Série d'exercices sur La mitose et les chromosomes - 1er s

 

Définis les mots ou groupes de mots suivants : 

 

chromosome - chromatide - électrophorèse - centrifugation - anomalie chromosomique - caryotype - garniture chromosomique - formule chromosomique - délétion - translocation.

En prenant $2n=4$, décris avec des schémas à l'appui les étapes de la mitose chez la cellule végétale. Rappelle les particularités de la mitose de la cellule animale. 

En ne tenant compte que d'un seul chromosome, présente le comportement du nucléofilament au cours d'un cycle cellulaire. Un schéma de synthèse est attendu.  

La mitose est un processus biologique qui, à partir d'une cellule, aboutit à la formation de deux cellules identiques.

 

Par un exposé clair, structuré et illustré comparer la mitose d'une cellule animale avec celle d'une cellule végétale.

Le cycle cellulaire est marqué par deux grandes étapes : la duplication de $l'ADN$ et la mitose. Montrez comment la duplication de $l'ADN$ et la mitose se complètent afin les cellules filles soit des copies conformes de la cellule-mère qui leur donne naissance. (N'oubliez pas de faire un plan). 

Exprimer une idée importante du cours en utilisant les termes et expressions ci-dessous :

 

a. Mitose-reproduction conforme-cellules filles génétiquement identiques-cellule-mère

 

b. Anaphase-pôles cellulaires-ascension-chromosomes-chromatide ;

Un embryon humain de $3$ jours comprend $16$ cellules. 

 

1) Combien de mitoses se sont déroulées au sein de cet embryon ?

 

2) Combien de chromosomes y a-t-il dans chacune de ces cellules ?

 

3) Quelle est la durée approximative d'un cycle cellulaire ?

On étudie les cellules en division dans l'extrémité d'une racine d'ail. On observe divers aspects que l'on schématise au fur et à mesure de leur découverte. On obtient ainsi une série de croquis numérotés de $1$ à $9$ et placé dans le désordre (document 1).

 

1) A l'aide d'un raisonnement logique, vous classerez dans l'ordre ces différentes figures de la mitose

 

2) On traite les extrémités d'une racine d'une plante par la colchicine. Cette substance entraîne un arrêt de croissance des racines qui deviennent volumineuses. La mitose se fait alors de façon anormale.

 

Le document 2 représente les étapes de cette mitose dans leur ordre chronologique $1$, $2$, $3$, $4$ et $5.$

 

En se basant sur le document 2, indiquez les conséquences de l'action de la colchicine.

 

1. Reconnaissez en la justifiant l'étape du cycle cellulaire représenté dans la figure

 

 

2. Quelle est l'origine de cette cellule ? 

 

Quel est son devenir ?

 

3. Le caryotype de cette cellule est symbolisé par $2n$ ; que représente $n$ ? $2$ ? $2n$ ?

 

4. Que représente $a$ et $b$ dans la figure ci-dessous ? 

 

De quoi $a$ et $b$ sont-ils composés ?

 

5. Quelle est l'origine de chromosome ? Quel est son devenir ?

On observe une racine d'ail au microscope optique :

 

 

1. Quel est le stade du cycle cellulaire concerné ? Donnez le nom de la figure formée par les chromosomes de la photo

 

2. Donnez le nombre de chromosomes et de molécules $d'ADN$ de la cellule.

 

3. Faites un schéma légendé d'un chromosome à ce stade.

Des cellules animales sont mises en culture dans des boites de pétri, ou elles se multiplient pour former un tapis cellulaire au fond des boites. Un échantillon d'une culture cellulaire en croissance est prélevé. $L'ADN$ des cellules est rendu spécifiquement fluorescent par un colorant. La fluorescence d'une cellule est proportionnelle à la quantité $d'ADN$ contenue dans son noyau. Cette fluorescence est individuellement mesurée sur un grand nombre de cellules avec un cytométre de flux dans lequel les cellules passent une par une devant un détecteur.

 

 

Utilisez vos connaissances sur l'évolution de la quantité $d'ADN$ au cours d'un cycle cellulaire pour donner la signification des valeurs mesurées de la fluorescence au niveau des deux pics $A$ et $B$ et au niveau de la région comprise entre les deux pics.

L'observation d'une cellule d'Allium cepa (oignon) au microscope optique a permis de réaliser les microphotographies indiquées dans le document A ci-dessous.

 

 

1. Quel phénomène cellulaire observe-t-on dans ce document ?

 

2. Identifier et ordonner les différents clichés suivant une chronologie logique.

 

3. Décrire les événements majeurs se déroulant dans les clichés $3$ et $4$

$L'ADN$ peut être rendu fluorescent à l'intérieur des cellules par une coloration spécifique. La fluorescence d'une cellule est proportionnelle à la quantité $d'ADN$ quelle contient dans son noyau. Autrement dit plus une cellule contiendra de $l'ADN$, plus sa fluorescence sera grande. Des échantillons d'une culture cellulaire sont régulièrement prélevés et la fluorescence des cellules de l'échantillon est évaluée pour chacune. Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau ci-dessous.

$$\begin{array}{|l|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{Nombre de}& & & & & & &\\ \text{cellules}&0&4200&250&500&500&1000&0\\ \text{examinées}& & & & & & &\\ \hline \text{Fluorescence}& & & & & & &\\ \text{par cellules}&30&35&45&50&65&70&80\\ \text{évaluée (ua)}& & & & & & &\\ \hline \end{array}$$

 

1. Représentez graphiquement le nombre de cellules examinées en fonction du niveau de fluorescence cellulaire.

 

2. A quel moment du cycle cellulaire se trouvent les cellules ayant d'une part une fluorescence de $35$ et d'autre part une fluorescence de $70$ ?

 

3. Quel phénomène se déroule dans les cellules ayant une fluorescence comprise entre $35$ et $70$ ?

 

4. Comment expliquez-vous que les cellules ayant une fluorescence de $35$ sont beaucoup plus nombreuses que les cellules possédant une fluorescence de $70.$  

Le dosage de la quantité $d'ADN$ contenue dans le noyau et dans chacun des lots de chromosomes présents dans une cellule en division donne les résultats du tableau ci-dessous

$$\begin{array}{|l|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{Temps en h}&0&1&1&6&10&11&13&16&18&21&22&24&29\\ \hline \text{Quantité}&6.6&6.6&3.2&3.3&3.3&4&5.1&6.5&6.6&6.6&3.2&3.3&3.2\\ d'ADN (ua)&&&&&&&&&&&&&\\ \hline \end{array}$$

 

1. Trace la courbe d'évolution du taux $d'ADN$ en fonction du temps.

 

2. Sachant que pour ces cellules la durée d'une mitose est $1$ heure, que la première phase et la seconde phase représentent $75\%$ du temps de la division, indique sur le graphe le début et la fin de la division et le cycle cellulaire.

 

3. Utilise tes connaissances concernant la structure et les propriétés de la molécule $d'ADN$ pour interpréter les variations du taux $d'ADN$ observées. A partir de cellules qui se divisent toutes en même temps, on effectue le dosage suivant: quantité $d'ADN$ contenue dans le noyau d'une cellule; au cours du temps, on obtient les valeurs consignées dans le tableau suivant :

$$\begin{array}{|l|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{Temps en h}&0&1&2&6&10&11&13&16&18&21&22&24&29\\ \hline \text{Quantité} &6.6&6.6&3.2&3.3&3.3&4&5.1&6.5&6.6&6.6&3.2&3.3&3.2\\ d'ADN&&&&&&&&&&&&&\\ \hline \end{array}$$

 

Parallèlement à ce dosage, on fait au niveau d'une cellule l'observation :

 

$-\ $D'une infime partie de chromatine à la $7^{éme}$ heure

 

 

1. Tracer la courbe de variation de la quantité $d'ADN$ en fonction du temps

 

2. Dégager la durée du cycle cellulaire et décomposer ce cycle en moments essentiels

 

3. En utilisant ces documents ci-dessus et la courbe tracée précédemment, expliquer les modifications de la structure des chromosomes de la $7^{éme}$ à la $21^{éme}$ heure.