SVT 1ere S chap1

NATHAN 2011 SVT 1re S Livre du professeur Chapitre 1 1

Chapitre 1 Reproduction conforme de la cellule et rplication de lADN

Objectifs gnraux

Lobjectif de ce chapitre est de mettre en vidence les mcanismes molculaires et cellulaires permettant dassurer une reproduction lidentique dune cellule.

En classe de Premire, la notion de reproduction cellulaire conforme intgre dsormais lensemble des tapes du cycle cellulaire : duplication des chromosomes et division cellulaire, ainsi que les phases G1 et G2 prparatoires cette division. Il parat ncessaire de prsenter que les phases G1 et G2 ne sont pas des tapes dinactivit cellulaire, mais bien au contraire des phases de croissance, daccumulation de nutriments, de divisions des organites ; quelques exceptions prs, une cellule passe ainsi la majorit de sa vie en phase G1.

Ce chapitre est aussi loccasion de remobiliser et dapprofondir les notions prsentes au cours des classes de Troisime et de Seconde. Il permet de montrer que la structure statique de la molcule dADN telle quelle est prsente en Seconde est en fait dynamique : rplication lors de la phase S et modification de son tat de condensation au cours du cycle cellulaire. Ces activits permettront aussi de consolider la relation une molcule dADN = une chromatide qui est toujours difficile intgrer pour un lve de lyce. Il est ainsi fondamental de prsenter qu lissue de la rplication, les deux chromatides sont identiques et portent donc les mmes gnes situs aux mmes loci, la mitose permettant de distribuer quitablement cette information.

Il faut dailleurs noter les prcautions prises par le programme quant la fidlit de cette reproduction : En gnral la division cellulaire est une reproduction conforme , En absence derreurs, ce phnomne prserve, par copie conforme, la squence des nuclotides . Ainsi, ce chapitre a pour objectif de mettre en place un modle de reproduction cellulaire thorique parfait, les variations ce modle ne seront abordes que dans les chapitres 3 et 4 du thme 1A.

Progression retenue dans le chapitre

Lactivit 1 permet de distinguer la reproduction cellulaire (qui se traduit par une augmentation du nombre de cellules dans le milieu) de la division cellulaire (qui est le moyen de parvenir cette reproduction). On construit ainsi la notion de cycle cellulaire sur laquelle sappuieront les activits suivantes tout en montrant que le caryotype est conserv de gnration en gnration.

Lactivit 2 est consacre la prsentation des diffrentes tapes de linterphase. Les phases G1, S et G2 sont tout dabord identifies partir de lanalyse de la quantit dADN cellulaire dune population asynchrone puis les caractristiques molculaires de chaque phase sont prsentes. Dans cette activit, la phase S est restreinte une tape de doublement de la quantit dADN sans quaucun mcanisme explicatif ne soit encore propos.


Lactivit 3 renseigne sur les variations de ltat de condensation des chromosomes au cours du cycle cellulaire et propose de relier la phase S avec le nombre de chromatides dun chromosome.

Lactivit 4 vise exploiter les rsultats de lexprience de Meselson et Stahl afin de dterminer les mcanismes molculaires de la rplication de lADN lors de la phase S et dexpliquer ainsi la variation du nombre de chromatides des chromosomes au cours du cycle cellulaire.

Lactivit 5 prsente les diffrentes tapes de la mitose laide dobservations microscopiques puis insiste sur la transmission lidentique de linformation gntique depuis la cellule mre vers les deux cellules filles.

Proposition de programmation hebdomadaire

Ce chapitre devrait pouvoir tre trait en trois sances dont deux en effectifs rduits. Une premire sance en effectifs rduits (1h30) peut tre loccasion dvaluer le

temps de gnration dune culture de levures et daborder ainsi les caractristiques du cycle cellulaire (activits 1 et 2).

Au cours de la deuxime sance, les activits 3 et 4 peuvent tre menes ensemble sur la base dune exploitation de documents.

Enfin, une dernire sance en effectifs rduits permettra la ralisation, lobservation et lexploitation dune prparation de cellules en mitose (activit 5) et conclura quant aux mcanismes de transmission lidentique de linformation gntique.


Activit 1

La reproduction cellulaire : tape de la vie (p. 12-13)

1. Les instructions officielles prises en compte

Connaissances : En gnral, la division cellulaire est une reproduction conforme qui conserve toutes les caractristiques du caryotype (nombre et morphologie des chromosomes).

Capacits et attitudes : Recenser, extraire et exploiter des informations permettant de caractriser le cycle cellulaire et ses phases, dans diffrents types cellulaires.

2. La dmarche des auteurs et le choix motiv des supports

Lobjectif de cette double page est de montrer que la vie dune cellule se caractrise par la rptition de cycles cellulaires qui assurent laugmentation du nombre de cellules dans le milieu ainsi que le maintien du caryotype de gnration en gnration.

Lactivit dbute par une srie de photos montrant que la division cellulaire est un phnomne gnralis aux organismes procaryotes et eucaryotes, quils soient unicellulaires ou pluricellulaires. Lexemple du neurone est utilis afin de montrer que certaines cellules se divisent trs peu voire plus du tout.

La manipulation suivante permet destimer exprimentalement le temps de gnration dune population de levures, tout en insistant sur le fait que la division cellulaire nest quune tape dun processus plus long appel reproduction cellulaire.

Enfin, les derniers documents permettent de dfinir les tapes du cycle cellulaire par rapport lobservation des chromosomes dans la cellule et reprennent ainsi les connaissances du collge sur le maintien du nombre et de la morphologie des chromosomes au cours de la reproduction cellulaire conforme.

3. Guide dexploitation : productions lves attendues

1. Dune manire gnrale, les organismes unicellulaires se reproduisent plus rapidement que les cellules des organismes pluricellulaires. On observe toutefois de grandes disparits des temps de gnration au sein dun mme type dorganismes.

2. Le graphique attendu correspond celui propos la page 22 du manuel. 3. On estime le temps de gnration des levures Saccharomyces cerevisiae environ 1h30.

Remarque : Bien que la comprhension de la notion mathmatique du logarithme de base 10 ne soit pas du niveau dun lve de Premire S, celui-ci peut parfaitement reporter sur une feuille de papier semi-logarithmique les mesures obtenues et ainsi utiliser ses rsultats exprimentaux.


Aide la ralisation exprimentale

Lestimation du temps de gnration dune population cellulaire nest exploitable que si la culture est en phase de croissance exponentielle. Pour cela, il est important de lancer une culture de levures faiblement concentre la veille de la manipulation dans un milieu complet puis de repiquer la culture en milieu complet environ 106 cellules.ml-1 quelques heures avant la sance en effectifs rduits. On assure ainsi une croissance optimale des cellules, permettant un quasi-doublement de la population au cours de la sance.

4. On remarque que juste avant la division cellulaire, le caryotype dune cellule humaine montre 46 chromosomes et que ce nombre ainsi que la morphologie des chromosomes sont conservs dans les cellules filles. La reproduction cellulaire conserve donc les caractristiques du caryotype.

5. Le schma bilan attendu est prsent la page 22 du manuel. Il doit clairement faire apparatre la succession des deux tapes du cycle cellulaire : linterphase et la mitose.

Activit 2

Linterphase (p. 14-15)





Cette double page met en lumire les principales caractristiques de linterphase chez diffrents types de cellules eucaryotes.

Le document 1 permet dintroduire les diffrentes tapes de linterphase (G1, S et G2) et pose les bases des modifications subies par une cellule qui parcourt ces tapes : augmentation de la taille et de la quantit dADN. La cytomtrie de flux, technique employe pour obtenir le graphique de ce document na volontairement pas fait lobjet dune description trop dtaille.

Les trois tapes de linterphase sont ensuite successivement prsentes par lintermdiaire dexpriences facilement exploitables pour un lve de Premire S. On dgage ainsi les principales caractristiques de chaque phase :


phases G1 et G2 : croissance cellulaire, accumulation de nutriments, doublement du nombre dorganites ;

phase S : doublement de la quantit dADN.


1. Les cellules en phase G1, S et G2 se distinguent par leur diamtre et leur quantit dADN. Les cellules en G2 ont un diamtre suprieur et deux fois plus dADN que les cellules en G1. Les cellules en phase S ont des caractristiques intermdiaires aux cellules en G1 et en G2. On peut supposer que la phase S est une phase de doublement de la quantit dADN.

2. Le graphique attendu est prsent la page 23 du manuel. Une culture cellulaire synchrone met bien en vidence le doublement de la quantit dADN au cours de la phase S et confirme donc lhypothse prcdente.

3. On constate une augmentation rgulire du volume et de la masse dune cellule au cours de linterphase qui saccompagne dune accumulation de lipides et de protines dans la cellule. La phase G2 est marque par laugmentation du volume total des mitochondries qui sexplique par la multiplication de ces organites par scission comme le montre la photographie en MET.

4. Voir le document 3 page 23.

Activit 3

Les chromosomes dans la cellule (p. 16-17)


Connaissances : Les chromosomes sont des structures constantes des cellules eucaryotes qui sont dans des tats de condensation variables au cours du cycle cellulaire.

Chaque chromatide contient une molcule dADN.



Lobjectif de cette double page est de montrer que la molcule dADN, et donc les chromosomes, ne sont pas des structures statiques mais subissent des modifications profondes de leur tat de condensation au cours du cycle cellulaire.

Le document 1 permet de mettre en vidence une modification de ltat de condensation des chromosomes entre linterphase et la mitose. Lexprience de marquage fluorescent a pour objectif de montrer que les chromosomes sont bien prsents en interphase, ce qui constitue parfois un obstacle pour les lves qui ont majoritairement observ des cellules en interphase au cours des annes prcdentes.


Les documents suivants expliquent lchelle molculaire lorganisation des chromo-somes au cours du cycle cellulaire. Le document 2 enrichit les connaissances de la classe de Seconde et montre que lADN nest pas nu dans le noyau mais organis en chromatine tandis que le document 3 introduit la notion de chromatide.


1. On constate quau dbut de la mitose, les chromosomes sont trs condenss et individualiss tandis quen interphase ils sont dcondenss.

2. Dans le noyau dune cellule interphasique, les chromosomes ne sont pas entremls entre eux mais sorganisent en domaines distincts dans le volume nuclaire.

3. LADN nuclaire en interphase nest pas nu mais rgulirement enroul autour de protines globulaires formant ainsi une structure en collier de perles. Cette organisation provoque une lgre condensation de la molcule dADN ce qui favorise son stockage dans le noyau.

4. En phase G1, chaque chromosome possde une seule molcule dADN et donc une seule chromatide tandis quau dbut de la mitose chaque chromosome possde deux chromatides. Comme la phase S est une tape de doublement de la quantit dADN, on peut supposer que cest au cours de cette phase quune deuxime chromatide est produite pour chaque chromosome.

5. Le schma attendu correspond au document 2 page 22 du manuel.

Activit 4

Rplication de lADN au cours de la phase S (p. 18-19)


Connaissances : Chaque chromatide contient une molcule dADN. Au cours de la phase S, lADN subit la rplication semi-conservative. En absence derreur, ce phnomne prserve, par copie conforme, la squence des nuclotides.

Capacits et attitudes : Mettre en uvre une mthode (dmarche historique) et/ou une utilisation de logiciels et/ou une pratique documentaire permettant de comprendre le mcanisme de rplication semi-conservative.


Cette activit a pour objectif de mettre en uvre une dmarche historique afin de dterminer le mode de rplication de lADN au cours de la phase S.

La structure en double hlice de lADN ainsi que la rgle de complmentarit des nuclotides sont tout dabord rappeles dans le document 1. Ces informations sont des acquis de lanne de Seconde et permettent dintroduire les trois hypothses possibles du mode de rplication de lADN.


Lexprience de Meselson et Stahl est ensuite prsente dans le document 2. Son exploitation est mise en relation avec le document prcdent et permet de valider lhypothse dune rplication semi-conservative.

Enfin, ce mcanisme de rplication est replac lchelle du chromosome dans le document 3, ce qui permet dintroduire les notions dil et de fourche de rplication. Ce dernier document est mettre en relation avec les activits 3 et 4 afin de fixer le concept une molcule dADN = une chromatide mais surtout construire lide quen fin de phase S, les deux chromatides de chaque chromosome sont identiques.

Conformment aux limites du programme, lintervention denzymes et la ncessit dune source dnergie sont seulement signales.


1. Les schmas attendus sont regroups dans le tableau prsent la page 23 du manuel.

Remarque : La reprsentation des molcules dADN attendues la seconde gnration pose peu de problmes aux lves concernant les modes de rplication conservatifs et semi-conservatifs. Toutefois, la solution peut tre directement fournie aux lves les plus faibles concernant le mode de rplication dispersif.

2. Aprs un cycle cellulaire, les rsultats exprimentaux montrent lexistence dune bande dADN de densit intermdiaire. Ce rsultat nest conforme quaux hypothses de rplication semi-conservative et dispersive. Le mode de rplication conservatif aurait abouti la prsence de deux bandes : une bande dADN de densit 1,710 correspondant la molcule nosynthtise, et une bande dADN de densit 1,724 correspondant la molcule matrice.

Aprs un deuxime cycle cellulaire, la bande de densit intermdiaire est toujours prsente et saccompagne dune bande de densit faible. Seul le modle de rplication semi-conservatif est compatible avec une telle observation. Le modle dispersif devant conduire une bande de densit intermdiaire entre 1,717 et 1,710.

3. Le schma interprtatif dune fourche de rplication est prsent dans le document 6 de la page 23 du manuel. La rgle de complmentarit doit sappliquer entre brins matrices et brins nosynthtiss.

4. Le mode de rplication semi-conservatif associ la rgle de complmentarit des nuclotides permet, partir dune molcule dADN, dobtenir en fin de phase S deux molcules dADN identiques. Daprs les donnes du document 3 de lactivit 3, ces deux chromatides sont associes entre elles au niveau du centromre. En fin de phase S, chaque chromosome possde donc deux chromatides de mme squence.


Activit 5

La mitose (p. 20-21)



Les deux cellules filles provenant par mitose dune cellule mre possdent la mme information gntique.

Capacits et attitudes : Effectuer un geste technique en observant au microscope des divisions de cellules eucaryotes.


Cette dernire activit clture le chapitre par une prsentation des diffrentes tapes de la mitose dans les cellules vgtales et animales.

Lactivit dbute par lobservation en microscopie optique dune prparation de cellules vgtales en division. Le document 1 permet ainsi de poser les bases des modifications cytologiques accompagnant la mitose. Dans les cellules vgtales, les chromosomes sont parfaitement identifiables et facilitent lidentification des diffrentes tapes de la mitose.

Le document 2, photographie prise en microscopie fluorescence, montre que les mcanismes de la mitose chez les cellules vgtales sont transposables chez les cellules animales. La technique utilise permet de mettre en vidence la prsence dun fuseau de division assurant le bon droulement de la mitose. Conformment au programme, le fonctionnement de ce fuseau nest pas prsent.

Enfin, le document 3 est mettre en relation avec les documents prcdents ainsi quavec les donnes des activits 3 et 4. Il apporte la fois la notion de locus et confirme quaprs la phase S les deux chromatides dun chromosome possdent la mme squence. La sparation des chromatides lors de lanaphase assurera donc bien que les cellules filles possderont la mme information gntique, identique celle de la cellule mre.


1. Les schmas interprtatifs attendus sont prsents dans le document 7 de la page 23 du manuel. ce stade de lactivit, la prsence du fuseau de division ne peut tre exige dans les schmas tant donn quelle nest pas visible sur la prparation.

2. Au cours de la prophase, les chromosomes (qui possdent deux chromatides) se condensent, sindividualisent et lenveloppe nuclaire disparat. Lors de la mtaphase, ils se disposent sur le plan quatorial de la cellule et sont fixs aux diffrentes fibres du fuseau de division. lanaphase, les chromatides de chaque chromosome se sparent


au niveau du centromre et migrent aux ples opposs de la cellule. Les chromatides sont tractes par les fibres du fuseau de division. Enfin en tlophase, les chromosomes (qui possdent dsormais une seule chromatide) se dcondensent, lenveloppe nuclaire se reforme et, chez les cellules animales, la cellule strangle au niveau du plan quatorial pour former deux cellules distinctes.

3. Dans la technique de FISH, les sondes utilises sont spcifiques dune squence particulire. Au cours de la phase S, la rplication assure une copie lidentique dune molcule dADN (et donc dune chromatide). Les deux chromatides du chromosome 1 sont marques de faon identique par les sondes car elles sont issues de la rplication dune chromatide mre.

4. Le schma dinterprtation attendu est prsent dans le document 8 page 23 du manuel. Le locus du gne doit tre conserv lidentique entre la cellule mre et les cellules filles.

5. La mitose assure que chaque cellule fille possdera une seule des deux chromatides pour chaque chromosome de la cellule mre. Or ces deux chromatides sont, grce la rplication, identiques entre elles. Ainsi, linformation gntique est identique entre les deux cellules filles, mais aussi avec la cellule mre. La production de deux cellules identiques partir dune cellule mre peut donc bien tre qualifie de reproduction conforme.


valuation des capacits exprimentales

Les capacits values sont lies lutilisation du microscope et au traitement dune image numrique. Les lves doivent tre en mesure de retrouver sur la lame propose les diffrentes rgions tudier puis den raliser une capture numrique laide dune camra ou dun appareil photo mont sur le microscope.

Les images obtenues sont ensuite traites laide dun logiciel de mesure de faon obtenir les dimensions des diffrentes cellules, le diamtre dun noyau interphasique tant fourni dans lnonc.

On attend ensuite une prsentation comparative lgende et titre de deux captures judicieusement choisies laide dun logiciel de prsentation.

Capacits testes Acquis En voie dacquisition Non acquis

Observation microscopique

Choix correct du grossissement

clairage correct

Choix de la zone dobservation

Capture dune image

Capture et sauvegarde dune image sur lordinateur

Traitement dune image

Ouverture de limage dans le logiciel de traitement

Utilisation des fonctionnalits du logiciel de traitement

Prsentation numrique

Utilisation des fonctionnalits du logiciel de prsentation

Adoption dune dmarche explicative

Comparaison des deux images

Rponse au problme pos

Rangement du matriel

Paillasse en ordre

Logiciels ferms

Microscope correctement remis


Corrections des exercices

Restituer ses connaissances

4 Organiser une rponse argumente Exposez les mcanismes cellulaires permettant la conservation des caractristiques du caryotype de gnration en gnration dans une cellule contenant 2n = 4 chromo-somes. Une cellule contenant 2n = 4 chromosomes possde deux paires de chromosomes homologues, on dit quelle est diplode.

En phase G1, ces chromosomes possdent une seule chromatide.

Au cours de la phase S, chaque brin dune molcule dADN est recopi par le mca-nisme de rplication semi-conservative. Ce mcanisme assure la formation de deux molcules dADN identiques. lissue de la phase S, les chromosomes de la cellule possdent donc chacun deux chromatides, identiques, relies par un centromre. La cellule contient alors toujours 2n = 4 chromosomes, mais deux chromatides. Au cours de la mitose, en mtaphase, ces chromosomes se placent sur le plan quatorial de la cellule, puis, en anaphase, les deux chromatides de chaque chromosome se sparent et migrent vers les deux ples opposs de la cellule. lissue de la tlophase, les deux cellules filles obtenues possdent donc chacune 2n = 4 chromosomes. Rplication semi-conservative et mitose assurent ainsi la conservation des carac-tristiques du caryotype de gnration en gnration.

5 laborer un texte illustr laide dun texte court illustr par des schmas, prsentez les diffrentes tapes de la mitose. La mitose se dcompose en quatre tapes principales.

La prophase, au cours de laquelle les chromosomes se condensent et lenveloppe nuclaire disparat progressivement.


La mtaphase au cours de laquelle les chromosomes se disposent sur le plan quatorial de la cellule laide du fuseau de division.

Lanaphase, qui se caractrise par la sparation des deux chromatides de chaque chromosome et leur migration vers les ples opposs de la cellule.

La tlophase o les chromosomes se dcondensent, les enveloppes nuclaires se reconstituent et les deux cellules filles sindividualisent.


Exercice guid

6 Dure des phases du cycle cellulaire 1. Le texte rappelle que lintensit de la fluorescence liodure de propidium est proportionnelle la quantit dADN dans les cellules. Or, on sait que les cellules en G2/M possdent une quantit dADN double de celles en phase G1, et les cellules en phase S sont en cours de rplication de lADN. Aprs marquage liodure de propidium, les cellules en phase G2/M devraient donc prsenter une intensit de fluorescence double par rapport aux cellules en phase G1, tandis que les cellules en phase S devraient prsenter une fluorescence intermdiaire. Ces donnes sont cohrentes avec lidentification des phases du cycle propose partir du profil de fluorescence.

2. La dure de chacune des phases sobtient en appliquant la formule propose dans le texte : on multiplie le pourcentage de cellule dans la phase considre par la dure du cycle cellulaire.

On obtient ainsi le tableau suivant de la dure des phases du cycle cellulaire chez quelques types cellulaires (en heures) : Cellules de peau de

souris Cellules de racine de

fve Cellules de lintestin

humain Phase G1 9,11 4,83 1,90 Phase S 9,88 7,37 7,40 Phase G2 2,31 4,83 3,99 Phase M 0,7 1,97 1,71 Temps de gnration 22 19 15

3. On peut regrouper la dure des phases G1 et S/G2/M dans le tableau suivant pour les diffrents types cellulaires tudis : Cellules de peau de

souris Cellules de racine de

fve Cellules de lintestin

humain Phase G1 9,11 4,83 1,90 Phase S/G2/M 12,89 14,17 13,1 Temps de gnration 22 19 15 On constate que la dure de lensemble des phases S/G2/M varie peu dun type cellulaire lautre linverse de la phase G1 dont la dure varie fortement en fonction du type cellulaire tudi.

4. On remarque quaprs irradiation, une trs large majorit des cellules possde une intensit de fluorescence de 200 UA ce qui correspond la phase G2/M. Le tmoin montre une rpartition plus homogne des cellules entre les phases G1, S et G2/M. On en conclut que les cellules irradies ne peuvent boucler leur cycle cellulaire et sont bloques en phase G2 et/ou M. Lirradiation bloque donc le droulement du cycle cellulaire aprs la phase S. Les UV provoquent des cassures dans lADN double brin, on peut proposer comme explication quune cellule ne peut entrer en mitose lorsque son ADN est endommag.


7 Une exprience pour dterminer le mode de rplication 1. Trois hypothses ont t proposes concernant le mode de rplication : la rplication conservative ;

la rplication semi-conservative ;

la rplication dispersive.

2. On note de deux couleurs diffrentes les brins dADN ayant incorpor de la BrdU et ceux nen contenant pas.

Schma dinterprtation de lexprience de marquage la BrdU.

Lexprience montre qu la mtaphase du deuxime cycle cellulaire, chaque chromosome possde une chromatide colore en jaune et une chromatide en orange. Les schmas dinterprtation montrent que ces rsultats exprimentaux sont compatibles avec lhypothse dun mode de rplication semi-conservatif.

3. En reprenant le schma dinterprtation pour la rplication semi-conservative on remarque quun cycle supplmentaire en absence de BrdU conduirait la formation de cellules possdant deux types de chromosomes aprs coloration lacridine orange :

des chromosomes avec deux chromatides colores en jaune ;

des chromosomes avec une chromatide colore en jaune et lautre non colore.

Les chromosomes nauraient donc pas tous la mme coloration au sein dune mme cellule.


8 Observation de chromosomes 1. On observe sur la photographie en MET deux chromosomes, lun est color en bleu et lautre en orange.

2. Le chromosome color en orange prsente des fourches de rplication et un il de rplication bien visibles, il est en train de subir la rplication de son ADN. La photographie a donc t prise au cours de la phase S.

3. Les zones flches correspondent aux fourches de rplication. Le schma attendu est prsent dans le bilan du chapitre (page 23).

9 Le cycle cellulaire des cellules embryonnaires 1. La quantit dADN dans une cellule dun embryon en cours de segmentation prsente une volution cyclique avec un doublement de la quantit dADN en 30 min immdiatement suivi dun retour une quantit Q dADN. On peut donc en dduire que ces cellules subissent alternativement rplication (phase S) et mitose (phase M), les phases G1 et G2 sont absentes.

2. La phase G1 est caractrise par une croissance cellulaire importante, cette phase tant absente dans ces cellules on peut proposer qu chaque division cellulaire les cellules filles obtenues sont deux fois plus petites que la cellule mre dont elles proviennent. 10 Mesure de la vitesse de rplication 1. En utilisant lchelle fournie en milliers de paires de bases, on mesure la longueur de lun des segments (vert ou rouge). La longueur obtenue est denviron 28 000 paires de bases. Le temps dincubation de chaque marqueur tant de 20 min, on en dduit que la vitesse de rplication dans une cellule humaine est de lordre de 1 400 paires de bases par minute.

2. Le tableau comporte un organisme procaryote (la bactrie) et trois organismes eucaryotes. On constate que la vitesse de rplication chez les organismes procaryotes est trs suprieure la vitesse de rplication chez les organismes eucaryotes. La vitesse de rplication dans la cellule humaine est la plus faible de tous les organismes prsents ici.

3. La taille du gnome indiqu correspond toujours une cellule haplode, donc dans le cas de lHomme une cellule 23 chromosomes. On ralise plusieurs approximations avant de poser le calcul : chaque origine de rplication dbute au milieu de chaque chromosome et conduit donc 2 fourches de rplication, les chromosomes sont tous de mme taille.

Avec une vitesse de rplication de 1 400 pb/min, le temps ncessaire la rplication dun gnome de 3 109 pb est de 3 109/(1 400 x 23,2) = 46 583,8 minutes, soit environ 32 jours et huit heures.

Ce rsultat nest pas compatible avec le temps de gnration de quelques cellules humaines comme les cellules souches de la peau (24 h, cf. page 12) ou les cellules de lintestin (15 h, cf. page 30). On peut en dduire quil existe de trs nombreuses origines de rplication dans les cellules humaines, comme le suggrent dailleurs les donnes sur les cellules de souris.


11 Une cellule atypique 1. Sur cette photographie on observe des chromosomes deux chromatides fortement condenss, elle a t prise au cours de la mtaphase de mitose.

2. La technique de FISH permet ici de reprer un gne particulier sur le chromosome 21. On remarque sur la photographie trois marques fluorescentes sur trois chromo-somes diffrents.

3. Les cellules de ce ftus possdent trois exemplaires du chromosome 21, cest une trisomie, aussi appele dans ce cas Syndrome de Down.

La science autrement

12 To be a cell division supervisor 1. The key signal which triggers the division of a skin cell is the empty space left by a dying cell in the tissue.

2. The main steps a cell must follow to achieve a complete cell cycle are : cell growth during Gap1 phase. The cell must be big enough to proceed in the cell cycle ;

duplication of genetic material during S phase ;

cell growth during Gap2 phase ;

genetic material checking. Cell checks if DNA is damaged and repairs it before to proceed in the cell cycle ;

duplication checking. All genetic material must have been duplicated before to proceed in the cell cycle ;

mitosis.

13 Des chromosomes au salon 1. Le tableau montre plusieurs types cellulaires en division, on y observe les diffrentes phases de la mitose. La sculpture reprsente une paire de chromosomes homologues, ces chromosomes possdent chacun deux chromatides et on distingue le centromre ; ltat de condensation suggre une mtaphase de division cellulaire. Enfin, la table reprsente un caryotype en trois dimensions, les chromosomes y sont rangs par paires et par taille dcroissante. On y distingue 23 paires de chromo-somes ce qui traduit un caryotype de cellule humaine.

2. Les trois reprsentations artistiques font rfrence la mitose.

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