Exercices de SVT : La réplication

Lors de la phase $S$ du cycle cellulaire, la cellule recopie son matériel génétique. On considère une molécule d'ADN hybride composée d'un brin parental lourd (marqué avec l'isotope $^{15}N$) et d'un brin parental léger (marqué avec l'isotope $^{14}N$). La réplication a lieu dans un milieu contenant uniquement des nucléotides légers (marqués $^{14}N$). Décrivez la composition isotopique des deux molécules d'ADN filles obtenues à l'issue de cette réplication.

Une cellule eucaryote en phase $S$ du cycle cellulaire réplique son matériel génétique. On considère une molécule d'ADN bicaténaire composée d'un brin original (matrice) et d'un nouveau brin synthétisé. En utilisant le modèle de Meselson et Stahl, expliquez comment, à partir d'une molécule d'ADN double brin marquée avec un isotope lourd de l'azote $^{15}N$, on obtient après deux cycles de réplication en milieu léger ($^{14}N$) des molécules d'ADN hybrides et légères. Décrivez le devenir des brins parentaux.

Dans une cellule en phase S, on souhaite étudier la progression de la fourche de réplication. On sait que l'ADN polymérase synthétise le brin complémentaire dans le sens $5' \to 3'$. Considérons un segment d'ADN dont la séquence du brin matrice est $3'-TACCAGCA-5'$.

1. Déterminez la séquence du brin néo-synthétisé.
2. Si la vitesse de polymérisation est de $50$ nucléotides par seconde, calculez le temps nécessaire pour répliquer un fragment d'ADN de $1,5 \times 10^4$ paires de bases (pb).
3. Expliquez pourquoi, lors de la réplication, l'un des deux brins est synthétisé de manière discontinue, formant des fragments d'Okazaki.