Semaine 5
- Fleur Guillaume Tallulah
- 11 nov. 2018
- 2 min de lecture
Introduction
Lors de cette séance, nous avons travaillé, en physique-chimie, sur des problèmes dits "de Fermi". Ce sont des questions d'estimation conçu pour enseigner la manière de faire des approximations correctes, sans données précises mais à partir d'hypothèses judicieusement choisies. Le nom de ce genre d'estimation vient du physicien du XXe siècle Enrico Fermi, qui aimait poser ce genre de questions à ses étudiants. En anglais, on appelle aussi ce genre d'estimation « back of the envelope calculation », calcul ou estimation
« au dos de l'enveloppe », ceci faisant référence à la manière rapide d'effectuer un calcul grossier sur le premier bout de papier qui vous tombe sous la main en vue d'obtenir un résultat approximatif.
Qui était Enrico Fermi ?
Enrico Fermi était un physicien italien qui a fui la dictature de Mussolini et a émigré aux Etats-Unis. Il a activement collaboré au projet Manhattan (élaboration de l’arme nucléaire) puis a enseigné à l’Université de Chicago. L’un des principaux laboratoires de physique des particules mondiaux se trouve à Batavia, en banlieue de Chicago. Il a été nommé Fermilab en l’honneur d’Enrico Fermi en 1974, 20 ans après sa mort.
Problème 1
Le premier problème de Fermi sur lequel nous avons travaillé portait sur la question suivante:
Quel récipient faut-il prévoir si on n’utilise pas d’amorce et qu’on multiplie l’ensemble de la molécule d’ADN au lieu de la seule partie contenant le gène codant pour la sensibilité au PTC ? Un bécher ? Une bouteille d’eau ? Un seau ? Une baignoire ? Une piscine olympique ? ... ?
Problème 2 : "Combien de temps faut-il courir pour dépenser autant d’énergie que la TAQpolymérase lors de ses 30 cycles ? 30 secondes ? 5 minutes ? 1 heure ? 3 jours ? 1 an ? ... ?"
Préambule :
Dans les données du problème, on distingue deux cas : le nombre de nucléotides du brin non transcrit de la séquence ADN des personnes sensibles au PTC :
- Adénine : 201
- Thymine : 307
-Cytosine : 265
-Guanine : 229
et le nombre de nucléotides du brin non transcrit de la séquence ADN de personnes non sensibles au PTC :
- Adénine : 201
- Thymine : 308
-Cytosine : 263
-Guanine : 230
Donc la séquence ADN d'une personne non sensible au PTC effectue 1 liaisons cytosine-guanine de plus que celle d'un individu sensible, et une liaison adéniné-thymine de plus. Cela représente 80 kJ.mol en plus pour séparer la séquence d'ADN d'un individu non sensible au PTC.
Or on compte 5,2x10^-6 mol d'ADN dans l'échantillon après 30 cycles.
80x5,2x10^-6= 4,2x10^-4 kj=4,2x10^-1 J
Or 4,18J = 1cal
donc 4,2x10^-1 J=9.95x10^-5 cal
Ce nombre est très faible, et ne va par conséquent pas impacter le résultat final. On peut donc estimer que le temps de course nécéssaire pour dépensé autant d'énergie que la TAQpolymérase lors de ses 30cycles pour une personne sensible et une personne non sensible est le même.
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