[PDF] La Terre dans lUnivers la vie et lévolution du vivant

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La Terre dans l"Univers, la vie et l"évolution du vivant .......................................6 Cours

...............................6Exercices ........................................................................

............................9 ...........................13 ...............................19 Cours .............................19 Exercices ........................................................................ ..........................20 Cours .............................26 Exercices ........................................................................ ..........................29 ...........................36 ................................40 Cours .............................40 Exercices ........................................................................ ..........................42 ...........................49 ....................53 Cours .............................53 Exercices ........................................................................ ..........................55 ...........................60 Cours .................................75 Cours .............................75

Exercices

Cours .............................89 Exercices ........................................................................ ..........................92

Corrigés

...........................98 ......................102 Cours ............................102 Exercices ........................................................................ .........................104 ..........................109 3

Enjeux planétaires contemporains

10

Géologie et recherche d'hydrocarbures

112
11 La production végétale et son amélioration 125
12

Production animale et environnement

136

Corps humains et santé

13

La mise en place du phénotype sexuel

146
14

Le fonctionnement des appareils reproducteurs

159
15

Le contrôle de l'appareil reproducteur

171
16

La maîtrise de la reproduction

181
17

Patrimoine génétique et maladie

193
18

Mutations et cancérisation

206
19

La résistance bactérienne aux antibiotiques

218
20

Le cristallin, une lentille vivante

231
21
Les photorécepteurs, un produit de l"évolution 240
22

Cerveau et vision

252
1

La mitose

: une reproduction conforme Lamitose* est une division cellulaire qui, à partir d'une cellule initiale (la cellul e- mère), donne deux cellules-filles de même contenu génétique. C'est un phénomène continu que l'on divise en quatre phases. 1

Les phases de la mitose

La mitose.

■ Lors de la prophase*, des chromosomes s'individualisent par condensation des molécules d' ADN * présentes dans le noyau. Chaque chromosome est constitué de deux chromatides réunies au niveau du centromère. À la métaphase*, les chro- mosomes bien visibles se disposent dans le plan équatorial de la cell ule. Au cours de l' anaphase *, les chromatides de chaque chromosome se séparent et migrent vers des pôles opposés. À la télophase, le partage du cytoplasme aboutit à la forma- tion de deux cellules-filles identiques contenant le même nombre de chromosomes

EXERCICESCORRIGÉS

COURS 1

La mitose

: une reproduction conforme que la cellule-mère. À la fin de la mitose, l"ADN se décondense pour former la chromatine * du noyau. Ainsi, la mitose conserve le caryotype*, c"est-à-dire le nombre et la morphologie des chromosomes présents dans les cellules. On dit que la mitose est une reproduction conforme. 2

La réplication du matériel génétique

La mitose est précédée par l"interphase, une période du cycle cellulaire durant laquelle la quantité de matériel génétique est doublée pe ndant une phase de synthèse, la phase S: c"est la réplication de l"ADN. L"ADN est une molécule en double hélice constituée de deux br ins, chacun formé d"une succession de nucléotides de quatre types, différents par la base azotée qui les constitue: l"adénine (A), la cytosine (C), la thymine (T) ou la guanine (G). L"ordre, ou séquence, des nucléotides dans l"ADN correspond à l"information gé nétique. !4 4! 4! !4 !4 4! #'!4 4! 4! !4 !4 4! #'!4 4! 4! !4 !4 4! #''##'!44!# '##'!44! 4

4!#'4!'#4!

La réplication semi-conservative de l"ADN.

Les deux brins d"une molécule d"ADN sont complémentaires, car l"adénine d"un brin s"associe toujours à la thymine de l"autre brin (A-T ou T-A), de même la cytosine

à la guanine (C-G ou G-C).

EXERCICESCORRIGÉS

COURS 8 Au cours de la réplication, les deux brins d"une molécule d"ADN sont séparés et une enzyme, l"ADN polymérase, permet à des nucléotides présen ts dans le noyau de se placer en face des nucléotides complémentaires de chaque brin de la molécu le initiale. La réplication de l"ADN se réalisant selon la règle de la complémenta- rité des bases, il se forme deux molécules-filles constituées chacune d"un brin nouveau, néoformé, identique au brin initial, et d"un brin de la mo lé cule d"origine. Ainsi, les deux nouvelles molécules sont strictement identiques à la molécule initiale. La réplication est dite semi-conservative 3

Une reproduction conforme de la cellule

À la fin d"une mitose, chaque chromosome a une chromatide qui renferme une seule molécule d"ADN. Avant la mitose suivante, chaque molécule est répliquée et le chromosome est alors constitué de deux chromatides identiques. Au cours de la mitose, les deux chromatides d"un chromosome sont réparties dans deux cell ules- filles qui contiennent donc la même information génétique que la cellule- mère. Comme la mitose est précédée par la réplication de l"ADN, la quantité d"information génétique est conservée.

COURSMÉTHODES P. 262CORRIGÉS

1

La mitose

: une reproduction conforme

Connaître le cours

1 2 min

Relever les affirmations exactes.

a) Au cours de la télophase, le cytoplasme est divisé en deux. b) Au cours de la métaphase, les deux lots de chromosomes migrent vers les pôles de la cellule. c)

L"anaphase suit la métaphase.

d) Le matériel génétique est condensé à son maximum pendant la métaphase. Corrigé p. 13 2 2 min

Relever les affirmations exactes.

a) Un chromosome en métaphase contient quatre brins d"ADN. b) Avant la mitose, l"information génétique est doublée. c) Au cours de la réplication de l"ADN, un brin de la molécule est conservé, l"autre synthétisé. d)

L"ADN se réplique de façon semi-conforme.

Corrigé p. 13 3 6 min

Une phase

de la mitose. 1° Identifier la phase de la mitose visible sur la figure 3. Représenter un chromosome par un schéma légendé. 2° Pour une cellule ayant deux paires de chromosomes, schématiser la ph ase qui précède celle visible sur la photographie, puis la phase qui suit. 3° Indiquer le nombre de chromosomes des cellules-filles. Corrigé p. 13

COURSMÉTHODES P. 262CORRIGÉS

1

La mitose

: une reproduction conforme 4

10 min

Le document ci-dessous présente un ensemble de cellules à différents stades de la mitose et un graphique qui retrace l"évolution de la quantité d"ADN dans une cellule au cours du temps.

CELLULE"

CELLULE#

CELLULE$

Mitose et ADN.

1° À quelles étapes de la mitose les cellules A, B, C et D se situent-elles? Les reclas ser dans l"ordre chronologique. 2° Localiser sur le graphique 4b la phase S et la mitose ; indiquer la position des cellules A, B, C et D.

MÉTHODE 5

Corrigé p. 14 5

10 min

1° Représenter par un schéma un chromosome à une chromatide avec la molécule d"ADN qu"il renferme (un brin présente la séquence CACTGA). 2° Représenter le même chromosome après la réplication de l" ADN. 3° Représenter son devenir après la mitose et expliquer pourquoi la mitose est une reproduction conforme.

MÉTHODE 4

Corrigé p. 15 6

15 min

Dans une population de cellules en division, on mesure l"évolution de la quantité d"ADN au cours du temps. Les résultats figurent dans le tableau suivant:

Temps (en heures)03589111618202325

Quantité d'ADN

(en picogrammes)5,16,56,63,23,33,245,16,56,66,6

S'entraîner

COURSMÉTHODES P. 262CORRIGÉS

1

La mitose

: une reproduction conforme 1° Représenter graphiquement l'évolution de la quantité d'ADN en fonction du temps.

MÉTHODE 6

2° Interpréter cette évolution. MÉTHODES 4 ET 5 3° Indiquer quelle est la durée d'un cycle cellulaire. Situer les différentes phases sur le graphique. 4° On observe parallèlement l'état du noyau pendant ces mesures. Les figures 5 et 6 montrent celui-ci à la neuvième et à la vingt-cinquième heur e. Décrire et expliquer l'aspect du noyau à chaque phase.

MÉTHODES 1 ET 4

Le noyau de la cellule

à la neuvième heure.

Le noyau de la cellule

à la vingt-cinquième heure.

Corrigé p. 15 7

10 min

Pour comprendre les phénomènes subis par le matériel nucléai re au cours d'un cycle cellulaire, des cellules en culture sont prélevées et leur ADN est rendu fluorescent. Par cette technique, la fluorescence d'une cellule est proportionnelle

à la quantité

d'ADN qu'elle contient. La fluorescence peut être mesurée da ns chaque cellule grâce

à un appareil appelé cytomètre en flux.

On a ainsi obtenu le graphique de la figure 7.

Résultat

d"une analyse par cytométrie en flux.

COURSMÉTHODES P. 262CORRIGÉS

1

La mitose

: une reproduction conforme 1° Comparer l'intensité de la fluorescence en A et en B. MÉTHODE 5 2° Interpréter le résultat constaté. MÉTHODE 4 3° À quel stade du cycle les cellules sont-elles au moment des pics A et B? Corrigé p. 16 8

25 min

Pour suivre le comportement des molécules d'ADN au cours des cycles cellulaires, on utilise une molécule voisine de la thymine, la BrdU (bromodésoxyuridine), qui peut s'incorporer lors de la synthèse de l'ADN à la place de s nucléotides à thymine. Cette molécule de BrdU est colorée par un réactif: l'acridine. Si la BrdU est présente sur les deux brins de l'ADN, la chromatide devient orange après traitement à l'acri dine. Si la BrdU est présente sur un seul des brins de l'ADN, la c hromatide devient jaune après traitement à l'acridine. Des cellules sont cultivées sur un milieu contenant de la thymine, sans BrdU. Après une métaphase, ces cellules sont transférées sur un milieu sans thymine contenant de la BrdU. Au cours d'un des cycles cellulaires suivants, les cellules sont traitées à l'acridine. Les chromosomes apparaissent avec deux chromatides, une jaune et une orange. 1° Schématiser les différentes étapes qui ont conduit à la formation de ces cellules. (Sur ces schémas, représenter en rouge, les brins d'

ADN avec thymine et en

bleu, ceux contenant de la BrdU.)

MÉTHODES 1 ET 4

2° Immédiatement après, les cellules sont replacées dans un milie u normal (c'est-à- dire sans BrdU et avec de la thymine). Quels aspects auront les chromosomes à la métaphase suivante? 3° Expliquer pourquoi on qualifie la réplication de l'ADN de semi-conservative.

MÉTHODE 4

Corrigé p. 16 13

COURSMÉTHODES P. 262EXERCICES

CORRIGÉS

1 ➔ Énoncé p. 9

Les affirmations exactes sont a, c et d.

2 ➔ Énoncé p. 9

Les affirmations exactes sont a, b et c.

3 ➔ Énoncé p. 9

1° La figure représente une cellule en métaphase.

Chaque chromosome constitué de deux chromatides reliées au niveau du centromère est aligné sur le plan équatorial de la cellule.

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