Chapitre 4 : L’information génétique est conservée par...
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Thème 4:Les systèmes vivants contiennent, échangent et utilisent de l’information génétique Chapitre 4 : Réplication de l’ADN Activités Élève Page 1 sur 11 Chapitre 4 : L’information génétique est conservée par réplication de l’ADN Activité 1 : structure et ultrastructure du chromosome Connaissances Capacités Pendant l'interphase, l’ADN eucaryote, porteur de l’information génétique, est associé à des protéines pour former la chromatine. La chromatine peut être diffuse ou dense ; elle atteint une compaction maximale au sein des chromosomes pendant la mitose. Exploiter des ressources documentaires pour : - comprendre l’organisation de l’ADN au sein du noyau - réaliser un schéma simple d’un chromosome Document 1 : chromosome et chromatine Dans la vie d’une cellule, le chromosome présente différents niveaux d’organisation. Lorsque la cellule se divise (=mitose), les chromosomes apparaissent condensés, courts et épais et sont visibles au microscope optique. Entre deux divisions cellulaires, intervalle appelé interphase, les chromosomes se décondensent sous forme de fibres de chromatine formant des amas irréguliers dans le noyau. Questions : 1. Citer le compartiment cellulaire dans lequel se trouve le matériel génétique. 2. Indiquer pour les 2 cellules entourées du document sous quelle forme se présente l’ADN et si ces cellules sont en interphase ou en mitose.
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Thème 4:Les systèmes vivants contiennent, échangent et utilisent de l’information génétique
Chapitre 4 : Réplication de l’ADN Activités Élève
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Chapitre 4 : L’information génétique est conservée par réplication de l’ADN
Activité 1 : structure et ultrastructure du chromosome
Connaissances Capacités
Pendant l'interphase, l’ADN eucaryote, porteur de l’information génétique, est associé à des protéines pour former la chromatine. La chromatine peut être diffuse ou dense ; elle atteint une compaction maximale au sein des chromosomes pendant la mitose.
Exploiter des ressources documentaires pour : - comprendre l’organisation de l’ADN au sein du noyau - réaliser un schéma simple d’un chromosome
Document 1 : chromosome et chromatine
Dans la vie d’une cellule, le chromosome présente
différents niveaux d’organisation.
Lorsque la cellule se divise (=mitose), les
chromosomes apparaissent condensés, courts et
épais et sont visibles au microscope optique.
Entre deux divisions cellulaires, intervalle appelé
interphase, les chromosomes se décondensent
sous forme de fibres de chromatine formant des
amas irréguliers dans le noyau.
Questions :
1. Citer le compartiment cellulaire dans lequel se trouve le matériel génétique.
2. Indiquer pour les 2 cellules entourées du document sous quelle forme se présente l’ADN et si ces
cellules sont en interphase ou en mitose.
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Document 2 : Les différents niveaux d’organisation du chromosome
Le chromosome en début de mitose, apparait formé de deux chromatides identiques, réunies au niveau
du centromère. Chaque chromatide se termine à ses 2 extrémités par le télomère (tél(o)= terminaison).
Questions :
A partir des données du document 2 :
1. Indiquer la composition biochimique de la chromatine. 2. Justifier l’expression « collier de perles » attribuée au nucléofilament. 3. Indiquer la composition d’une chromatide. 4. Par quel processus les chromosomes deviennent ils visibles dans une cellule ?
5. Titrer les figures a à c du document ci-dessous et donner les annotations 1 à 6.
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Les différents niveaux d’organisation du chromosome
Activité 2 : Les différentes phases du cycle cellulaire
Les cellules ont leur propre cycle de vie : elles naissent, se multiplient et meurent. Leur multiplication permet
leur renouvellement.
Au cours de sa vie, une cellule donne naissance, en se divisant, à deux cellules filles génétiquement
identiques entre elles et à la cellule mère : c’est la mitose (chaque cellule possède le même ADN). Entre
deux mitoses, la cellule est dite en interphase (période pendant laquelle la cellule effectue ses fonctions
métaboliques). Elle est divisée en 3 phases distinctes :
- Phase G1 : la cellule synthétise les éléments
indispensables à sa croissance
- Phase S : phase de réplication de l’ADN
- Phase G2 : la cellule se prépare à la mitose
On appelle cycle cellulaire un ensemble constitué d’une interphase et d’une mitose (états d’une cellule
depuis sa formation jusqu’à sa division en deux cellules filles).
Connaissances Capacités
Le cycle cellulaire des cellules eucaryotes se déroule en plusieurs phases. L'ADN est répliqué au cours de la phase de synthèse. La cellule se divise au cours de la phase de mitose.
Exploiter des ressources documentaires pour : - représenter le cycle cellulaire ; - analyser la courbe d’évolution de la quantité d’ADN par cellule durant le cycle.
[Tapez une citation prise dans le document
ou la synthèse d'un passage intéressant.
Vous pouvez placer la zone de texte
n'importe où dans le document. Utilisez
l'onglet Outils de zone de texte pour
modifier la mise en forme de la zone de
texte de la citation.]
Figure a ………………………………………
Figure b ………………………………………
Figure c………………………………………
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Document 1 : Evolution de la quantité d’ADN dans une cellule somatique au cours de cycles cellulaires
Document 2 : Aspects de l’ADN à différents moments du cycle cellulaire
Questions :
Document 1
1. Donner le nombre de cycles cellulaires représentés sur le document et les délimiter.
2. Indiquer la durée d’un cycle cellulaire pour cette cellule. Citer les 2 grandes étapes qui la composent.
3. Analyser les variations de la quantité d’ADN au cours d’un cycle cellulaire.
4. Donner la définition de la mitose et indiquer sur la figure quand elle a lieu. Justifier la réponse.
5. Délimiter l’interphase au niveau de la figure.
6. L’interphase est découpée en 3 phases qui sont : G1, S et G2 ; les indiquer sur le document.
7. Rappeler le nom des deux niveaux d’organisation caractéristiques de l’ADN dans une cellule et les
étapes dans lesquelles on peut les observer.
Document 2
8. Les schémas à du document 2 représentent l’ADN au cours des différentes phases du cycle.
- Décrire ces représentations et identifier l’étape dans laquelle on peut les observer.
- Localiser, sur le document 1, les moments du cycle où on peut les observer. Justifier.
Les lettres A à E du document 1
délimitent un cycle cellulaire d’une
cellule somatique : cellule qui
n’intervient pas dans la reproduction
sexuée de l’organisme et qui compose
un tissu de l’organisme
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Activité 3 : La réplication de l’ADN
Rappel : l’ADN est une double hélice formée de 2 brins complémentaires et antiparallèles.
Document 1 : les trois modèles proposés pour la réplication de l’ADN
Pour expliquer la réplication d'un ADN bicaténaire, trois modèles ont été proposés. Ces modèles se basent tous sur l'utilisation de la molécule d'ADN "mère" comme matrice pour sa réplication, mais selon des modalités différentes :
1. Modèle conservatif Les deux brins de la molécule d’ADN mère restent intacts et une nouvelle copie en est intégralement synthétisée.
2. Modèle dispersif Chaque brin des molécules d’ADN fille contient à la fois des fragments de la molécule d’ADN mère et des fragments nouvellement synthétisés.
3. Modèle semi-conservatif Les deux brins de la molécule d’ADN mère se séparent et chacun est complété par la synthèse d’un nouveau brin
Document 2 : Les expériences de Meselson et Stahl
En 1958, Meselson et Stahl cherchent à comprendre comment s'effectue la copie conforme de l'ADN.
Connaissances Capacités
La réplication de l'ADN est semi-conservative chez les procaryotes comme chez les eucaryotes.
Exploiter des ressources documentaires pour : - mettre en relation la structure double brin de la molécule d'ADN avec la réplication ; - analyser une expérience montrant le caractère semi-conservatif de la réplication.
Des bactéries, sont cultivées pendant de nombreuses générations sur un milieu contenant de
«l’azote 15N» (« azote « lourd »). Elles sont prélevées et transférées sur un milieu normal, contenant
de « l’azote 14N» (« azote « léger »).
À chaque étape, l'ADN des bactéries en culture est extrait et centrifugé à grande vitesse dans un
tube contenant une solution de densité appropriée. Après centrifugation, l'ADN se stabilise ainsi à un
niveau correspondant à sa densité.
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Questions :
1. Analyse des résultats obtenus à la première génération :
- Après lecture des résultats, cocher la bonne réponse dans les propositions ci-dessous.
- Préciser l’hypothèse éliminée parmi les trois modèles proposés pour la réplication. Justifier la réponse.
- En cultivant des bactéries sur un milieu avec de l’15N, l’ADN extrait des bactéries est :
De l’ADN lourd
De l’ADN léger
De l’ADN lourd et léger
De l’ADN lourd ou léger
- Après de nombreux cycles cellulaires dans un milieu enrichi en 15N et un cycle dans un milieu contenant
du 14N, on obtient
100% d’ADN lourd
100% d’ADN léger
50% d’ADN lourd et 50% d’ADN léger
100% d’ADN intermédiaire
- Hypothèse éliminée et justification :
Questions :
2. Analyse des résultats obtenus à la deuxième génération :
- Indiquer les résultats attendus dans le tube 3 pour les 2 hypothèses restantes .
- Préciser laquelle des deux hypothèses restantes est finalement retenue en utilisant les résultats
réellement observés.
Les résultats obtenus sont schématisés ci-contre :
Tube 1 : ADN de bactéries cultivées depuis de nombreuses
générations sur un milieu 15N.
Tube 2 : ADN de bactéries de la culture sur milieu 15N, une
génération après leur transfert sur un milieu 14N.
Tube 3 : ADN de bactéries de la culture sur milieu 15N, deux
générations après leur transfert sur un milieu 14N.
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Activité 4 : Les différentes phases de la mitose
La mitose est située entre deux interphases.
La mitose est une division cellulaire qui permet de former, à partir d’une cellule mère, deux cellules filles
génétiquement identiques à la cellule mère. On distingue quatre phases au cours de la mitose : prophase,
métaphase, anaphase et télophase. Chaque phase est essentiellement caractérisée par l'état des
chromosomes et leur localisation dans la cellule.
Le document 1 schématise des cellules observées au cours d’un cycle cellulaire.
Questions :
1) Observer la vidéo « la mitose » : http://www.youtube.com/watch?v=6COxMt9gMdQ
2) Etude du document 1 : Décrire les phénomènes observés au niveau de chaque phase (photo + schéma)
et nommer les phases observées.
3) Rappeler le nombre total de chromosomes dans une cellule somatique humaine.
4) Sur le document 2, cocher les propositions correctes et corriger celles qui sont incorrectes.
Document 2
La mitose d’une cellule somatique humaine donne naissance à 2 cellules filles à 23 chromosomes
A la fin de la mitose, chaque chromosome est composé d’une chromatide
A la fin de la mitose, chaque chromatide est composée par une molécule d’ADN (double hélice)
Les chromosomes sont sous forme de chromatine pendant certaines phases de la mitose.
La mitose assure une reproduction conforme des cellules
La mitose permet le renouvellement et la réparation des tissus
Connaissances Capacités
La mitose conduit à la formation de deux cellules-filles génétiquement identiques à la cellule-mère. Les quatre phases de la mitose sont identifiées par des événements
structuraux caractéristiques. Les chromosomes comportent deux chromatides identiques qui se
séparent au cours de la mitose ; l’information génétique de la cellule-mère est fidèlement transmise aux cellules-filles.
Exploiter des ressources documentaires et réaliser une préparation microscopique pour : - identifier les quatre phases de la mitose ; - repérer les caractéristiques structurales essentielles des quatre phases de la mitose.
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Document 1 : Le déroulement de la mitose au cours du cycle cellulaire
Le cycle cellulaire : l’interphase + la mitose
Photos
(cellule végétale) Schémas
(cellule animale)
Nom de la
phase
Caractéristiques structurales de
chaque phase
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Activité 5 : Analyse de caryotype
Lors de la métaphase de la mitose, les chromosomes sont le plus condensés et le mieux individualisés. Cette
phase est utilisée pour la réalisation d’un caryotype qui permet de détecter des anomalies chromosomiques
(nombre ou forme) ou le sexe d’un individu.
Document 1 : réalisation d’un caryotype
Document 2 : photographies de caryotypes humains normaux
Caryotype féminin Caryotype masculin
Connaissances Capacités
La chromatine peut être diffuse ou dense ; elle atteint une compaction maximale au sein des chromosomes pendant la mitose.
Exploiter des ressources documentaires pour : - analyser les résultats d’un caryotype humain.
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Questions :
1. Pourquoi le caryotype est-il réalisé à partir des leucocytes et non des érythrocytes (hématies)? 2. Pourquoi les mitoses sont-elles bloquées en métaphase ? 3. Dessiner et légender un chromosome métaphasique.
4. Observer un des caryotypes du document 2 et préciser les critères utilisés pour classer les chromosomes. En déduire la définition d’un caryotype.
5. Comparer les deux caryotypes du document 2 et indiquer ce qui distingue un caryotype féminin d’un caryotype masculin.
6. A chaque caryotype correspond une formule chromosomique : (46, XX) pour les filles, (46, XY) pour les garçons. Expliquer l’écriture de la formule chromosomique.
7. La fécondation résulte de l’union d’un gamète mâle (spermatozoïde) et d’un gamète femelle. Justifier le fait que les chromosomes soient par paires et proposer une explication au caryotype (46, XY) d’un garçon issu de la fécondation.
Document 3 : Les anomalies chromosomiques visibles au microscope
Le caryotype est généralement utilisé dans le cadre du diagnostic prénatal afin de détecter une anomalie chez le fœtus. Plusieurs types d’anomalies chromosomiques peuvent être repérés sur un caryotype. :
- Anomalies du nombre de chromosomes (perte d’un chromosome d’une paire (monosomie) ou chromosome en plus au niveau d’une paire (trisomie))
- Anomalies de la structure des chromosomes (perte d’un fragment de chromosome....)
Un caryotype peut donner des informations sur l’aspect des chromosomes mais ne permet pas de
connaître le contenu des gènes.
Question :
8. Pour chaque caryotype présenté, - repérer et nommer l’anomalie chromosomique, - écrire sa formule chromosomique. - Indiquer le sexe de l’individu (la présence du chromosome Y détermine le sexe de l’individu).
Caryotype A
Caryotype B
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Caryotype C Caryotype D
