Transmission, variation et expression du patrimoine génétique

Exercice 1

Réponse : Vrai

La réplication copie chaque molécule d’ADN. Les deux copies restent attachées au niveau du centromère : ce sont les deux chromatides sœurs d’un même chromosome. Elles sont identiques (aux rares erreurs de réplication près).

1. G1 : 1 chromatide par chromosome
2. Phase S : réplication
3. G2 : 2 chromatides sœurs par chromosome, reliées au centromère

Exercice 2

Réponse : 8 chromosomes

Lors de l’anaphase de mitose, les deux chromatides sœurs de chaque chromosome se séparent et partent chacune vers un pôle. Chaque cellule fille reçoit donc un exemplaire de chacun des 8 chromosomes : le caryotype est conservé.

1. Cellule mère : 8 chromosomes à 2 chromatides
2. Anaphase : séparation des chromatides sœurs
3. Chaque cellule fille : 8 chromosomes à 1 chromatide

Exercice 3

Réponse : 23 chromosomes

La première division de méiose sépare les chromosomes homologues : chaque cellule ne garde qu’un chromosome de chaque paire. Un gamète humain contient donc n = 23 chromosomes. La fécondation (23 + 23) rétablit 2n = 46.

1. 2n = 46, donc n = 46 ÷ 2 = 23
2. Gamète : 23 chromosomes
3. Cellule-œuf : 23 + 23 = 46

Exercice 4

Réponse : T · G · uracile

Cette complémentarité est la base de la réplication (chaque brin sert de modèle) et de la transcription (l’ARN est fabriqué face au brin transcrit). Dans l’ARN, la base U (uracile) remplace T.

1. Paires de l’ADN : A–T et C–G
2. Face à un A du brin d’ADN transcrit, l’ARN porte un U
3. Face à un T, l’ARN porte un A ; face à C, un G ; face à G, un C

Exercice 5

Réponse : AUG CCU

On écrit, base par base, la base complémentaire de chaque base du brin transcrit, en utilisant U (et jamais T) dans l’ARN.

1. T → A, A → U, C → G : TAC devient AUG
2. G → C, G → C, A → U : GGA devient CCU
3. ARNm : AUG CCU (AUG est le codon d’initiation)

Exercice 6

Réponse : Met – Trp

On découpe l’ARNm en codons et on traduit chacun dans l’ordre. Le codon stop arrête la traduction : il n’ajoute aucun acide aminé.

1. Codons : AUG | UGG | UAA
2. AUG → Met ; UGG → Trp
3. UAA → stop : fin de la traduction
4. Peptide : Met – Trp

Exercice 7

Réponse : 1 → A · 2 → C · 3 → B

On compare les séquences nucléotide par nucléotide et on compte leur longueur. Même longueur avec une lettre changée : substitution. Une lettre en moins : délétion. Une lettre en plus : insertion (ou addition).

1. GCA → GTA : C remplacé par T, même longueur → substitution
2. GCA → CA : G disparu → délétion
3. GCA → AGCA : A ajouté → insertion
4. Une délétion ou une insertion d’un nucléotide décale la lecture de tous les codons suivants.

Exercice 8

Réponse : Ils augmentent la fréquence des mutations, mais celles-ci restent aléatoires

Les UV endommagent l’ADN. Quand ces lésions ne sont pas réparées par les systèmes enzymatiques de réparation, elles deviennent des mutations. Un agent mutagène augmente la fréquence des mutations mais ne choisit pas lesquelles se produisent.

1. Plus d’exposition → plus de lésions
2. Lésions non réparées → mutations
3. Position et nature de la mutation : aléatoires

Exercice 9

Réponse : Faux

L’écriture E + S → [E–S] → E + P montre que l’enzyme E se retrouve intacte à la fin. Elle peut donc catalyser la même réaction un très grand nombre de fois, ce qui explique son efficacité en faible quantité. Seul le substrat S est transformé en produit P.

1. Début : E + S
2. Complexe enzyme-substrat : [E–S]
3. Fin : E (inchangée) + P

Exercice 10

Réponse : 32 ancêtres

Le nombre d’ancêtres double à chaque génération en remontant : on calcule 2⁵.

1. Génération 1 : 2 ; génération 2 : 4 ; génération 3 : 8 ; génération 4 : 16
2. Génération 5 : 2⁵ = 32
3. En remontant beaucoup plus loin, ce nombre dépasse la population de l’époque : les mêmes ancêtres apparaissent plusieurs fois dans l’arbre.