09 octobre 2013 - 1s

classe de 1ère S - durée 3H30
DST de SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE
calculatrices interdites
RESTITUTION ORGanisée des connaissances (8 pts) Toutes les cellules d'un organisme sont issues des divisions successives
d'une cellule-?uf. Toutes les cellules d'un organisme contiennent la même
information génétique.
Comment cela est-il possible ?
Montrez comment la duplication de l'ADN et la mitose se complètent afin que
les cellules filles soient des copies conformes de la cellule-mère qui leur
donne naissance.
Vous limiterez votre développement à la cellule animale. Vous limiterez vos
explications de la mitose à l'essentiel (ainsi vous ne détaillerez pas la
structure des centrosomes). Vous limiterez les schémas de mitose à 2
schémas légendés caractéristiques de la problématique exposée.
N'oubliez pas de faire un plan. Exploitation de documents (5 points) La manipulation présentée ci-dessous fait partie des manipulations
historiques qui ont permis de valider une des trois hypothèses relative au
doublement de la quantité d'ADN dans une cellule, permettant l'obtention de
2 chromatides. Lorsqu'on cultive des bactéries sur un milieu nutritif approprié, ces
bactéries croissent et se multiplient. Elles utilisent bien sûr les
éléments du milieu de culture pour fabriquer leurs composés organiques et
leur ADN et le milieu de culture doit contenir tous ces éléments. L'azote
(symbole N) est l'un de ces éléments.
Dans les expériences présentées, on ne considère que l'azote. Selon les
expériences, on utilise soit de l'azote normal 14N, soit l'isotope 15N
(rappel : un isotope est un atome dont la masse atomique est différente de
la masse atomique de l'atome normal, en raison d'un nombre de neutrons
différents - l'azote 15N possède 1 neutron supplémentaire, il est donc
qualifié de "lourd").
Les tubes à centrifugation contiennent un gel inerte à travers lequel un
composé migre pendant la centrifugation jusqu'à une hauteur proportionnelle
à sa masse.
1) On cultive des bactéries dans un milieu de culture contenant de l'azote
lourd 15N.
2) On cultive des bactéries dans un milieu de culture contenant de l'azote
normal léger 14N.
3) Expérience : des bactéries cultivées sur milieu à azote lourd sont
transférées dans un milieu normal. On les extrait après 1 puis 2 cycles
cellulaires.
4) Résultats.
Interprétez les résultats de cette expérience sous la forme de schémas
commentés représentant les phénomènes importants qui se produisent au
niveau de la molécule d'ADN. Vous utiliserez la couleur rouge pour l'ADN
lourd, la couleur bleue ou noire pour l'ADN léger.
Imaginez l'aspect du tube après une 3ème division des bactéries
(justifiez).
[pic] 3) RÉSOLUTION D'UN PROBLÈME I (4 points) Lorsqu'une cellule est cultivée dans un milieu contenant de la BrdU
(bromodésoxyuridine), cette substance est incorporée lors de la synthèse de
l'ADN à la place des nucléotides à thymine. A chaque réplication de l'ADN
dans ce même milieu les nouveaux brins formés sont ainsi dépourvus de
thymine (remplacée par la BrdU). Cette incorporation de BrdU a une conséquence observable si on traite les
chromosomes mitotiques par le colorant de Giemsa : les chromatides sont
très peu colorées si leur ADN a incorporé la BrdU sur les deux brins ; en
revanche elles sont normalement colorées si un seul brin de leur ADN a
incorporé de la BrdU. Des cellules de hamster, cultivées jusque là sur un milieu normal, sont
prélevées en tout début d'interphase puis placés dans un milieu de culture
où la thymine est remplacée par la BrdU. Au cours d'un des cycles
cellulaires suivants, une observation des chromosomes en mitose est
réalisée après coloration au Giemsa (voir dessin). [pic] 1) Schématisez la structure d'une portion de la molécule d'ADN au début de
l'expérience (en interphase, avant culture sur BrdU - choisissez
arbitrairement une séquence d'une dizaine de paires de bases). 2) A l'aide de schémas, expliquez le devenir de cette molécule dans le
milieu de culture contenant la BrdU (vous représenterez la BrdU en
rouge), pendant 1 cycle cellulaire jusqu'à la métaphase. 3) Indiquez à quel moment précis et au cours de quel cycle cellulaire a été
réalisée l'observation traduite par le dessin - Si vos explications
doivent s'accompagner de schémas complémentaires, vous pourrez simplifier
vos schémas et représenter les brins sous forme de traits ; vous
utiliserez la couleur rouge pour les brins à BrdU. (représentation schématique des deux brins d'une molécule d'ADN) : _______________________________ _______________________________ 4) Immédiatement après la division dessinée ici, les cellules filles sont
replacées dans un milieu normal (milieu sans BrdU, à thymine normale).
Définissez l'aspect (ou les aspects) prévisibles(s) des chromosomes à la
division suivante.
4) RÉSOLUTION D'UN PROBLÈME II (3 points) On cultive des cellules de pancréas de cobaye pendant plusieurs générations
sur un milieu contenant de la thymidine tritiée (thymidine chaude,
radioactive). On peut ainsi considérer que le matériel génétique des
cellules est entièrement constitué de brins lourds. A l'instant t=0 on prélève des cellules et on les met en culture sur un
milieu chaud (radioactif). Cet instant t correspond à la fin d'une division
cellulaire, début d'interphase. On comptabilise alors la quantité de radioactivité (exprimée en coups par
minute) dans la cellule au cours du temps. Toutefois on donne la valeur
arbitraire 1 à la quantité de radioactivité présente dans la cellule à
l'instant t=0. L'expérience est prolongée pendant la totalité d'un cycle cellulaire, soit
jusqu'à la fin de la mitose suivante (ou début d'interphase). Le tableau ci-dessous exprime les valeurs de radioactivité. Temps
en heures |0 |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10 |11 |12 |13 | |Radioactivité |1
|1 |1 |1 |1 |1 |1,1 |1,15 |1,22 |1,28 |1,43 |1,55 |1,59 |1,71 | | Temps
en heures |14 |15 |16 |17 |18 |19 |20 |21 |22 |23 |24 | |Radioactivité
|1,78 |1,88 |2 |2 |2 |2 |2 |1 |1 |1 |1 | | 1) Quel rapport établissez-vous entre la quantité de radioactivité et la
quantité d'ADN ? 2) Construire le graphique montrant l'évolution de la quantité d'ADN en
fonction du temps. 3) Placez sur ce graphique les différentes phases de la mitose. 4) Décrivez et interprétez ce graphique.
Échelles : 1 cm pour 0,1 unité arbitraire de radioactivité, 1 cm pour 1 h