Enseignement scientifique 1re

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Le repaire des initiés
P.54-55



Le repaire des initiés




3
Les virus sont-ils vivants ?

Confronter des informations nouvelles à ses connaissances
Version experts (C) ici.
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Alors que la microbiologie était en plein essor avec Pasteur au XIXe siècle qui travaillait sur des bactéries infectieuses, un botaniste russe découvrit, en 1892 des organismes encore plus petits en travaillant sur une infection de plants de tabac. Il les nomma virus. Depuis, de nombreux virus ont été découverts et étudiés avec attention (VIH, virus de la grippe, Ebola, etc.).

Questions

1. Rappelez par quoi une cellule est délimitée et la composition chimique de cette limite.


2. Comparez cette structure avec celle d’un bactériophage.


3. Parmi les principes fondamentaux de la théorie cellulaire, le(s)quel(s) ne sont pas respecté(s) par les virus ?


4. Précisez si les virus peuvent être qualifiés de vivants ou non.

Un bactériophage T4


Les bactériophages (des virus) s’ancrent à la membrane plasmique de la bactérie et y insèrent leur ADN.

Une lyse bactérienne


L’insertion de l’ADN viral dans la cellule infectée va entraîner la fabrication de virus jusqu’à la lyse (destruction) de la cellule hôte.

Structure d’un bactériophage et composition moléculaire. La capside correspond à l’enveloppe du virus.


La capside correspond à l’enveloppe du virus.

4
Les domaines transmembranaires d’une protéine

Confronter de nouvelles données à ses connaissances


Les protéines sont constituées d’un assemblage d'acides aminés. Certains de ces acides aminés sont hydrophobes, d’autres hydrophiles. Les protéines membranaires ont souvent plusieurs domaines. Certains domaines se trouvent à l’intérieur de la cellule, à l’extérieur de la cellule ou enchâssés au sein de la membrane (domaines transmembranaires). Les chercheurs ont trouvé une méthode, basée sur l’analyse des acides aminés, permettant de prédire où se trouvent les domaines transmembranaires d’une protéine.

Questions

1. Rappelez en quoi les propriétés chimiques des lipides membranaires expliquent la formation de bicouches.


2. En faisant le lien avec les propriétés chimiques de la membrane, précisez en quoi la méthode présentée permet de prédire qu’un domaine protéique sera transmembranaire.

Profil d’hydrophobicité d’une protéine.


La ligne rouge correspond au seuil de prédiction des domaines enchâssés dans la membrane.

Interprétation du profil d’hydrophobicité.


Le domaine transmembranaire prédit est représenté en rouge. Le reste de la protéine est en brun.

5
Neurones et fusion membranaire

Pratiquer une démarche scientifique


Les neurotransmetteurs sont des molécules contenues dans des vésicules cytoplasmiques de neurones, c’est-à-dire des compartiments entourés par une membrane. L’activité électrique d'un neurone peut conduire à l’exocytose des vésicules : la cellule libère les neurotransmetteurs à l’extérieur. Ce phénomène met en jeu des fusions de membranes.

Questions

1. Indiquez quels types de microscopes permettent d’obtenir les clichés présentés.


2. Représentez en deux ou trois schémas la chronologie des événements lors d’une exocytose.
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3. Expliquez les structures indiquées par des flèches vertes sur le document 1.

Observation de la surface d’un neurone en activité

Coupe d’un neurone.


Les vésicules contenant les neurotransmetteurs sont indiquées par des flèches rouges.

A
La controverse entre Pouchet et Pasteur

Analyser et interpréter des documents historiques relatifs à la théorie cellulaire. Exercer son esprit critique
Version initiale (l'atelier des apprentis exercice 2) ici.


Photographie en MET de deux spores de Bacillus subtilis

Les lettres [c] et [e] désignent des enveloppes de protection.

Taux de survie de Bacillus subtilis en fonction de la température.

En 1859, alors que les expériences de Pasteur avaient réfuté la théorie de la génération spontanée, le Français Félix-Archimède Pouchet était persuadé que les microorganismes naissent spontanément. Il entreprit de le démontrer en portant à ébullition de l’eau de foin à 100 °C. Tout comme Pasteur, il s’affranchit des contaminations en fermant hermétiquement son milieu. Après quelques jours, Pouchet observe alors des bacilles du foin (Bacillus subtilis) dans ses solutions et en conclut qu’ils se sont formés spontanément.

Question

À partir de l’analyse des documents, expliquez pourquoi le modèle expérimental de Pouchet n’est pas rigoureux, puis que ses conclusions ne sont pas correctes.

B
L’origine endosymbiotique des mitochondries

Mettre en relation des données et ses connaissances
Version initiale (le coin des experts exercice 7) ici.


Principe de l’endocytose.

Les cellules peuvent internaliser des composants du milieu extérieur ; c’est l’endocytose. Il se forme alors une vésicule cytoplasmique. Ce mécanisme permet notamment à la cellule de se nourrir ou se défendre.

Observations au MET d’une mitochondrie avec schéma interprétatif


Observation d'une bactérie


Composition\rightarrow
\downarrow Membrane
Protéines (%) Lipides (%) Glucides (%)
Mitochondrie :
membrane externe membrane interne

50
75

46-48
23-24

2-4
1-2
Membrane plasmique eucaryote
44 52-54 2-4
Membrane plasmique bactérienne
70 20 10

La découverte d’ADN mitochondrial, proche de celui de certaines bactéries, a fait émerger une théorie, dite endosymbiotique. Elle propose que l’origine des mitochondries soit une endocytose d’une bactérie par la cellule. Cette bactérie aurait ensuite été conservée et modifiée en partie.


Questions

1. À l’aide des documents 1 et 2, décrivez l’organisation de la mitochondrie, puis comparez-la à celle de la bactérie. Précisez en quoi vos observations sont des arguments en faveur de l’origine endosymbiotique des mitochondries.

2. Décrivez la composition chimique des deux membranes mitochondriales et comparez-la avec celle d’une membrane plasmique eucaryote et celle d’une membrane plasmique bactérienne.

3. Proposez deux arguments qui suggèrent que la mitochondrie a une origine bactérienne.

4. Proposez un schéma reconstituant les étapes de la formation des mitochondries selon cette théorie.

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