Comment se comporte un chromosome avant et pendant la division cellulaire?

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1 SCIENCES > Le chromosome simple, non pelotonné : un ruban sur lequel est collé un petit morceau de scotch pour marquer l'emplacement du point d'attache des deux futurs filaments. Le chromosome copié : un second ruban identique au premier est ajouté, le morceau de scotch les lie ensemble. Le chromosome double est pelotonné : les deux rubans Le chromosome sont frisés à l aide double d une et paire condensé ciseaux. : les deux rubans sont frisés à l aide d une paire de ciseaux. Le chromosome double pelotonné est scindé en deux chromosomes simples. Pour cela, les ciseaux coupent le scotch et les deux filaments sont séparés. Atelier Comment se comporte un chromosome avant et pendant la division cellulaire? Pour fabriquer cette maquette, il vous faut : du ruban pour cadeaux, du ruban adhésif et des ciseaux. Les deux premières phases correspondent à la copie des chromosomes préparant la division, les deux suivantes, à la division cellulaire. 54

2 > EN QUESTIONS Recherche Fabriquer des cellules mi-animales mi-humaines? En septembre 2007, quelques mois après avoir demandé son avis à la population, les autorités britanniques ont autorisé, à des fins d'étude scientifique, la production d embryons humains. Ces embryons ont été obtenus en transférant le noyau de cellules humaines dans des ovules d'animaux, comme le lapin, privés de noyau. Il ne s'agissait pas de fabriquer des êtres mi-homme mi-bête comme dans nos contes, le programme génétique étant contenu exclusivement dans le noyau. Le but est d'obtenir un grand nombre de cellules embryonnaires humaines à l'aide d'ovules animaux plus facile à recueillir que les ovules humains. Les citoyens britanniques ont cependant imposé aux laboratoires autorisés à appliquer cette technique de détruire les embryons avant leur quatorzième jour d'existence. En devenant le premier pays à autoriser cette manipulation, le Royaume-Uni pose bien des questions à la communauté scientifique internationale. Gargouille de Puente Gargolas, Valence, Espagne.? 1 Obtient-on un embryon humain, animal ou mi-homme mi-animal par cette technique? 2 Pensez-vous que les autorités britanniques ont eu raison de demander leur avis aux citoyens pour prendre cette décision scientifique? Pourquoi? Sur internet Qu est-ce qu un clone? Ce site internet fait le point sur le clonage. Il explique la différence entre clonage thérapeutique et clonage reproductif, décrit les applications possibles de cette technique récente et pose des questions sur les conséquences du clonage. De gauche à droite : la vache n 38 (isolée) donneuse de cellules de peau puis ses 17 clones par ordre d âge décroissant (de 4 ans à 3 mois).? 1 Est-ce que deux clones sont génétiquement identiques? 2 En quelle année est née Dolly, première brebis clonée à partir d une cellule de glande mammaire? Chapitre 3 Information génétique et division cellulaire 55

3 exercices je vérifie mes connaissances 1 QCM > Identifiez la ou les affirmations exactes. (corrigé) 1 L information génétique a est toujours différente d une cellule à l autre chez l adulte. b est la même dans les cellules de l embryon que dans les cellules de l adulte. c est différente entre les cellules reproductrices et les autres cellules de l adulte. 2 La division cellulaire a est préparée par la copie de chacun des 46 chromosomes. b ne conserve pas l information génétique au cours des divisions cellulaires. c s accompagne de la séparation des deux filaments de chacun des 46 chromosomes. 3 Le nombre de chromosomes d'une cellule a est conservé par la division cellulaire. b est multipliée par deux au cours de la division cellulaire. c est multipliée par deux avant la division cellulaire. 4 Un cancer a est le résultat d une prolifération contrôlée de cellules. b est favorisé par des facteurs externes à l organisme. c est le résultat d'une prolifération incontrôlée de cellules. 2 Vocabulaire et rédaction > Construisez une phrase scientifiquement correcte avec les termes suivants. a information génétique, cellules de l'organisme, cellules reproductrices, cellule-œuf. b copie de chacun des 46 chromosomes, division cellulaire, séparation des deux filaments de chacun des 46 chromosomes, prépare, s'accompagne. c cellules, cancer, prolifération incontrôlée. 3 Définitions > Associez chaque mot ou expression à sa définition. a Division cellulaire b Cancer (corrigé) 1 Phénomène par lequel une cellule produit deux cellules qui lui sont génétiquement identiques. 2 Prolifération incontrôlée de cellules 4 Un schéma > Réalisez un dessin d'observation. Cette photographie montre une cellule végétale. Réalisez un dessin titré et légendé de cette cellule. Dans le titre, précisez si la cellule est en division ou non. En légende, employez les trois termes suivants : membrane plasmique, cytoplasme, chromosomes. N'oubliez pas de faire figurer l'échelle sous le dessin en l'adaptant à ses dimensions. 20 μm 56

4 j applique mes connaissances exercice guidé 5 Le premier chat cloné Rainbow chatte porteuse Carbon copy Le chaton Cc (Carbon copy) est né le 22 décembre Cc est le clone d une chatte adulte nommée Rainbow : il n'est pas le résultat d'une fécondation. Le clonage de Rainbow est réalisé par le transfert du noyau d'une de ses cellules dans un de ses ovules privé de son noyau. Cela permet d'obtenir un embryon du clone (voir schéma). Cet embryon est implanté dans l utérus d une «chatte porteuse» qui a donné naissance, soixante jours plus tard, à Cc génétiquement identique à Rainbow. 1 Retracez les étapes du clonage de Rainbow qui ont permis de donner naissance à Cc. 2 Expliquez pourquoi on peut écrire : «Cc est génétiquement identique à Rainbow». 3 Précisez si le résultat aurait été différent en utilisant une autre cellule que celle prélevée dans le tissu ovarien pour réaliser le clonage et justifiez votre réponse. Coup de pouce pour répondre à la question 1 : en vous aidant du texte, il faut repérer dans le schéma légendé du clonage les différentes étapes de l expérimentation puis rédiger votre réponse en notant : «Étape 1 :, Étape 2 :,». la question 2 : il faut : repérer dans le schéma ce qui est transféré dans l'ovule sans noyau ; connaître le contenu du noyau des cellules (voir activité 3, chapitre 1). la question 3 : il faut connaître la conclusion de l'activité 1 de ce chapitre. Exemple de rédaction pour répondre à la question 3 : Le résultat aurait été le même si on avait introduit le noyau d'une autre cellule de Rainbow car toutes les cellules de l'organisme portent la même information génétique contenue dans leur noyau. Chapitre 3 Information génétique et division cellulaire 57

5 exercices j applique mes connaissances 6 Vrais jumeaux, faux jumeaux Savoir repérer sur des schémas des informations permettant de caractériser les vrais et les faux jumeaux. a b Les jumeaux naissent en même temps, mais si les vrais jumeaux a se ressemblent presque parfaitement, les faux jumeaux b, se ressemblent ni plus ni moins que des frères et sœurs nés à des dates différentes. 1 Indiquez de combien de cellules-œufs sont issus les vrais jumeaux, les faux jumeaux. (I) 2 Justifiez l'affirmation : «Les vrais jumeaux sont génétiquement identiques». (Ra) 3 Expliquez comment les faux jumeaux peuvent être fille et garçon. (Ra) 7 Cloner les vaches Utiliser ses connaissances pour expliquer le résultat d'une expérience. Des cellules musculaires de fœtus de vache sont prélevées puis réimplantées dans des ovules dépourvus de noyau de vache. Ce clonage, réalisé dans une ferme de l'inra, a donné naissance en 1998 à Marguerite, première vache française clonée. prélèvement de cellules musculaires sur un fœtus bovin introduction de ces cellules au contact de la membrane des ovules sans noyau protocole du clonage de Marguerite prélèvement d ovules de vache destruction des noyaux création des embryons 58 1 Retracez les étapes du clonage qui ont conduit à Marguerite. (I) 2 Expliquez comment cette manipulation conduit à une vache possédant la totalité de l'information génétique du fœtus cloné. (Ra) un choc électrique permet la fusion des membranes des cellules musculaires et des ovules naissance de Marguerite le 20 février 1998 après sept jours de culture, transplantation des embryons dans les mères porteuses

6 8 Divisions cellulaires dans les racines de jacinthe Représenter les chromosomes au cours de la division cellulaire. 25 μm 25 μm a b Au niveau de l'extrémité des racines de jacinthe, les divisions cellulaires sont nombreuses ; elles permettent la croissance et l'enfouissement racinaire dans le sol. 1 Pour chacune des deux photographies, dessinez un chromosome de la cellule en division. (I) 2 Décrivez dans un court texte le comportement des chromosomes sur ces photographies. (C) 3 Que va-t-il se passer ensuite? (Ra) 9 Quantité d'adn et division cellulaire Construire un graphique présentant la variation de la quantité d'adn dans le noyau d'une cellule avant et pendant la division cellulaire. La quantité d'adn varie au cours de la vie d'une cellule. Le tableau suivant montre cette variation sur 24 heures. Variation de la quantité d'adn contenue dans une cellule. division cellulaire temps (heures) quantité d ADN (en unités arbitraires) , Les chromosomes avant, pendant et après la division cellulaire. 1 Construisez le graphique de la quantité d'adn en fonction du temps. (C) 2 Reproduisez et placez sur la courbe les schémas des chromosomes. (C) Chapitre 3 Information génétique et division cellulaire 59

7 exercices j applique mes connaissances 10 Dépister un mélanome Comprendre une campagne de sensibilisation. Le mélanome est une tumeur cancéreuse de la peau qui prend naissance le plus souvent au niveau de grains de beauté. Une exposition excessive au soleil (rayons ultraviolets) favorise le développement des mélanomes. Il est donc important de surveiller et de faire surveiller les grains de beauté afin de repérer d éventuelles modifications dans leur aspect. Dans ce cas, le mieux est de consulter un dermatologue. Le document ci-contre est diffusé pour aider à repérer des changements d aspect de ces grains de beauté. Il met en œuvre la méthode dite «ABCDE». 1 Listez les cinq changements d'aspect des grains de beauté pouvant signifier la survenue d'un mélanome. (I) 2 Observez dans le document ci-contre les deux grains de beauté du cas B. Expliquez le changement d'aspect. (Utilisez vos connaissances sur le cancer pour répondre.) (Ra) 11 Le cancer du sein Déterminer les facteurs de risque du cancer du sein. Divers facteurs de risque peuvent avoir une influence sur la survenue d'un cancer du sein : l'âge, des antécédents familiaux, des facteurs génétiques... Le facteur âge Les deux tiers des cancers du sein se développent chez des femmes de plus de 50 ans. Cette maladie est rare chez les femmes de moins de 35 ans et reste exceptionnelle chez celles qui ont moins de 20 ans. Après 40 ans, les statistiques nous apprennent que le risque d'avoir un cancer du sein se multiplie une fois et demie tous les dix ans. Des gènes responsables du cancer du sein? Grâce aux recherches en génétique, il a été possible de dépister des anomalies particulières qui prédisposent fortement au cancer du sein qui survient chez les femmes jeunes. Heureusement, ces anomalies restent rares et peuvent être dépistées au niveau de l ADN avant que la tumeur n apparaisse. Les antécédents familiaux Une femme dont la mère ou la sœur a déjà eu un cancer du sein risque deux fois plus que les autres femmes de développer la maladie. On a également constaté que le risque était plus élevé chez les femmes ayant eu à la fois des règles précoces et une ménopause tardive. Les femmes sans enfant ou ayant eu un premier enfant après 30 ans semblent de même un peu plus exposées au développement d'un cancer du sein. En cas de cancers du sein dans la famille, il est important de consulter des spécialistes afin de pouvoir dépister des anomalies au niveau des gènes. Pour toutes les femmes, il est important de connaître les précautions et les examens simples de dépistage : autopalpation des seins, palpation par le médecin et mammographie (radiographie des seins) tous les un ou deux ans selon les facteurs de risque. La mammographie est un examen gratuit pour les femmes de plus de 50 ans. Un cancer du sein dépisté tôt a de fortes chances d être soigné. Pr. Claude Jasmin, hôpital de la Pitié Salpêtrière 1 Recherchez dans le texte les principaux facteurs de risque de développement d'un cancer du sein. (I) 2 Précisez à partir de quel âge une femme doit être particulièrement vigilante pour prévenir le développement d'un éventuel cancer du sein. (C) 3 Citez les précautions ou examens simples à réaliser pour prévenir un cancer du sein. (C) 60

8 atelier b2i / la division cellulaire OBJECTIFS créer, produire, traiter, exploiter des données (B2i, C.3). établir un lien entre variation de la quantité d ADN et évolution des chromosomes au cours de la division cellulaire. SUR LE SITE DIDIER, JE TROUVE un tableau de valeurs sur la quantité d ADN par cellule rapportée au temps ainsi que des schémas de chromosomes : ADN.xls une aide à l utilisation d Excel LA RÉALISATION Je construis une représentation graphique illustrée de la variation de la quantité d ADN par cellule en fonction du temps et de l'évolution de l'aspect des chromosomes. ADN.xls fenêtre du logiciel Excel : construction du graphique étape1 J ouvre le fichier ADN.xls. Je sélectionne les données du tableau qui doivent apparaître sur le graphique. étape2 J ouvre la fenêtre qui permet de construire un graphique. Je choisis le type de représentation. étape3 J insère dans le graphique chaque schéma de chromosome dans les intervalles de temps correspondant. COMPÉTENCES 3.5 ET 3.3 : Je sais réaliser un graphique de type donné. Je sais regrouper dans un même document plusieurs éléments. Chapitre 3 Information génétique et division cellulaire 61

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