est la plus cohérente ?
En quoi la complémentarité des bases est-elle la condition qui rend la copie de l'ADN fidèle, et non un simple détail de structure ?
Sur un schéma, une cellule présente des chromosomes constitués chacun d'une seule chromatide. Dans quelle(s) phase(s) cette cellule peut-elle se trouver, et laquelle est exclue ?
Une molécule d'ADN dont les deux brins sont « anciens » subit deux réplications successives. On obtient 4 molécules filles. Combien d'entre elles contiennent encore au moins un des deux brins anciens d'origine ?
Pourquoi peut-on dire que la cellule normale n'est pas une machine infaillible, mais une machine qui se surveille ?
Karim dit : « La réplication et la mitose, c'est pareil, ce sont deux façons de fabriquer de l'ADN. » Quelle correction est la plus juste ?
Le chapitre dessine un fil conducteur pour toute la Première : « copie fidèle → erreurs de copie → conséquences sur l'organisme ». À quelles notions correspondent respectivement ces trois étapes ?
« Réplication semi-conservative » signifie qu'à chaque copie, une molécule fille est entièrement conservée (ancienne) et l'autre entièrement neuve.
C'est l'enchaînement « réplication puis mitose conforme » qui explique que le caryotype d'un organisme reste stable au fil de ses milliards de divisions cellulaires.
Pour savoir si une cellule est en mitose, mesurer sa quantité d'ADN est plus fiable qu'observer l'aspect de ses chromosomes.
Des bactéries à ADN entièrement lourd sont placées en milieu léger, puis subissent deux réplications successives. Selon le modèle semi-conservatif, quel pourcentage des molécules d'ADN obtenues à la fin sont de densité intermédiaire (un brin lourd + un brin léger) ?
Le cycle d'une cellule dure 20 heures. La phase S dure 6 heures, la phase G2 dure 2 heures et la mitose dure 1 heure. En supposant que ces quatre étapes (G1, S, G2, mitose) couvrent tout le cycle, quelle est la durée de la phase G1, en heures ?
Une cellule en phase G2 contient 6,8 pg d'ADN. Après la mitose, quelle quantité d'ADN contient chacune des deux cellules filles, en picogrammes ?
Un brin matrice d'ADN comporte 12 adénines (A), 8 thymines (T), 5 cytosines (C) et 9 guanines (G). Combien de thymines (T) l'ADN polymérase placera-t-elle dans le brin neuf complémentaire ?
Salma affirme : « Quand une cellule a beaucoup d'ADN, c'est qu'elle est en train de se diviser. » En utilisant la notion de cycle cellulaire, explique pourquoi son raisonnement est faux.
Yasmine s'étonne : « Comment une cellule peut-elle copier ses deux mètres d'ADN à l'identique, des dizaines de milliers de milliards de fois, avec une fidélité qu'aucune photocopieuse n'atteint ? » Explique les deux mécanismes du chapitre qui rendent cette fidélité possible.
Amine connaît un seul brin d'une molécule d'ADN : G-C-A-T-T-G. Il prétend pouvoir reconstituer l'autre brin sans aucune information supplémentaire. A-t-il raison ? Si oui, donne la séquence de l'autre brin et explique le principe qui le permet.
Karim lit qu'un médicament expérimental empêche les points de contrôle de fonctionner dans des cellules en culture. Prévois deux conséquences possibles sur ces cellules et relie-les à ce que tu sais du cycle cellulaire.
Salma dessine deux schémas d'une même cellule : sur le premier, ses chromosomes ont une seule chromatide ; sur le second, deux chromatides. Elle conclut : « La cellule a gagné des chromosomes entre les deux schémas. » Corrige son interprétation en précisant ce qui a réellement changé et entre quelles phases.
Amine résume la réplication pour un camarade de Rabat : « L'ADN polymérase recopie le brin matrice, donc forcément la copie est fidèle. C'est juste une enzyme qui fait son travail. » Quand on lui demande pourquoi la séquence neuve est obligatoirement la bonne, il répond : « Parce que l'enzyme est très précise. » Où est la faille de son raisonnement ?