Série d’exercices sur échanges cellulaires Note de l’auteur : Ce panel d’exercices sur les échanges cellulaires traite de divers aspects de la vie cellulaire. Il permet aux élèves de s’entrainer à la résolution de certains cas pratiques en vue de se préparer à un devoir. Exercice 1 I) - On prélève un fragment d’épiderme de Chou rouge. Le fragment est placé successivement dans différents milieux de montage entre lame et lamelle. 1°) Montage dans l’eau distillée Observation microscopique au fort grossissement (fig. 1) Reproduire ce schéma. En inscrire le titre et la légende. 2°) Montage dans une solution de saccharose à 30 % Faire le schéma annoté d’une cellule ainsi traitée, en se servant de la forme de la cellule précédente. II) - On place maintenant un fragment d’épiderme de Chou rouge dans une goutte d’acétate d’ammonium à 4 % entre lame et lamelle. On observe au fort grossissement. 1er temps : Observation d’une plasmolyse rapide. Les vacuoles sont rouges. 2e temps : La vacuole retrouve son volume initial, mais elle est devenue mauve. (Une expérience préalable a montré que l’acétate d’ammonium à 4 % fait virer un extrait d’anthocyane du Chou rouge au mauve). Interpréter les deux temps de cette expérience. Met-elle en évidence d’autres phénomènes que les expériences des questions. Exercice 2 I. Un culot de globules rouges est obtenu, au fond d’un tube, par centrifugation de sang frais de Boeuf ou de Mouton. On prélève, à la pipette, un certain volume de ce culot visqueux. Onze tubes renfermant des volumes égaux de solutions de NaCl de concentrations différentes reçoivent chacun deux gouttes du contenu de la pipette. Après agitation puis centrifugation (2 000 tours/mn pendant 5 mn), les résultats des observations sont consignés dans le tableau ci-après conformément à la légende de la figure 15. 1) Interpréter ces résultats 2) Calculer la pression osmotique d’une hématie normale sachant que la température d’expérience est de 20°C. II. Le liquide surnageant des tubes 5, 6, 7, 8 est prélevé pour que soit mesurée sa densité optique au spectrophotomètre (évaluation de l’opacité liée à la quantité d’hémoglobine présente dans la solution). Les résultats sont exprimés par le graphe de la figure 16. mbegueresvt.blogspot.com 1 Interpréter ces résultats Exercice 3 Des précisions sur la perméabilité cellulaire aux substances dissoutes ont été apportées par des expériences réalisées sur une algue marine filamenteuse, l’Ectocarpus. On isole des cellules de cette algue, qui sont placées dans différents milieux et on observe au microscope photonique (document 2). Milieu 1 : eau de mer : les cellules présentent des parois bombées (doc. 2a) ; Milieu 2 : eau de mer additionnée de saccharose : elles présentent des parois planes. 1) Que pouvez vous déduire de ces observations ? Après un certain temps, les cellules laissées dans le milieu 2 sont à nouveau observées : leurs parois sont bombées. 2) Comment pourriez-vous interpréter ce changement d’aspect ? Milieu 3 : Eau de mer additionnée de mannitol (remplaçant le saccharose). On sait que le mannitol ne pénètre pas dans les cellules végétales. L’observation microscopique montre que les cellules se comporte exactement comme dans le milieu précédent. 3) À Quelles conclusions cette expérience vous conduit-elle ? On introduit dans le milieu 3 du cyanure de potassium qui bloque les mécanismes respiratoires. Les cellules gardent des parois planes. 4) Qu’en déduisez-vous ? mbegueresvt.blogspot.com 2 Exercice 4 Cette plante possède des fleurs dont les pétales ont des vacuoles colorées en rouge par des pigments anthocyaniques. Trois fragments de l’épiderme d’un pétale sont montés entre lame et lamelle dans trois solutions aqueuses différentes dont les solutés, non ionisables, sont X pour le premier fragment, y pour le deuxième fragment et z pour le troisième fragment (on a pris soin de mettre un excès de solution afin d’éviter la dessiccation des préparations). Le microscope avec lequel on fait les observations possède un oculaire micrométrique qui permet d’évaluer le rapport entre les dimensions d’une cellule et les dimensions de sa vacuole. Des mesures effectuées toutes les minutes permettent de tracer les courbes Cx, Cy, Cz. (fig. 2). Figure 2 1°) a) Sachant que la température à laquelle ont été faites toutes les mesures était constante, interprétez aussi précisément que possible les trois courbes dans l’intervalle de temps To - T3. En déduire les propriétés des trois solutions. b) Quels caractères de la perméabilité cellulaire l’étude de ces courbes vous permet—elle de mettre en évidence P Justifiez vos réponses. 2°) Au moment T4, on remplace-le liquide de montage de la première préparation par un autre liquile L ; on continue les observations et les mesures qui permettent d’établir la deuxième partie de la courbe Cx. a) Interprétez cette partie de la courbe. Quelle peut étre la nature de L ? b) Représentez, â l’aide de trois schémas soigneusement annotés, l’aspect d’une cellule banale d’épiderme de pétale aux moments T1, T2, dans la solution x et au moment T5 dans le liquide L. Mettez un titre chacun de vos schémas. Sujet complet Bac de LYON 1975. Exercice 5 Des études ont été réalisées sur des hématies humaines baignant dans du plasma sanguin. 1) Le tableau ci-dessous présente la répartition des ions K+, Na+ et Cl- entre le milieu intracellulaire des hématies humaines et le plasma sanguin. Milieux : milieu extracellulaire milieu intracellulaire Ions : Na+ K+ Clmbegueresvt.blogspot.com 440 22 560 49 410 40 3 Que pouvez-vous en déduire ? 2) Certaines expériences sur ces hématies baignant dans du plasma sanguin ont montré que : - La présence dans le plasma d’un substrat énergétique comme le glucose est indispensable au maintien des différences de concentrations. - L’addition au plasma d’un poison bloquant la synthèse d’ATP (principale molécule donneuse d’énergie de la cellule) entraîne la disparition du déséquilibre ionique entre les deux compartiments Interprétez ces expériences. Quelles connaissances apportent-elles quant aux mécanismes de transports ioniques membranaires. Exercice 6 On place des cellules végétales de type épidermique dans une solution isotonique au contenu cellulaire. Après quelques minutes, on ajoute au milieu une substance N qui ne pénètre pas dans les cellules mais augmente la pression osmotique externe. Quelques minutes plus tard, on ajoute une autre substance P qui pénètre dans les cellules. a) Expliquez les phénomènes observés en commentant les trois courbes du document ci-dessous. b) A l’aide de schémas annotés, représenter les différents états des cellules aux moments t1, t2, et t4. Exercice 7 Dans huit petits tubes contenant 1 cm3 d’une solution aqueuse de chlorure de sodium de concentration croissante, on ajoute 1 cm3 de sang de Mouton. Après agitation, on centrifuge et l’on mesure avec précision le volume du culot qui se dépose au fond du tube; on obtient le résultat suivant (après le même temps de centrifugation pour tous les tubes). 1° Tracer la courbe mettant en évidence la variation de volume du culot en fonction de la concentration molaire. 1° Tracer la courbe mettant en évidence la variation de volume du culot en fonction de la concentration molaire. 1° Tracer la courbe mettant en évidence la variation de volume du culot en fonction de la concentration molaire. 2° Par quoi est constitué le culot? Quel est l’intérêt de la mesure précise de son volume? 3° Interpréter la courbe correspondant aux six derniers tubes. Quel peut être l’aspect microscopique d’une hématie dans le tube 3 ? dans le tube 8? 4° Interpréter la courbe correspondant aux deux premiers tubes. (Na = 23, Cl = 35,5.) mbegueresvt.blogspot.com 4
