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Enseignement scientifique 1re

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Le repaire des initiés




4
Les domaines transmembranaires d’une protéine

Confronter de nouvelles données à ses connaissances


Profil d’hydrophobicité d’une protéine.


La ligne rouge correspond au seuil de prédiction des domaines enchâssés dans la membrane.
1
Profil d’hydrophobicité d’une protéine.

Interprétation du profil d’hydrophobicité.


Le domaine transmembranaire prédit est représenté en rouge. Le reste de la protéine est en brun.
2
Interprétation du profil d’hydrophobicité.

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.

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.
1
Principe de l’endocytose.

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

52
76

48
24

2-4
1-2
Membrane plasmique eucaryote
46 54 2-4
Membrane plasmique bactérienne
75 25 10
3
Comparaison des constituants membranaires d’une mitochondrie, d’une cellule eucaryote et d’une bactérie.

Observations au MET d’une mitochondrie avec schéma interprétatif


Observation d'une bactérie

2
Observations au MET d’une mitochondrie avec schéma interprétatif (en haut) et d'une bactérie (en bas).

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. Décrivez l’aspect de la membrane des mitochondries et comparez-la avec la membrane plasmique. Précisez en quoi cette observation est un argument en faveur de l’origine endosymbiotique des mitochondries.

2. Décrivez la composition chimique de la membrane mitochondriale et comparez la avec celle d’une membrane plasmique.

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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Dessinez ici

3
Les virus sont-ils vivants ?

Confronter des informations nouvelles à ses connaissances
Version experts (C) ici.
Voir les réponses

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.

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.
2
Une lyse bactérienne (destruction) quelques heures après l’infection.

Un bactériophage T4


Les bactériophages (des virus) s’ancrent à la membrane plasmique de la bactérie et y insèrent leur ADN.
1
Un bactériophage T4 (en vert) infectant une cellule bactérienne (en jaune).

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


La capside correspond à l’enveloppe du virus.
3
Structure d’un bactériophage et composition moléculaire.

5
Neurones et fusion membranaire

Pratiquer une démarche scientifique


Observation de la surface d’un neurone en activité
1
Observation de la surface d’un neurone en activité (vue de l’extérieur).

Coupe d’un neurone.


Les vésicules contenant les neurotransmetteurs sont indiquées par des flèches rouges.
2
Coupe d’un neurone.

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.
Couleurs
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Dessinez ici


3. Expliquez les structures indiquées par des flèches vertes sur le document 1.

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.


Taux de survie de Bacillus subtilis en fonction de la température.
2
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.

Photographie en MET de deux spores de Bacillus subtilis

Les lettres [c] et [e] désignent des enveloppes de protection.
1
Photographie en MET de deux spores de Bacillus subtilis.
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