THME 1 LA TERRE DANS LUNIVERS LA VIE

THÈME 1 LA TERRE DANS L’UNIVERS, LA VIE ET L’ÉVOLUTION DU VIVANT Thème 1 A Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique Chapitre 1 : Reproduction conforme de la cellule et réplication de l’A. D. N.

Introduction Le vidéogramme proposé montre en accéléré (le phénomène dure en réalité environ 60 minutes) une mitose. Observez le et répondez aux questions. 1 2 3 4 A l'issue de la mitose, combien de cellules filles sont formées à partir de la cellule mère ? Quel compartiment cellulaire semble concerné par les étapes de la mitose ? Nommez les structures formant des filaments qui deviennent visibles lors de la mitose. Quel est le devenir de la structure repérée en vert ?

1 Deux cellules filles sont formées à partir de la cellule mère. 2 Le noyau est le compartiment cellulaire qui semble concerné par la mitose 3 Les structures formant des filaments qui deviennent visibles lors de la mitose sont les chromosomes 4 La structure repérée en vert (chromosome) semble se dédoubler en deux chromatides qui se séparent ensuite

PROBLÈME 1 : COMMENT LA REPRODUCTION CONFORME DE LA CELLULE SE DÉROULE-T-ELLE ? A- Etude pratique de la mitose végétale (TP 01)

http: //espace-svt. ac-rennes. fr/applic/racine/l-jac 02 b. htm Réponses aux questions A. 1 et A. 2 - Coupe longitudinale d'une racine de jacinthe observée au microscope optique ( X 100 ). Coloration : hématoxyline ferrique

Paroi Cytoplasme Membrane nucléaire Nucléole Noyau Chromatine Reprendre cette légende dans le cadre vide de la fiche documents 1/2 Aide pour les questions A. 3 et A. 4 - Vue de détail d’une cellule quiescente dans une préparation microscopique de racine d’ail (x 400)

Paroi Cytoplasme Membrane nucléaire Nucléole (Noyau) Chromosome Corriger vos dessins d’observation des cadres B. 2 a à B. 2 d et corriger le titre de la microphotographie correspondante sur la fiche documents 1/2 Aide pour les questions B. 3 et B. 4 - Vue de détail d’une cellule en mitose (prophase) dans une préparation microscopique de racine d’ail (x 400)

Paroi Cytoplasme Plaque équatoriale Chromosome épais, raccourci et clivé en deux chromatides Corriger vos dessins d’observation des cadres B. 2 a à B. 2 d et corriger le titre de la microphotographie correspondante sur la fiche documents 1/2 Aide pour les questions B. 3 et B. 4 - Vue de détail d’une cellule en mitose (métaphase) dans une préparation microscopique de racine d’ail (x 400)

Paroi Lot de chromatides Cytoplasme Plaque équatoriale Fuseau achromatique Lot de chromatides Corriger vos dessins d’observation des cadres B. 2 a à B. 2 d et corriger le titre de la microphotographie correspondante sur la fiche documents 1/2 Aides pour les questions B. 3 et B. 4 - Vue de détail d’une cellule en mitose (anaphase) dans une préparation microscopique de racine d’ail (x 400)

Paroi Cytoplasme Noyau fils Future membrane Fuseau achromatique Noyau fils Corriger vos dessins d’observation des cadres B. 2 a à B. 2 d et corriger le titre de la microphotographie correspondante sur la fiche documents 1/2 Aide pour les questions B. 3 et B. 4 - Vue de détail d’une cellule en mitose (anaphase) dans une préparation microscopique de racine d’ail (x 400)

P M A T http: //blog. crdp-versailles. fr/svtnoailles/index. php/page/2 Cadre B. 5 : 1 2 3 4 Nom de la phase : Prophase Métaphase Anaphase Télophase Microphotographie n° 3 1 4 2 Dessin du cadre : Réponse pour la question B. 5 – Chronologie de la mitose

En prenant pour support une cellule fictive contenant 2 paires de chromosomes (une paire à figurer au moyen de 2 bâtons verts, alors que l'autre sera représentée par une paire de bâtons bleus), réaliser 4 schémas commentés présentant, phase par phase, les événements qui affectent les chromosomes lors de chaque étape de la mitose C – Synthèse du TP

B- Mitose et cycle cellulaire Travail à réaliser sur le schéma de la fiche documents 2/2 du T. P. Evolution de la quantité d’ADN dans la cellule au cours du temps 1 Montrez en quoi ce graphe prouve l’existence d’un cycle cellulaire. 2 Calculez approximativement la durée d’un cycle. 3 Décrivez les différentes phases de ce cycle. 4 Quelle est la place de la mitose dans ce cycle ? Est-ce cohérent avec les données découvertes en T. P. ?

1 Ce graphe prouve l’existence d’un cycle cellulaire car on observe l’existence de motifs répétitifs. 2 Durée d’un cycle = environ 18 heures. 3 4 4 phases dans ce cycle. v phase 1 : la quantité d’A. D. N. est minimale (1 Q) v phase 2 : la quantité d’A. D. N. double (1 Q -> 2 Q) v phase 3 : la quantité d’A. D. N. est maximale (2 Q) v phase 4 : la quantité d’A. D. N. est divisée par deux (2 Q -> 1 Q) La mitose est située à la fin de la 3ème phase. Or lors du TP on a vu qu’entre la prophase et la métaphase les chromosomes se dédoublaient, qu’en anaphase ils se partageaient en 2 lots et qu’en télophase la cellule mère se coupait en deux cellules filles, donc on aurait pu penser que : Coller le polycopié fourni (les étapes du cycle cellulaire) M P Cycle 1 T Légendez le graphe de l’évolution de la quantité d’A. D. N. au cours du temps en y repérant les diverses étapes d’un cycle cellulaire. Cycle 2

P M A T C http: //acces. inrp. fr/acces/ressources/sante/epidemiologie/cancersein/Canc. Genet/Canc. Multi. Genet. Domin Compléter le polycopié fourni (les étapes du cycle cellulaire) en repérant les diverses phases du cycle cellulaire. Lors du cycle cellulaire la chromatine du noyau (visible en G 1, S et G 2) se transforme en chromosomes, ceux-ci ne sont visibles en microscopie optique durant la mitose. Quel est le lien entre chromatine, chromosome et chromatide ?

PROBLÈME 2 : EN QUOI LA CHROMATINE EST-ELLE À L’ORIGINE DES CHROMOSOMES ? Intégrer au cours et exploiter le polycopié « structure de la chromatine »

http: //www. afblum. be/bioafb/mitose. htm Légender le chromosome métaphasique présenté (mots attendus : chromatides, centromère, bras court, bras long) Chromosome Métaphasique en microscopie électronique et son schéma d’interprétation

Mettre un nom sous chacune des flèches (mots attendus : condensation, décondensation) Quelle est la molécule constitutive d’une chromatide ? condensation décondensation L’A. D. N. = Acide Désoxyribo. Nucléique, chaque chromatide contient une molécule d’A. D. N. Dans un chromosome dédoublé ( en interphase G 2) il y a donc 2 molécules d’A. D. N. (2 Q). Dans un chromosome non dédoublé (en interphase G 1) il y a donc une molécule d’A. D. N. (Q). Comment se comporte la molécule d’ADN pendant la phase S ?

PROBLÈME 3 : EN QUOI LA RÉPLICATION DE LA MOLÉCULE D’A. D. N. PERMET-ELLE LA CONSERVATION DE L’INFORMATION GÉNÉTIQUE? A- Quelques rappels sur la structure de la molécule d’A. D. N.

Phosphate Association vert-bleu Sucre Base Un nucléotide Nucléotide à Cytosine Nucléotide à Guanine Association rose-marron Nucléotide à Adénine Nucléotide à Thymine Modélisation moléculaire issue du logiciel Rastop © Bases azotées et l'ADN Résultats sont publiés par Edwin CHARGAFF en 1950 Homme Poule Blé Levure Bactérie (Escherichia coli) Virus (phage T 7) Bases puriques A 30. 9 28. 8 27. 3 31. 3 24. 7 26 G 19. 9 20. 5 22. 7 18. 7 26 24 Bases pyrimidiques C T 19. 8 29. 4 21. 5 29. 2 22. 8 27. 1 17. 1 32. 9 25. 7 23. 6 24 26 Retrouvez la structure de la molécule d’ADN grâce à ces documents

La double hélice d’ADN Représentation plane de la molécule d’ADN * L’A. D. N. est un polynucléotide (= association de nucléotides) dans laquelle les nucléotides sont liés 2 à 2 : ü A toujours avec T ü C toujours avec G * Ces liaisons sont dues à la complémentarité de forme des bases azotées. * Une molécule d’A. D. N. est formée par deux brins * Nucléotide = unité de structure de l’ADN.

B- A la découverte du mécanisme de réplication de l’A. D. N. Intégrer au cours et exploiter le polycopié « L’expérience de Taylor » Source : http: //svt. ac-dijon. fr/schemassvt/article. php 3? id_article=1983

Qu’est ce que la thymidine ? La thymidine est le nucléotide contenant de la thymine A quelle(s) molécule(s) la thymidine présente dans les milieux de culture va-telle s’incorporer ? A l’A. D. N. des cellules Remplir le tableau… T 0 + 1 mitose T 0 + 2 mitoses Nombre de cellules 100 200 400 % de chromosomes radioactifs 100% 50% % de chromatides radioactives 100% 50% 25% Formulez une hypothèse sur le mécanisme de la réplication des chromosomes lors de la mitose La quantité d’ADN radioactif étant divisée par 2 à chaque génération on peut formuler l’hypothèse que chaque nouveau chromosome serait formé par la moitié de lancien.

Intégrer au cours et exploiter le polycopié « L’expérience de Meselson et Stahl » http: //webapps. fundp. ac. be/umdb/wiki-bioscope/images/thumb/9/98/11_04 -Meselson-Stahl-results. jpg/500 px 11_04 -Meselson-Stahl-results. jpg Réaliser un schéma explicatif sur le classeur Chaque nouvelle molécule d’A. D. N. contient donc un brin de la molécule père plus un nouveau brin, ce phénomène est nommé : réplication semiconservative.

La réplication semi-conservative nécessite l’intervention de diverses enzymes et nécessite de l’énergie. http: //www. edu. upmc. fr/sdv/masselot_05001/introduction/proprietes_adn. html

Conclusion du chapitre 1 Les chromosomes sont des structures constantes des cellules eucaryotes qui sont dans des états de condensation variable au cours du cycle cellulaire. En général la division cellulaire est une reproduction conforme qui conserve toutes les caractéristiques du caryotype (nombre et morphologie des chromosomes). Chaque chromatide contient une molécule d’A. D. N. Au cours de la phase S, l’A. D. N. subit la réplication semi-conservative. Ce phénomène préserve, par copie conforme, la séquence des nucléotides Ainsi les deux cellules filles provenant de la cellule mère par mitose possèdent la même information génétique. Qu’advient-il si une « erreur » se produit lors de la réplication semiconservative ?