Chapitre 1 La Division Cellulaire Eucaryote - Étudiant

[Thème 1] : La Terre, la vie et l'organisation du vivant [1-A] : Transmission, variation et expression du patrimoine génétique **Prérequis : Qcm** **[Accroche] : cellules végétales et humaines en cours de division (p 15)** Une image contenant texte, diagramme, capture d'écran, mots croisés Desc...

[Thème 1] : La Terre, la vie et l'organisation du vivant [1-A] : Transmission, variation et expression du patrimoine génétique **Prérequis : Qcm** **[Accroche] : cellules végétales et humaines en cours de division (p 15)** Une image contenant texte, diagramme, capture d'écran, mots croisés Description générée automatiquement  **Dans un organisme pluricellulaire, on observe chaque jour, que des milliers de cellules sont produites pour renouveler les tissus. Ils sont finalement composés de milliards de cellules toutes issues des divisions cellulaires ou mitoses d'une cellule œuf ou zygote** provenant de la fécondation de la cellule reproductrice femelle (**ovule**) par la cellule reproductrice mâle (**spermatozoïde). Toutes les cellules auront donc le même caryotype et par conséquent le même patrimoine génétique.** Chapitre 1 : La transmission du patrimoine génétique chez les Eucaryotes ***Pb : Comment se transmet le matériel génétique au cours des divisions cellulaires chez les eucaryotes ?*** A. *Quelles sont les différentes étapes du cycle cellulaire ?* **[I/ L'état des Chromosomes lors du cycle cellulaire]** **Activité 1 :** Caractériser les chromosomes lors des différentes étapes du cycle cellulaire. **[Consignes ]:** 1. À partir du document 1 p 16, reporter sur le graphique les différentes phases d'un cycle cellulaire. 2. À partir des documents projetés : a. ***Montrer** que la coloration de Feulgen met en évidence le changement d'état de l'ADN (chromosomes) au cours du cycle cellulaire.* b. ***Expliquer** ce qui permet ce changement d'état.* 3. ***A partir du document 3 p 16, déterminer l'événement, mis en évidence par Flemming, qui marque la phase S du cycle cellulaire*** En 1882, Flemming observe que les chromosomes sont doublés avant la mitose. Les chromosomes passent alors de simples (1 chromatides constitués d'une molécule d'ADN) à doubles (2 chromatides sœurs constitues chacune d'une molécule d'ADN identique) Sachant que la phase S se caractérise par un doublement de la quantité d'ADN, on en déduit que l'ADN constituant les chromosomes est copie pendant la phase S c'est la réplication de l'ADN. 4. ***À partir des informations précédentes, schématiser sur le graphique les chromosomes à chaque étape du cycle cellulaire.*** **[Productions] :** 1. *Graphique* *(voir diaporama)* 2. a.. b.. 3. *(Voir schéma diapo)*. 4. *Schématisation des chromosomes : (Voir diaporama)* [Facultatif] : sur la diapo, repérer une cellule en interphase et une cellule en mitose Bilan des activités : Le cycle cellulaire décrit la vie d'une cellule. Il est constitué d'une interphase (comprenant les phases G1, S et G2) et d'une mitose (division cellulaire). Chez les eucaryotes, **les chromosomes subissent, au cours du cycle cellulaire, une alternance de condensation-décondensation** mise en évidence par la coloration de Feulgen en 1924 (ils sont décondensés en interphase puis ils se condensent fortement au début de la mitose). En 1882, Flemming montre qu'au cours d'un cycle cellulaire, **chaque chromosome est dupliqué pour former un chromosome à 2 chromatides, chacune transmise à une des deux cellules obtenues.** Chaque chromatide est alors constituée d'une longue molécule d'ADN associée à des protéine structurantes. **C'est la base de la reproduction conforme.** **[Devoir maison ]:** « exercice cycle cellulaire » *Comment la division cellulaire par mitose assure-t-elle la transmission des chromosomes ?* **[II/ La mitose, une reproduction conforme des cellules]** **Activité 2 : Identifier les différentes étapes de la mitose** *(TP : Observation microscopique de cellules en mitose) Évaluation* [Consignes ]: *Voir poly de TP* **Cours :** \- La mitose est un processus continu divisé en **quatre phases : prophase, métaphase, anaphase et télophase.** \- Une mitose peut durer de moins d\'une heure à quelques heures Recopier, sur une page en format paysage, la trame du tableau ci-dessous Photos des étapes de la mitose Description Schéma d'interprétation (2n = 4)^\*^ -------------------------------- ------------- -------------------------------------- **^\*^ cellule diploïde : cellule dans laquelle les chromosomes peuvent être associés par paires d'homologues. Le nombre total de chromosomes est alors noté *2n* = 2 lots de *n* chromosomes** [**[https://www.lelivrescolaire.fr/page/16120780]**](https://www.lelivrescolaire.fr/page/16120780) 1. A partir de la vidéo « mitose » projetée**, placer** les photos de cellules végétales en mitose observées au microscope (gr : x 1000) par ordre chronologique en donnant un nom à chaque étape. 2. A l'aide de la vidéo « mitose élève » projetée**, décrire** les modifications importantes observées à chaque étape de la mitose : limite du noyau, aspect et position des chromosomes dans la cellule, nombre de chromatides 3. **Schématiser** chaque étape de la mitose pour une cellule possédant 2 paires de chromosomes. (*Différencier les 2 paires de chromosomes par des couleurs et/ou des tailles différentes).* 4. **Placer** sur l'une des paires de chromosomes le gène « A » pour un individu **hétérozygote** (possède l'allèle « A » et l'allèle « a ») puis schématiser le devenir du gène « A » au cours de la division cellulaire 5. Bilan : **Justifier** l'expression « reproduction conforme » donnée à la mitose [Productions] : **Cours :** 1. *photos* 2. *description des étapes de la mitose* 3. *schémas d'interprétation* 4. *placement du gène « A » *+ *devenir du gène « A » au cours de la division cellulaire * **TP :** 1. \- [démarche d'investigation ]: \- [résultat attendu ]: 2. *Observation + Présentation des cellules* 3. *Schémas* La mitose est une **reproduction conforme car** les cellules filles produites gardent toutes les caractéristiques du caryotype de la cellule parentale ou cellule mère : \- **même nombre de chromosomes (*n* paires chromosomes doubles dans la cellule mère et *n* paires de chromosomes simples dans les cellules filles)** **- morphologie des chromosomes** **- même information génétique** La succession de mitose produit alors un ensemble de cellules toutes génétiquement identiques que l'on appelle un [clone] Quelles sont les spécificités des divisions cellulaires donnant naissance aux gamètes ? **[III/ La méiose, une production de cellules haploïde]** **Activité 3 : Décrire et ordonner les différentes étapes de la méiose** **[Consignes ]:** 1. A partir du document 1 p 18, **comparer** le caryotype d'une cellule somatique (non reproductrice) et d'un gamète. Chaque chromosome a un chromatide. Dans la cellule de peau il y a les cellules du père et de la mère, dans l'ovocyte il n'y a que les cellules de la mère. Cellule peau : 2n=48 Ovocyte : 1n=23. Je constate que la cellule de peau de peau est diploïde (2n=48) et la cellule d'ovocyte est haploïde (1n=23) Recopier, sur une page en format paysage, la trame du tableau ci-dessous Photos des étapes de la méiose Description Schéma d'interprétation (2n = 4) -------------------------------- ------------- ---------------------------------- 2. A partir de la vidéo « méiose » projetée**, placer** les photos de cellules végétales en méiose observées au microscope (gr : x 1000) par ordre chronologique en donnant un nom à chaque étape. 3. A l'aide de la vidéo « méiose élève » projetée**, décrire** les modifications importantes observées à chaque étape de la méiose. 4. **Schématiser** chaque étape de la méiose pour une cellule possédant 2 paires de chromosomes. (*Différencier les 2 paires de chromosomes par des couleurs et/ou des tailles différentes).* 5. Sur le graphique montrant la variation de la quantité d'ADN au cours du temps : **- indiquer sur chaque plateau de la courbe la ploïdie de la cellule et le nombre de chromatides par chromosome.** **- placer les termes : réplication de l'ADN, 1^ère^ division de méiose, 2^ème^ division de méiose.** **[Productions] :** 1. ^\*^ **cellule haploïde :** \-. 2. *Photos* 3. *Description des étapes de la méiose* 4. *Schémas d'interprétation* 5.  *Graphique* 6. *Diaporama* \+ [cycle de vie de l'Homme] : Bilan : La méiose est la succession de 2 divisions cellulaires : \- la 1^ère^ division permet la séparation des paires de chromosomes homologues \- la 2^ème^ division permet la séparation des chromatides de chaque chromosome homologue. La méiose produit alors 4 cellules haploïdes qui ont chacune la moitié des chromosomes de la cellule diploïde initiale. ***Comment expliquer le mouvement des chromosomes lors des divisions cellulaires ?*** **[IV/ Le rôle du fuseau de division]** **Activité 4 :** expliquer l'origine du mouvement des chromosomes lors des divisions cellulaires **[Consignes ]:** 1. A partir des documents 4 p 17 et 3 p 18, **expliquer** comment le mouvement des chromosomes est possible lors des divisions cellulaires. Le marquage par fluorescence montre la présence de molécule de tubuline qui forment des câbles dans les cellules en division. Ces molécules séparent puis tirent les chromosomes homologues et/ou les chromatides sœurs d'un chromosomes doubles lors de la méiose et de la mitose. On parle de fuseau mitotique et de fuseau méiotique. 2. A partir du document projeté, expliquer comment une anomalie au cours de la mitose peut conduire à une aneuploïdie (*Anomalie du nombre de chromosomes dans la cellule*). Lors de la mitose, les 2 chromatides d'un chromosome peuvent être reliées a des fibres du fuseau issues du même pole de la cellule. Dans ce cas, les 2 chromatides sœurs vont migrer vers le même pole ce qui conduira à un nombre diffèrent et anormal de chromosomes dans les 2 cellules issues de la mitose : il y a alors aneuploïdie. -Certain polluant comme l'atrazine augmente le taux d'aneuploïdie dans les cellules -L'âge aussi est un facteur. 3. Expliquer comment une anomalie au cours de la méiose peut conduire à une cellule-œuf portant une trisomie. (exercice 7 p30) -Sur le caryotype ont relevé la présence de 3 chromosomes 21 au lieu de 2 : c'est une trisomie 21 ou syndrome de Down. \- L'origine de cette anomalie est liée à une méiose anormale chez l'un des parents : lors de l'anaphase 1, les chromosomes 21 ne se séparent pas ou lors de l'anaphase 2, les chromosomes 21 ne se séparent pas. \- Cela conduit à la formation de gamètes dans lesquels les chromosomes 21 resteront en 2 exemplaires ou dans lesquels les chromosomes 21 sont absent. -Lors d'une fécondation avec un gamète « normal », les gamètes possédant 2 chromosomes 21 seront à l'origine 'une cellule d'œuf trisomique et les gamètes sans chromosomes 21 seront à l'origine d'une cellule-œuf monosodique. **[Productions] :** Bilan : Le marquage par fluorescence montre la présence dans les cellules d'un fuseau de division constitué de fibres protéiques. Au cours de la mitose et de la méiose, le fuseau organise le déplacement des chromosomes. Des anomalies dans le fonctionnement du fuseau peuvent conduire à la formation de cellules aneuploïdes. Quels sont les mécanismes assurant la réplication de l'ADN ? B. **Activité 5 :** Interpréter une expérience historique pour comprendre le mécanisme de la réplication de l'ADN. *(TP : Étude du mécanisme de réplication de l'ADN)* Voir TD calcul de la vitesse de réplication Bilan : Au cours de la phase S de l'interphase, l'ADN subit la réplication semi-conservative. Chaque brin d'ADN sert de matrice à l'ADN polymérase qui forme 2 nouveaux brins en incorporant des nucléotides par complémentarité avec les 2 brins d'origine. En absence d'erreur, les 2 molécules d'ADN ainsi formées possèdent la même séquence de nucléotides. La connaissance de ce mécanisme a permis la mise au point de la PCR, technique permettant de dupliquer en grand nombre de l'ADN.