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Ouverture
p. 1-9
Thème 1 : La Terre, la vie et l’organisation du vivant
Ouverture de thème
p. 10-12
Thème 2 : Les enjeux contemporains de la planète
Ouverture de thème
p. 117-118
Thème 3 : Corps humain et santé
Ouverture de thème
p. 206-208
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Chapitre 3
Activité 2 - Différenciation

Des organites spécialisés dans le métabolisme

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Problématique de l'activité
Compétence
Pratiquer une démarche scientifique

Les voies métaboliques peuvent varier selon le type de cellule et son environnement.
Une équipe, un ensemble documentaire
Quels sont les organites impliqués dans la réalisation d'un métabolisme particulier ?
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Chaque ensemble de documents permet de répondre à la problématique
Répond aux questions suivantes pour déterminer lequel tu utiliseras !

Pour chaque question, choisissez l'unique bonne réponse.

Des chlorelles (algues unicellulaires vertes) sont placées dans un milieu éclairé ou non. La teneur en dioxygène du milieu extracellulaire est mesurée.

1. Cette expérience permet de tester l'hypothèse :





2. Dans cette expérience, je fais varier :





3. Pour réaliser cette expérience, il me faut :



Placeholder pour Graphique montrant l'évolution de la concentration en O2 (µmol/l) en fonction du temps (min), avec des phases d'obscurité et de lumière.Graphique montrant l'évolution de la concentration en O2 (µmol/l) en fonction du temps (min), avec des phases d'obscurité et de lumière.
Résultats de l'enregistrement.

4. Sur ce graphique, je visualise :





5. Sur ce graphique :




6. L'étude de ce graphique permet de déduire que :



Placeholder pour Micrographie électronique de chloroplastes de pois, montrant les thylakoïdes. Image verte et jaune.Micrographie électronique de chloroplastes de pois, montrant les thylakoïdes. Image verte et jaune.
Chloroplastes de petits pois (MET, image colorisée).

7. Sur cette photo, la cellule visualisée complètement mesure:





Calculer votre niveau en fonction de votre nombre de réponses correctes :
  • 0 à 2 réponses correctes : niveau apprenti
  • 3 à 5 réponses correctes : niveau confirmé
  • 6 ou plus de réponses correctes : niveau expert
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Les apprentis
Les organites de la synthèse protéique

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Doc. 1
Marquage radioactif des protéines dans une cellule de pancréas de rat.

Placeholder pour Micrographie électronique d'une cellule pancréatique de rat: réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, grains de zymogène et mitochondries.Micrographie électronique d'une cellule pancréatique de rat: réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, grains de zymogène et mitochondries.
On ajoute un acide aminé radioactif, entrant dans la composition des protéines, dans des cultures de cellules pancréatiques et on observe par radiographie la localisation de la radioactivité, donc des protéines nouvellement synthétisées dans les cellules. Les protéines radioactives apparaissent comme des tortillons noirs.
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Doc. 2
Suivi de la localisation des protéines au cours du temps après leur synthèse.

Suivi de la localisation des protéines au cours du temps après leur synthèse.
On injecte à un rat soumis à un jeûne préalable un acide aminé nécessaire à la synthèse des protéines et marqué radioactivement. On lui injecte ensuite une solution contenant les mêmes acides aminés, mais non marqués. On effectue ensuite des prélèvements de cellules à des temps différents dans le pancréas de l'animal et on détermine alors le pourcentage de radioactivité dans les différents organites.
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Supplément numérique

Retrouvez une version animée des travaux historiques de
Palade
.
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Problématique
Quels sont les organites impliqués dans la réalisation d'un métabolisme particulier ?
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Les confirmés
Les organites de la respiration

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Doc. 3
Observation de levures au microscope électronique à transmission.

Placeholder pour Micrographie électronique: cellules de levure, vue détaillée de leur structure interne.Micrographie électronique: cellules de levure, vue détaillée de leur structure interne.
Placeholder pour Micrographie électronique montrant une cellule de levure et une mitochondrie détaillée. Grossissement important pour observer la structure interne de la mitochondrie.Micrographie électronique montrant une cellule de levure et une mitochondrie détaillée. Grossissement important pour observer la structure interne de la mitochondrie.
a. Milieu anaérobie
b. Milieu aérobie
c. Détail d'une mitochondrie (image colorisée).
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Doc. 4
Suivi du carbone radiomarqué au cours du temps dans une suspension de levures.

Localisation \rightarrow
\downarrowTemps		Milieu extracellulaireCytoplasmeMitochondrie
T1Glucose : beaucoup  
T2Glucose : peuGlucose : beaucoup 
T3  Pyruvate : beaucoupPyruvate : moyennement
T4CO2 : peuCO2 : peuPyruvate : beaucoup
T5CO2 : beaucoupCO2 : peu 

On réalise une suspension de levures dans un milieu oxygéné et en présence de glucose marqué (C*6H12O6). On peut alors suivre par radiographie la localisation de ce carbone marqué et par chromatographie les molécules synthétisées.
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Doc. 5
Mesure de la concentration en dioxygène dans une suspension de mitochondries au cours du temps.

Mesure de la concentration en dioxygène dans une suspension de mitochondries au cours du temps
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Travaux pratiques

Découvrir comment extraire des mitochondries à partir de cellules de chou-fleur.
Matériel :
  • Chou-fleur frais ;
  • Mortier et pilon sortant du congélateur ;
  • Gaze ou film de coton ;
  • Chaine ExAO ;
  • Sondes à dioxygène et à température ;
  • Solution de pyruvate ;
  • Solution de glucose ;
  • Solution de phosphate tamponnée à pH = 7.4.

Protocole :
  • Pour extraire les mitochondries :
    • Couper les petites têtes du chou dans le mortier froid ;
    • Ajouter 10 mL de tampon et broyer ;
    • Ajouter 20 mL de tampon et broyer ;
    • Filtrer la solution obtenue.
  • Pour mesurer la respiration mitochondriale :
    • Placer le filtrat dans le bioréacteur avec une agitation ;
    • Placer les sondes ;
    • Injecter du glucose au bout de 30 s ;
    • Injecter le pyruvate au bout de 2 min environ.
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Vocabulaire

  • Milieu anaérobie :     milieu sans dioxygène.

  • Milieu aérobie :     milieu avec dioxygène.

  • Pyruvate :     molécule organique à 3 carbones.
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Problématique
Quels sont les organites impliqués dans la réalisation d'un métabolisme particulier ?
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Les experts
Les organites impliqués dans la photosynthèse

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Doc. 6
Protocole de l'expérience de Calvin et Benson.

Protocole de l'expérience de Calvin et Benson
Pour étudier la photosynthèse, Calvin et Benson ont placé des chlorelles, unicellulaires photosynthétiques, dans un cristallisoir. Ces dernières sont aspirées régulièrement grâce à la pompe et passent alors dans un serpentin où elles sont exposées à du dioxyde de carbone radioactif. Selon la position de la seringue, les chlorelles sont soumises plus ou moins longtemps à ce 14CO2. Les chlorelles arrivent en fin de serpentin dans une coupelle d'éthanol bouillant qui arrête leur métabolisme. Leurs molécules sont alors analysées.
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Doc. 7
Radiochromatogrammes obtenus par Calvin et Benson.

Radiochromatogrammes obtenus par Calvin et Benson
On extrait les molécules des chlorelles et on les sépare par chromatographie. On révèle ensuite les molécules ayant intégré le carbone radioactif. Plus les taches sont noires, plus la quantité de molécules est importante. L'APG (acide phosphoglycérique) n'est pas un sucre. Le RuBP (ribulose bisphosphate) est un sucre à 5 carbones.
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Doc. 8
Observation de chloroplastes de cellules végétales éclairées en présence (à gauche) ou non (à droite) de dioxyde de carbone (MET, images colorisées).

Placeholder pour Micrographie: chloroplastes végétaux montrant l'accumulation d'amidon (polymère de glucose).Micrographie: chloroplastes végétaux montrant l'accumulation d'amidon (polymère de glucose).

Placeholder pour Micrographie: détail de chloroplastes végétaux montrant les thylakoïdes. Effet du CO2 visible.Micrographie: détail de chloroplastes végétaux montrant les thylakoïdes. Effet du CO2 visible.
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Problématique
Quels sont les organites impliqués dans la réalisation d'un métabolisme particulier ?
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Supplément numérique

Pour visualiser
les cellules et leurs organites grâce à un logiciel.
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Travaux pratiques

Détermination par chromatographie de molécules.
Matériel :
  • Solution de pyruvate à 12 g.L-1 ;
  • Solution de glucose à 6 g.L-1 ;
  • Fioles jaugées de 50 mL ;
  • Cuve à élution avec couvercle ;
  • Plaque de chromatographie et son gel de silice ;
  • Éluant (mélange de 6 mL de butanone, 2 mL d'éthanol, 2 mL d'acide éthanoïque pur) ;
  • Tubes capillaires ;
  • Mélange réactif pour la révélation (KMnO4 à 2 % et Na2CO3 à 4 %) ;
  • Cristallisoir.
Protocole :
  • Déposer les échantillons des deux molécules sur la plaque à l'aide des tubes capillaires (une petite goutte de chaque sur un trait préalablement tracé au crayon à 1 cm du bord). Sécher et répéter l'opération ;
  • Verser l'éluant dans la cuve à élution (sur ½ cm). Fermer la cuve avec couvercle et placer la plaque dans la cuve puis laisser migrer jusqu'à ce que l'éluant atteigne presque le bord supérieur de la plaque ;
  • Sécher la plaque puis la plonger dans un cristallisoir rempli du mélange réactif. Sécher de nouveau la plaque et observer les tâches claires et les entourer ;
  • Comparer entre eux les rapports frontaux.
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