CELLULE, ADN ET UNITE DU VIVANT

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classe de seconde, Secondaire - Lycée, 2nde Cours de Mme BRUCHHAUSER Mis en ligne. Page 1 20/04/2010 Cours de Mme BRUCHHAUSER à l'usage exclusif des élèves de sa classe de seconde 1 dans le cadre de la session de rattrapage. PARTIE II CELLULE, ADN ET UNITE DU VIVANT
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Cours de Mme BRUCHHAUSER
Mis en ligne. Page 1 20/04/2010













PARTIE II




CELLULE, ADN ET UNITE DU VIVANT






















Cours de Mme BRUCHHAUSER à l’usage exclusif des élèves de sa classe de seconde 1 dans le cadre de la
session de rattrapage.
Cours de Mme BRUCHHAUSER
Mis en ligne. Page 2 20/04/2010


Chapitre 1 LA CELLULE UNITE STRUCTURALE ET
FONCTIONNELLE DU VIVANT



Question 1 : pourquoi dit-on que la cellule est l’unité structurale de tous les êtres vivants ?

Vous avez vu avec Monsieur Camuset qu’il existait deux types de cellules (Procaryotes et Eucaryotes) ainsi que
leurs caractéristiques structurales. Ainsi vous avez pu découvrir que l’on parle de la cellule en tant qu’unité
structurale du vivant car tous les êtres vivants sont composés de cellule(s).
Dans la suite du chapitre nous nous intéresserons à l’aspect fonctionnel de la cellule.





Le métabolisme est l’ensemble des réactions chimiques de dégradation ou de fabrication qui se déroulent dans un
organisme.
Quelque soit leur spécialisation, les cellules ont besoin d’énergie pour fonctionner et produire de la matière organique. Le
métabolisme peut être étudié en caractérisant les besoins nutritifs des cellules.


Question 2 : Les cellules animales et végétales qui ont presque les mêmes structures ont-elles les mêmes
métabolismes pour fabriquer leur énergie et donc les mêmes besoins nutritifs ?


TP 3 Les besoins nutritifs des cellules chlorophylliennes : le radis


Activité 1 : analyser les résultats d’une expérience afin de mettre en évidence les besoins nutritifs des cellules
chlorophylliennes.


Protocole : Dans trois récipients, on dispose 20 graines de radis, sur un disque de coton. Ce support permet aux plantules de
s’enraciner et sert à retenir l’eau d’arrosage qui leur est fournie. En revanche, il n’apporte aucun élément nutritif utilisable
pour la croissance des plantules.
Les cultures sont soumises à des conditions différentes de températures, d’éclairement et de nutrition (voir tableau ci-
dessous).

Milieu d’arrosage
Eclairement Température
composition Volume total
Culture 1 Eau déminéralisée 15 mL Lumière Ambiante
Culture 2 Liquide de Knop 15 mL Lumière Ambiante
Culture 3 Liquide de Knop 15 mL Obscurité Ambiante
Liquide de Knop : engrais mis au point pour obtenir une croissance optimale des plantes en laboratoire. Il est composé de
divers sels minéraux dissous dans l’eau : nitrate de calcium, nitrate de potassium; sulfate de magnésium, phosphate
monopotassique, chlorure ferrique.

Taille des plantules après 12 jours de culture :
TAILLES EN mm
Cult. 47 36 54 44 26 36 43 51 36 37 40 36 28 23 46 23 31 37 28 48
1
Cult. 140 122 160 137 185 172 144 173 134 122 134 164 109 156 155 184 152 15 161 160
2 5
Cult. 114 88 103 100 122 109 104 112 54 93 104 70 52 90 96 106 73 60 69 94
3
Cours de Mme BRUCHHAUSER à l’usage exclusif des élèves de sa classe de seconde 1 dans le cadre de la
session de rattrapage.
Cours de Mme BRUCHHAUSER
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1- Quelles sont les hypothèses relatives aux besoins nutritifs des plantules de radis que l’on veut tester grâce à ce
protocole ?

Réponse :
Les hypothèses que vous auriez pu émettre :
- pour croître, les plants de radis ont besoin de sels minéraux
- pour croître, les plants de radis ont besoin de lumière

2- Expliquez pourquoi on place les graines sur un disque de coton et non sur un sol naturel ? Pourquoi pour
chaque culture utilise- t-on 20 graines et non une seule ?

Réponse :
èmeLe sol contient des substances nutritives (substances minérales, voir cours de 6 ) donc si l’on veut voir l’effet des sels minéraux
apportés par le liquide de Knop, il ne faut pas qu’une source en apporte ; pour cela on utilise un support neutre : le coton.

On sème plusieurs graines pour :
- effectivement avoir des résultats permettant une analyse statistique comme, par exemple, le calcul de la moyenne
- si une graine est semée, comment en cas de non germination de celle-ci faire la distinction entre une défaillance de la
graine et l’effet des conditions auxquelles elle est soumise.

3- Tracez pour chaque culture, sur la même feuille de papier millimétré, les courbes représentant en abscisse le
numéro de la graine et en ordonné sa taille. Calculez à partir du tableau la taille moyenne des plantules pour
chaque culture. Que constatez-vous ?

Réponse :
Voir votre graphique (le faire) : en abscisse portez le numéro de la graine et en ordonnée vous porterez la taille en mm
On constate que les conditions les conditions de cultures n° 2 sont les plus favorables au développement des plants de radis.


4- Déduisez-en les besoins nutritifs d’une cellule chlorophyllienne ?

Réponse :
Les cellules chlorophylliennes ont besoins de sels minéraux et de lumière pour se développer. (la lumière importe peu pour la
germination car normalement les graines germent dans le sol où il règne l’obscurité).

Activité 2 : analyser un graphique et s’informer à partir d’un texte ; mettre en relation ces données avec celles de l’activité
1 afin de réaliser un schéma résumant tous les échanges que réalise la cellule chlorophyllienne avec son
environnement.
Source : SVT, livre bordas




2
2
1

1 :

1 2
2 :

1
Dioxygène

Mise à l’obscurité
Eclairement Mise à l’obscurité Dioxyde de
carbone


Résultats d’une expérience visant à montrer les échanges gazeux réalisés par les cellules
chlorophylliennes avec leur milieu de culture
Cours de Mme BRUCHHAUSER à l’usage exclusif des élèves de sa classe de seconde 1 dans le cadre de la
session de rattrapage.
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Remarque (1) : la sonde qui mesure la teneur en dioxyde de carbone est moins sensible que celle qui mesure le dioxygène ;
de ce fait, les variations en dioxyde de carbone dans le milieu réactionnel sont peu marquées ce qui explique
les faibles pentes observables en phase d’obscurité.

Analyse du graphique

Lorsque la cellule chlorophyllienne est placée à l’obscurité, on constate que :
- la teneur en dioxygène dans le réacteur diminue ; elle passe de t=0 : 390μmol/L à t=1min30 :380μmol/L puis de 450μmol/l
à t=3min30 à 440μmol/L à t=4min30
- la teneur en dioxyde de carbone dans le réacteur augmente ; elle passe de t=0 : 325μmol/L à t=1min30 :330μmol/L puis de
250μmol/l à t=4min30 à 255μmol/L à t=5min

Or lorsque la cellule chlorophyllienne est placée à la lumière, on constate que :
- la teneur en dioxygène dans le réacteur augmente ; elle passe de t=1min30 : 380μmol/L à t=3min :445μmol/L
- la teneur en dioxyde de carbone dans le réacteur diminue ; elle passe de t=1min30 : 325μmol/L à t=3min :260μmol/L

On peut donc en déduire que à la lumière la cellule chlorophyllienne consomme du dioxyde de carbone du et rejette du
dioxygène ; à l’obscurité, c’est l’inverse.



Métabolisme autotrophe et photosynthèse
Les végétaux sont autotrophes : les seuls nutriments dont ils ont besoin sont le dioxyde de carbone de l’air ainsi que l’eau et les sels
minéraux du sol. Ils utilisent la lumière comme source d’énergie pour synthétiser des glucides, des lipides et des protéines. Les
chloroplastes des végétaux, organites riches en chlorophylle, captent l’énergie lumineuse. Ensuite, ils la convertissent en énergie chimique
et ils l’emmagasinent dans des glucides et d’autres molécules organiques, qu’ils forment à partir du dioxyde de carbone et d’eau. Ce
processus s’appelle la photosynthèse.


Sels minéraux Milieu extracellulaire

Lumière

Milieu intracellulaire
O 2
CO 2
Synthèse de RESPIRATION
nouvelles PHOTOSYNTHESE
molécules
organiques Dégradation de
molécules
organiques
Synthèse de matière CO 2
organique (lipides, glucides,
protides)
Synthèse de molécules O 2
organiques
LUMIERE
OBSCURITE


Cours de Mme BRUCHHAUSER à l’usage exclusif des élèves de sa classe de seconde 1 dans le cadre de la
session de rattrapage.
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TP 4 Les besoins nutritifs des cellules non chlorophylliennes : exemple la levure.


Activité 1 : concevoir un protocole afin de mettre en évidence les besoins nutritifs de la levure.


Liste de matériel : erlen Meyer, aérateur, levure, eau, glucose, pipettes, lame de comptage, bandelettes réactives
au glucose (pour montrer que la multiplication des levures dans le milieu est liée au glucose
prélevé dans le milieu)


Protocole : expérience témoin expérience essai



A FAIRE DURANT LA SEANCE DE RATTRAPAGE DE TP











Source : SVT, livre bordas



Activité 2 : suivre un protocole afin de mettre en évidence les besoins nutritifs des cellules non
chlorophylliennes.

Etape 1 : prélever à l’aide de la pipette un peu de solution de levures dans l’erlen témoin et en déposer un peu
dans une cellule de comptage ; compter le nombre de cellules dans 4 carrés

Etape 2 : réalisez la même chose avec les levures cultivées dans l’erlen contenant du glucose. Complétez le
tableau ci-dessous
Conditions de culture des levures Nombre de levures comptées
Erlen témoin 50
Erlen avec glucose 200

a- que constatez-vous ?
⇒ il y a plus de levures dénombrées dans la solution de l’erlen

b- quelle hypothèse pourriez-vous émettre à la vue de vos résultats pour expliquer cela ?
⇒ pour proliférer les levures ont besoins de matière organique

c- comment pourriez-vous vérifier votre hypothèse ? (voir liste de matériel non utilisé)
⇒ en trempant une bandelette réactive au glucose dans la solution glucose + levures à t=0 min
puis une autre bandelette dans cette même solution 24 h après.

d- réalisez le test. Que constatez-vous ? Concluez sur les besoins nutritifs des cellules non
chlorophylliennes.
⇒ Hypothèse confirmée, il n’y a plus de glucose dans le milieu.

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Activité 3 : réaliser une Expérimentation Assistée par Ordinateur afin de vérifier si, comme les cellules
chlorophylliennes, les besoins en dioxygène des levures sont dépendants de l’éclairement.


Principe de l’ExAO et protocole du TP : voir fiches distribuées par le professeur

Matériel : un ordinateur, des interfaces, l’ensemble étant connecté aux sondes plongées dans la cuve ci-dessous.


















Source : SVT, livre bordas







Source : SVT, livre bordas















LUMIERE

LUMIERE OBSCURITE





Résultats d’une expérience visant à montrer les échanges gazeux réalisés par les levures avec leur
milieu de culture.
Cours de Mme BRUCHHAUSER à l’usage exclusif des élèves de sa classe de seconde 1 dans le
cadre de la session de rattrapage.
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a- pourquoi est-il nécessaire d’agiter en permanence le milieu de culture ?

pour homogénéiser le milieu réactionnel afin que les mesures soient fiable et éviter que les
levures stagnes au fond de la cuve.

b- comment varient les teneurs en dioxygène et en dioxyde de carbone à la lumière ? en à l’obscurité ?

la lumière ou l’obscurité n’ont aucune influence sur le comportement des levures : elles
consomment le dioxygène du milieu et rejettent le dioxyde de carbone quelque soient les
conditions.

c- mettez en relation ces données avec celles de l’activité 2 afin de réaliser un schéma résumant tous les
échanges que réalise la cellule non chlorophyllienne avec son environnement.




Milieu extracellulaire



Molécules O 2

organiques
Milieu intracellulaire





RESPIRATION

Synthèse Dégradation
de de molécules
molécules organiques
organiques


CO 2Production
d’énergie Eau + sels minéraux






Bilan : même si les cellules animales, non chlorophylliennes, et les cellules chlorophylliennes ont de grandes
similitudes structurales, ces deux types de cellules n’ont pas les mêmes métabolismes car leurs besoins
nutritifs sont différents :
⇒ les cellules chlorophylliennes fabriquent leur matière organique, source
d’énergie, à partir de substances minérales (sels minéraux, CO ) et ont 2
besoin de lumière. Elles ont un métabolisme AUTOTROPHE.

⇒ Les cellules non chlorophylliennes quant à elles fabriquent leur matière
organique à partir de matière organique prélevée directement dans leur
environnement. Elles ont un métabolisme HETEROTROPHE qui est
indépendant de la lumière.

Conclusion : tout être vivant est constitué de cellule(s) qui pour fonctionner a (ont)
besoin d’énergie : le cellule est donc l’unité structurale et fonctionnelle du
monde vivant.

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Exercice d’application à faire en devoir maison

Le métabolisme d’une algue verte : l’euglène
L’euglène est une algue verte unicellulaire. Quatre suspensions d’euglènes sont cultivées dans des conditions
différentes de nutrition et d’éclairement pendant 24 heures. L’aspect et la croissance des euglènes sont observés.
Le tableau ci-dessous résume ces conditions et les résultats observés.

Milieu Composition du milieu de Condition Aspect des euglènes Evolution de la
culture d’éclairement au microscope en culture
fin de culture
A Eau + sels minéraux lumière Euglènes vertes Accroissement de la
population
d’euglènes
B Eau + sels minéraux obscurité Euglènes incolores Diminution de la
population et mort
des euglènes
C Eau + sels minéraux + glucose lumière Euglènes incolores Accroissement de la
population
d’euglènes
D Eau + sels minéraux + glucose obscurité Euglènes incolores Accroissement de la
population
d’euglènes

a- par une exploitation rigoureuse des documents fournis, précisez les besoins des euglènes selon les
conditions du milieu.
b- De quel(s) type(s) de métabolisme l’euglène est-elle le siège ?
c- Expliquez en quoi l’euglène est un organisme original dans son mode de fonctionnement.

































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Mis en ligne. Page 9 20/04/2010
Nous venons de voir que grâce à son métabolisme la cellule est capable de produire sa matière organique et
son énergie ; le métabolisme et la division, activité qui assure la pérennité de l’espèce (cas des organismes
unicellulaires) ou du tissu sont deux activités fondamentales.


Question 3 : quel organite cellulaire contrôle le métabolisme et la division cellulaire ?


Activité : analyser des résultats de 3 expériences afin de découvrir comment sont contrôlés la division cellulaire
et le métabolisme.


Expérience 1 : voir documents acétabulaire et trisomie.



Source : SVT, livre bordas











































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a- exploitez les résultats expérimentaux pour indiquer la localisation cellulaire et les rôles de l’information
génétique chez l’acétabulaire


Pour t’aider : analyse une expérience après l’autre en appliquant à chaque fois la méthode vu en classe : je
constate que…. OR je peux en déduire que…… et mets ces informations en relation pour répondre à la
question.

- Je constate que si l’on sectionne le chapeau, celui-ci, lorsqu’il est mis en culture, fini par dépérir
- De même pour la mise en culture du pédicelle
Or lors de la mise en culture du pied contenant le noyau, une nouvelle acétabulaire se développe.
Je peux donc en déduire que c’est le noyau qui est responsable de la régénérescence de l’algue.

b- en bilan indiquez la localisation et l’élément constituant le support de l’information génétique

D’après l’expérience avec l’acétabulaire, le noyau est indispensable à la vie de l’individu ; les chromosomes
ème
étant le support de l’information génétique (doc suivant et programme de 3 ), l’information génétique est
localisée dans le noyau .



Expérience 2 : étude du métabolisme chez deux levures














Source : SVT, livre bordas
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