Cellule - WordPress.com

I.
Cellule, ADN, unité du vivant
La cellule, unité du vivant
1) cellule animale
Diaporama : préparation de lame microscopiques et observation
Réalisation d’un dessin d’observation de cellules
Fiche méthode utilisation du microscope
TP : Préparation de cellules d’épiderme de grenouille
Réalisation d’un dessin légendé
Vidéo : de l’organisme à la cellule : situer les cellules au niveau de l’organisme,
préparation de lames minces
Rappels des acquis : p 174-175-176
Document : cellule animale en microscopie électronique (cellule ovarienne d’embryon
de souris)
Description des deux grands types de microscopie
Notion de coupes minces (microtome) ; électronographie
Légende d’une cellule animale en électronographie (notion d’organites)
1
2
3
4
Membrane plasmique
Cytoplasme
Enveloppe nucléaire
Pores nucléaires
5
6
7
8
9
Mitochondrie
Réticulum endoplasmique
Ribosome
Nucléole
noyau
P 178 : observation microscopique de cellule animales + p 180 (organites)
Rappel : cellules  tissu  organe  appareil  organisme
Cellule  membrane + cytoplasme (noyau + organites)
2) cellule végétale
TP : Préparation de cellules d’épiderme d’oignon rouge et de feuilles d’élodée
Réalisation d’un dessin légendé
Mise en évidence de la paroi cellulosique (p 179) et des chloroplastes (spécificités des
cellules végétales)
Epiderme inférieur de feuille d’ombilic (stomates)
Notion de plasmolyse – turgescence (voir doc 2b p 179)
P 181 + doc papier : électronographie de feuille de tabac
Légende d’une électronographie de cellule de feuille de tabac
10
11
12
13
Paroi cellulosique
Cytoplasme
Nucléole
Pore ou membrane nucléaire
15
16
17
18
chloroplastes
Mitochondries
Vacuole
ribosomes
Bilan : la cellule fonde l’unité et la diversité du vivant. Toutes les cellules sont limitées
par une membrane plasmique qui définit un compartiment cellulaire contenant du
matériel génétique (contenu dans un ou des chromosomes) et des organites. La paroi, la
vacuole et les chloroplastes sont des organites spécifiques des cellules végétales.
3) cellules procaryotes
Doc p 188-189 ; rappel cours de 3ème (micro-organismes …)
Bilan : Les procaryotes sont des êtres vivants le plus souvent unicellulaires (bactéries) de
petite taille constitués d’un cytoplasme limité par une membrane dont le matériel
génétique (le plus souvent un chromosome simple) n’est pas contenu dans un noyau (vrai ;
distinction eucaryotes)
Tableau de comparaison des procaryotes et des eucaryotes (et spécificité des
végétaux)
Procaryote
Ex d’organismes
Taille des cellules
Noyau
Matériel génétique
Membrane
plasmique
Organites
intracellulaires
Chloroplastes
Organisation
cellulaire
Métabolisme
Bactéries
Petites : 1 à 10.10-6 m
Absent : pas de
véritable noyau
Un chromosome libre
(nucléole)
Oui ; elle délimite le
cytoplasme
Pas d’organites limités
par une membrane
Parfois des remplis de
membranes
ribosomes
Non
Le plus souvent
unicellulaire
Autotrophes ou
hétérotrophes
Eucaryote
Eucaryote animaux
Végétaux,
Oignons, Elodée
Grenouille, Homme
Grandes : 10 à 100.10-6 m
Présent : le noyau est limité par l’enveloppe
nucléaire
Plusieurs chromosomes visibles au moment de
la division cellulaire
Oui ; elle délimite le cytoplasme
Réticulum endoplasmique,
Mitochondries, Appareil de golgi
ribosomes
Présents dans les
non
parties aériennes
(exposées à la
lumière)
Le plus souvent pluricellulaire (at avec
différenciation cellulaire = spécialisation)
Autotrophes (pour les hétérotrophes
parties
chlorophylliennes)
Ex 1 p 200
Electronographie : microscopie électronique
C’est une cellule végétale car elle possède un chloroplaste, organite spécifique des
végétaux
C’est un eucaryote car elle possède un noyau vrai
C’est un autotrophe car le chloroplaste à la lumière permet à cette cellule de fixer le CO2
et de fabriquer sa propre matière organique (amidon noté dans le chloroplaste)
II.
les besoins nutritifs des cellules et leur métabolisme
Le métabolisme c’est l’ensemble des réactions chimiques réalisées par la cellule.
1) Cellule non chlorophyllienne
TP culture de levure (Saccharomyces caerevisiae = levure du boulanger) sur des milieux
de composition différentes : avec ou sans glucose et sels minéraux
Observation de l’aspect des cultures et comptage des cellules à l’aide de lame de
Malassez (quadrillage calibré)
Doc p 183 et p 199
Doc p 182 –fiche utilisation de lame de malassez
Définition hétérotrophe (lexique p 183)
TP : respiration des levures
Objectifs : mettre en évidence le métabolisme des levures (et mesurer des variations de ce
métabolisme en présence ou non de matière organique).
Principe : mesurer les échanges de dioxygène (O2) entre les levures et leur milieu en présence
ou non de glucose (le glucose est une source de matière organique et on a déjà observé que
c’est sur ce milieu que les levures se développent : bourgeonnement des cellules et
augmentation de la population = croissance pour un unicellulaire).
Protocole : Schéma
A l’aide d’un dispositif ExAO composé d’un bioréacteur relié à une sonde à dioxygène et à
un ordinateur par une interface, on mesure la concentration en dioxygène dans une enceinte
contenant une suspension de levures (à jeun depuis 24 heures). Au bout de 2 minutes de
mesure, incorporer 1 mL de solution de glucose à 1%.
Résultats : courbe
Interprétation
Sans glucose (pendant les deux premières minutes de mesure) on ne note pas de variation
dans la quantité de dioxygène dans l’enceinte contenant des levures : les levures ne
consomment pas d’O2 : les levures ne respirent pas.
Dès l’ajout de glucose on note une diminution de la concentration en O2 dans l’enceinte
contenant des levures . On passe de ………… à …………. . En présence de glucose, les
levures ont consommé de l’O2, les levures respirent en présence de glucose.
Conclusion
Pour assurer leur croissance, les cellules doivent dégrader de la matière organique, cette
dégradation est assurée par la respiration (dans les mitochondries) : la respiration assure la
dégradation du glucose.
Bilan : Les besoins nutritifs des cellules non chlorophylliennes sont importants car elles
nécessitent des substances organiques pour se développer. Elles ne se développent pas sans
matière organiques. Les cellules non chlorophylliennes sont hétérotrophes, elles tirent leur
énergie de matière organique élaborée (comme le glucose) grâce à leurs mitochondries
(centrale énergétiques). Toutes les cellules réalisent la respiration en présence de dioxygène.
2) cellules chlorophylliennes
voir document du livre : culture d’euglène dans différentes conditions (lumière faible, lumière
forte).
Bilan : les besoins nutritifs des cellules chlorophylliennes se limitent à des substances
minérales. Les cellules végétales chlorophylliennes sont autotrophes car elles réalisent la
photosynthèse grâce à leur chloroplaste ; elles fabriquent leur propre matière organique à
partir d’éléments simples (eau et sels minéraux)..
Pour simplifier
Autotrophie des cellules chlorophylliennes : photosynthèse
6 CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6 O2
glucose ( amidon)
hétérotrophie = respiration
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6 H2O + Energie chimique
Glucose
Bilan p 191
Ex B p 200 : chloroplaste ; mitochondrie ; photosynthèse, respiration
Ex C p 200 a : vrai, pour les eucaryotes ; b vrai ; c : non, on trouve des mitochondries chez
les cellules végétale comme animales ; d vrai, c’est le rejet lié à la photosynthèse ; e non,
rejettent CO2 à la lumière comme à l’obscurité, c’est la respiration
Ex F p 200 : vrai pour pro et eucaryotes
A, b pas de membrane nucléaire chez procaryotes, c pas d’organites, d procaryotes moins de
2 micromètres.
TP Lien croissance – métabolisme – échanges gazeux
Mesure de la respiration des levures avec apport de glucose au bout de 2 minutes
Objectifs : mettre ne évidence le métabolisme des levures et mesurer ses variations en
présence ou non de glucose)
Principe : mesurer les échanges d’O2 entre les levures et leur milieu en présence ou non de
glucose (source de matière organique dégradée par les levures lors de la respiration :
consommation de O2)
Protocole : dispositif ExAO : bioréacteur relié à une sonde à O2 et à un ordinateur par une
interface (schéma)
Incorporer 1 mL de glucose à 5% au bout de 2 minutes de mesure sur des cultures de levures à
jeun depuis la veille.
Résultats : courbe imprimée pendant le TP
Interprétation : sans glucose, la concentration en O2 dans l’enceinte ne varie pas : les
levures ne réalisent pas d’échanges d’O2 avec leur milieu : elles ne respirent pas. Dès l’apport
de glucose (T0 +
Min), la concentration en O2 dans l’enceinte diminue, le levures consomment de l’O2, elles
respirent.
Conclusion : la respiration assure la dégradation du glucose.
Les levures sont des organismes hétrotrophes qui fabriquent leur énergie en dégradant le
glucose dans les mitochondries au cours de la respiration.
Voir doc p 185
Compte rendu
Vidéo YouTube (what do yeast like to eat ?)
Questions 2 à 4 p 187
Qu 2 : Les cellules de levures de boulanger cultivées en milieu bien oxygéné contiennent un
grand nombre de mitochondries (au moins 4 dans la cellule photographiée), au contraire on
n’en trouve pas dans les levures cultivées en milieu anaérobie (sans O2). Les mitochondries
doivent avoir un rôle dans le métabolisme aérobie (en présence d’O2 –hypothèse)
Qu 3 : l’expérience confirme l’hypothèse puisque la fraction cytoplasmique (sans
mitochondries) ne provoque aucune variation dans la concentration en O2 alors que la fraction
contenant les mitochondries montre une diminution importante de la concentration en O2.
Qu 4 : les mitochondries n’interviennent pas dans le métabolisme énergétique des cellules de
levures cultivées en conditions anaérobies, la cellule ne les fabriquent donc plus (photo 2).
On peut proposer de refaire le même TP avec des cellules d’élodées éclairées et à l’obscurité
(le TP a déjà été réalisé dans la première partie « planète Terre »
Contrôle
III.
Le contrôle de l’activité cellulaire
1) Caractéristiques cellulaires héréditaires
 Exercice sur l’acétabulaire (forme des cellules est fonction de la provenance du
noyau).
Formuler une conclusion aux expériences du document
L’algue acétabulaire a la capacité de se régénérer si on la sectionne et que le fragment
contient le noyau de la cellule (les autres fragments meurent)
Si on transfère le noyau d’une algue AM dans un fragment sectionné de AC, la cellule qui
se régénère présentera les caractéristiques de la cellule AM (chapeau lisse). Inversement,
si on transfère le noyau d’une algue AC dans un fragment d’AM contenant le noyau, la
cellule qui se régénèrera aura les caractéristiques de l’Algue AC –d’où provient le noyau)
Etablir le lien entre les chromosomes, l’information génétique et le noyau.
L’information génétique caractéristique de l’espèce est contenu dans le noyau.
Rappel cours de 3ème : Observation de cellules de glandes salivaires de larve de
chironome : le noyau contient des chromosomes.
On peut conclure que les informations génétiques caractéristiques d’une espèce sont
portées par les chromosomes.
 Exercice : taille et forme de la cellule de Saccharomyces pombae (transmise de
génération en génération) ; la façon dont une cellule se divise est héréditaire
Schéma illustrant le mode de division de chaque espèce de levure
Saccharomyces cerevisiae se divise par bourgeonnement
Saccharomyces pombe se divise par cloisement transversal
Expliquer la formation des colonies : une cellule de levure est invisible à l’œil nu, par contre,
des milliers de cellules les unes à côté des autres après divisions forment des amas = colonies
visibles à l’œil nu. Chaque colonie est issue d’une seule cellule qui s’est divisée un très grand
nombre de fois.
Montrer que le mode de division et l’activité métabolique sont des caractères héréditaires : le
même résultat est observable après plusieurs repiquage, donc au fil des générations
cellulaires, donc le mode de division se transmet de génération en génération.
Bilan : Une cellule conserve ses caractéristiques de génération en génération, l’hérédité est un
phénomène cellulaire. Les divisions assurent la croissance des populations cellulaires sans en
modifier les caractéristiques génétiques.
2) Métabolisme cellulaire
Ex levure à colonies rouges (ne fabriquent pas d’adénine) et blanches (fabriquent adénine). Si
une étape de la chaîne métabolique est bloquée, le métabolite est stocké et c’est son oxydation
qu contact de l’air que l’on perçoit comme une coloration rouge
Bilan : Le métabolisme des cellules est sous le contrôle du noyau
3) Le support de l’information génétique
Rappel de troisième : le matériel génétique , sous forme de chromosomes, est le support de
l’information génétique. Notion de gène (unité d’information).
Bilan : chez les êtres vivants actuels paraissent très variés par leurs aspects, leurs modes et
lieux de vie, mais en réalité ils possèdent de nombreuses caractéristiques communes :
 tous sont formés de cellules ; au sein de ces cellules, l’énergie est produite par deux
types de métabolismes :
 soit la source d’énergie est la lumière : c’est la photosynthèse
 soit la source d’énergie est la matière organique : c’est la respiration
 tous possèdent au sein de chacune de leurs cellules un programme génétique contenu
dans un noyau chez les eucaryotes et qui apparaît nettement lors de la division sous la
forme de chromosomes
IV.
La molécule d’ADN
Document support CD rom génétique
Tous les chromosomes contiennent de l’ADN
TP extraction d’ADN de support différents
Observation de cellules en division : larve de chironome ou cellules de racine d’ail
coloration identiques à celle des cellules en division :
Etude de document (vidéo) sur la transgénèse :
La molécule d’ADN est une molécule universelle. Les transgénèses reposent sur l’universalité
de la molécule d’ADN en tant que support de l’information génétique.
1) Structure de la molécule d’ADN
ADN = molécule en double hélice = 2 chaînes brins
a. Etude d’un brin d’ADN
La molécule d’ADN est constitué d’un enchaînement de nucléotides.
Un nucléotide est composé de 3 éléments : un sucre (désoxyribose), un groupement phosphate
et une base azotée (parmi 4 possibles : Adénine, Thymine, Guanine, Cytosine : A, T, G, C)
L’ordre des nucléotides dans la molécule définit la séquence du brin.
La séquence des nucléotides au sein d’un gène constitue un message.
TP anagène : retrouver des séquences de gènes
Hémoglobine
--TP maquette de la molécule d’ADN
Les deux brins sont associés l’un à l’autre selon une règle de complémentarité : A-T ; G- C
TP anagène : comparer des allèles différents d’un même gène
Hémoglobine
Drépanocytose
Les allèles ont pour origine des mutations qui modifient la séquence de l’ADN