DIVISION DE LA CELLULE

DIVISION DE LA CELLULE
La mitose
Activité 1
1.
Les premiers stades du développement embryonnaire humain
a) cellule – œuf
a1) caryotype de la cellule - oeuf
181
b) stade 4 cellules
b1) caryotype d’une des cellules du stade 4
c) stade 8 cellules
c1) caryotype d’une des cellules du stade 8
Document 1 : La cellule – œuf et les premières divisions de celle-ci
1.
Déterminez le nombre de chromosomes dans chacun des trois caryotypes et décrivez-les.
2.
Emettez une hypothèse à propos du nombre constant de chromosomes et de l’information génétique
contenue dans les cellules observées.
182
2.
La mitose, division cellulaire
a) début de division (la prophase)
b) 2ème phase de la division (la métaphase)
d) 3ème phase de la division (l’anaphase)
c) un chromosome métaphasique
(MO : x 13870)
Document 2
183
e) fin de la mitose (la télophase)
3.
3.
Décrivez la mitose en mettant en valeur ce qui est particulier à chaque phase.
4.
Emettez une idée pour expliquer l’aspect des chromosomes au début de la mitose (prophase et
métaphase).
5.
Analysez la disposition des chromosomes au stade métaphase. Emettez une idée pour expliquez l’aspect
spécifique qu’ils présentent.
6.
Quel événement chromosomique peut expliquer le passage de la métaphase à l’anaphase ? Justifiez
votre réponse.
7.
Emettez une idée sur le mécanisme qui s’est déroulé avant la prophase.
8.
Concluez quant aux caractéristiques de la mitose.
Chromatine et chromosome
Document 3 : Duplication d’un nucléofilament observé en microscopie électronique
184
Document 4
9.
Les six photographies ci-dessus représentent dans le désordre divers moments de la mitose d’une
cellule de racine d’ail :
a) classez-les suivant un ordre chronologique correspondant au déroulement de la mitose en
justifiant votre choix ;
b) déterminez le nombre chromosomique de cette espèce.
185
Temps en heures
0 1 2 6 10 11 13 16 18 21 22 24 29
ADN en unités arbitraires 6,6 6,6 3,2 3,3 3,3 4 5,1 6,5 6,6 6,6 3,2 3,3 3,2
Document 5
On effectue le dosage de la quantité d’ADN contenue dans le noyau d’une seule cellule à partir d’une culture de
cellules qui se divisent toutes en même temps. Au cours du temps on obtient les valeurs indiquées dans le
tableau.
Document 6 : Portion de chromosome à la 7ème heure (x 220 000)
En même temps, parallèlement à ce dosage, on effectue une observation du nucléofilament et du chromosome au
M.E.T.
Document 7 : Portion de chromosome à la 13ème heure (x 100 000)
10. Tracez la courbe d’évolution de la quantité d’ADN en fonction du temps.
11. Précisez la durée de ce cycle cellulaire et décomposez ce cycle en ses phases essentielles.
Document 8 : Chromosome à la 21ème heure
12. En utilisant ces documents et la courbe tracée précédemment, expliquez les changements des
chromosomes de la 7ème à la 21ème heure.
186
Résumé de cours
Résumé de
cours
Les différentes phases de la mitose (prophase, métaphase, anaphase, télophase) sont précédées d’une
réplication de l’ADN (interphase) et d’un changement d’état du chromosome.
La transmission et le partage égal de l’information génétique au cours de la mitose sont permis grâce à
une structure très condensée et organisée du chromosome. A son état de condensation maximale, lors de la
métaphase, le chromosome des Eucaryotes est constitué de deux chromatides séparées l’une de l’autre,
sauf au niveau du centromère. Chaque chromatide contient une molécule d’ADN qui est identique à la
molécule contenue dans l’autre chromatide.
A l’anaphase, toutes les chromatides-sœurs se disjoignent et s’écartent l’une de l’autre.
Tous ces événements sont organisés par la mise en place dans le cytoplasme d’un appareil mitotique
(fuseau de division aster). Au cours de la mitose il y a transmission intégrale aux cellules – filles des
informations contenues dans l’ADN de la cellule-mère.
Document 9 : Schéma des événements essentiels survenant au cours des différentes phases de la mitose
187
La méiose
Activité 2
1. Ploïdie des cellules
Document 1 : Caryotype d’une cellule-mère de gamète femelle
188
Document 2 : Caryotype d’un gamète femelle
1.
Utilisez vos acquis pour rappeler rapidement comment est réalisé un caryotype.
2.
Décalquez le caryotype des deux cellules proposées.
3.
Comparez les deux caryotypes, et émettez une hypothèse sur l’origine de la principale différence constatée.
4.
Désignez la cellule diploïde et la cellule haploïde.
189
2. Le rôle de la méiose
Document 3
5.
Comparez, dans l’espèce humaine, le nombre et les types de chromosomes de chaque gamète à celui des
autres cellules de l’organisme.
190
6.
En faisant appel aux connaissances acquises, rappelez par quel mécanisme l’information contenue dans les
chromosomes de l’œuf est transmise intégralement à toutes les cellules provenant de sa segmentation.
7.
Emettez une hypothèse concernant les chromosomes, pour expliquer que l’œuf fécondé contient toujours le
nombre de chromosomes propres à l’espèce.
8.
Quelles sont les différences essentielles entre la méiose, division permettant d’obtenir des gamètes, et la
mitose ?
3. Les étapes de la méiose
Document 4 A : Quelques étapes de la méiose
191
Document 4 B : Le déroulement schématique de la méiose
192
Quantité
d’ADN
2 x 2q
2q
q
t1
t2 t3
Document 4 C : L’évolution de la quantité (q) d’ADN au cours de la méiose
t1 – processus ………………………. ; phase
t2 – séparation des ………………….. ; phase
t3 – séparation des ………………….. ; phase
9.
Décrivez les étapes de la méiose à partir de document 4 B et retrouvez l’ordre des photographies. Utilisez
les informations du document 4 A pour.
10. Remplacez sur le graphique (document 4 C) les étapes essentielles de l’évolution de la quantité d’ADN par
cellule au cours de la méiose.
L’information génétique contenue dans les gamètes
« Au cours de la première division de la méiose les chromosomes homologues, appariés, se répartissent au
hasard, de part et d’autre de la plaque équatoriale de la cellule – mère, avant de se séparer. »
Document 5 : Brassage interchromosomique
11. Schématisez la cellule – mère ainsi que les deux cellules provenant de la première division de méiose ; les
chromosomes seront ensuite placés dans chaque cellule. Vous prendrez 2n = 6, la taille des chromosomes et
les couleurs utilisées seront judicieusement choisies.
12. Donnez le nombre de combinaisons chromosomiques différentes réalisables. Représentez-le par une
formule mathématique. Définissez ce qu’est le brassage interchromosomique.
13. En utilisant cette formule calculez le nombre de gamètes génétiquement différents produits au cours de la
méiose chez l’Homme.
14. Analysez l’information génétique ainsi portée par chaque gamète. Que pouvez-vous en conclure ?
193
Le brassage intrachromosomique
Document 6 A : Des figures de crossing-over
Document 6 B : Chromosomes homologues appariés
en prophase 1 et crossing-over
Document 6 C : Interprétation d’un crossing-over
194
15. Schématisez sur une paire d’homologues ce que montrent les documents 12A et 12B, en y plaçant un couple
d’allèles d’un gène en un locus judicieusement choisi.
16. A l’aide du schéma, définissez l’expression : brassage intrachromosomique.
17. Indiquez la conséquence de ce brassage entre chromosomes homologues sur l’information génétique qui en
résulte.
Bilan sur la mitose et la méiose
18. Faites une comparaison entre mitose et méiose en remplissant le tableau ci-dessous.
N°
Critères
1. Nombre de divisions
2. Nombre de phases principales
3. Comportement des homologues
dans la prophase
4. Possibilités pour la variabilité des
générations
5. Nombre de cellules filles
6. Nombre de chromosomes : haploïdie ou
diploïdie
7. Localisation dans l’organisme
8. Type de reproduction à laquelle elle est liée
195
Mitose
Méiose
Cycle cellulaire
Activité 3
1.
La mitose
Vous connaissez déjà les événements essentiels qui se produisent au cours des différentes étapes de la division
cellulaire conforme ou mitose.
Précisez-les en faisant des analyses des modifications du matériel génétique pendant un cycle cellulaire (ensemble
interphase + mitose).
Le dosage de la quantité d’ADN contenue dans le noyau et dans chacun des lots de chromosomes présents dans une
cellule de l’extrémité d’une racine de Pois donne les résultats du tableau ci-dessous.
Temps
0h
Quantité
d’ADN
8
(en
unités
arbitraires)
1h
1h45
1h50
3h
5h30
7h
9h
10h
8
8
4
4
4
5
7
8
12h 13h45 13h50 15h
8
8
4
4
Document 1 : Variation du taux d’ADN cellulaire au cours d’un cycle cellulaire
2.
1.
Construisez le graphique de l’évolution du taux d’ADN en fonction du temps.
2.
Pour ces cellules, la durée d’une mitose et de 1 heure environ ; la durée de la 1ère phase (prophase) et de la
2ème phase (métaphase) représentent 75% du temps de la division. A la base de ces données indiquez sur le
graphique le début et la fin d’une division mitotique.
3.
Evaluez la durée moyenne d’un cycle cellulaire dans le cas considéré.
4.
Utilisez vos connaissances concernant la structure et les propriétés de la molécule d’ADN pour interpréter
les variations du taux d’ADN observées.
La duplication du chromosome
A la fin de l’été, le bronzage disparaît peu à peu. Il est lié au renouvellement des cellules de la peau. Des cellules ont
été cultivées dans un milieu nutritif permettant leur renouvellement par division cellulaire. On a suivi l’évolution de
196
la quantité de matériel héréditaire d’une cellule de cette culture par une technique appropriée, ce qui a permis de
tracer la courbe ci-dessous.
5.
Complétez le graphique en indiquant : le moment de la duplication des chromosomes et celui de la division
cellulaire.
6.
Evaluez la durée de la duplication.
7.
Evaluez la durée d’un cycle cellulaire.
8.
Précisez le temps nécessaire pour obtenir 32 cellules.
9.
Faites le schéma d’un chromosome : à la 16ème heure ; à la 22ème heure.
Document 2 : Evolution de la quantité de matériel chromosomique pour une cellule en fonction du temps
197
3.
Le cycle cellulaire
Document 3 : Evolution d’un chromosome au cours d’un cycle cellulaire
10. Associez à chaque partie du graphique un moment du cycle cellulaire. Expliquez votre annotation.
198
4.
Conclusion : Le cycle cellulaire
Document 4 : Cycle vital, cycle mitotique et différenciation (spécialisation) de la cellule
11. En faisant l’analyse du document 4 ci-dessus, donnez :
- des exemples de cellules dont le cycle vital coïncide avec le cycle mitotique (la mitose).
- des exemples d’êtres unicellulaires dont le cycle cellulaire (la division cellulaire = la mitose) est
synonyme de reproduction.
- la durée du cycle vital de certaines cellules spécialisées (différenciées) : neurones, hématies,
cellules musculaires (des muscles squelettiques).
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