TP n 5 seconde : La cellule, unité structurale des êtres vivants

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1 Thème 1 La Terre dans l'univers, la vie et l'évolution du vivant Chapitre 2 L unité chimique et structurale du vivant TP n 5 seconde : La cellule, unité structurale des êtres vivants Objectif : On cherche les points communs chez les êtres vivants au niveau cellulaire qui sont des arguments en faveur d une origine commune. Matériel : - un microscope optique avec fiche technique d utilisation, - fiche technique d aide à la réalisation d une préparation microscopique - lame, lamelle, pince, ciseaux - échantillon à observer : 1) cellules de l'épithélium buccal ou un échantillon de feuille d élodée 2) épiderme d oignon rouge Je réussis mon observation et ma comparaison si... je prépare mon observation Pour mettre en œuvre la démarche je réalise la préparation j observe la préparation Je communique mes résultats J agis de façon responsable en respectant les consignes de sécurité J organise mon travail - en choisissant le matériel biologique adapté, en choisissant les instruments adaptés, en repérant les éléments significatifs à observer. en suivant le protocole de réalisation de préparation microscopique en utilisant de façon maîtrisée le matériel et les produits, en respectant l intégrité des structures à observer. en suivant le protocole d utilisation du microscope optique en choisissant la région significative, en réalisant les réglages adaptés (lumière naturelle, grossissement, mise au point). en écrivant les légendes justes, correspondant aux structures désignées par la pointe d une flèche droite, tracée à la règle en complétant le tableau de comparaison en complétant l arbre phylogénétique en manipulant de façon raisonnée et maîtrisée les outils et les produits, en gérant de façon raisonnée les déchets. par une gestion individuelle et collective de mon poste de travail, par une répartition responsable et cohérente des tâches. - Aides à la résolution : 1. Réalisez la préparation microscopique de la feuille d élodée ou des cellules de l'épithélium buccal. Utilisez la fiche technique «AIDE A LA REALISATION D UNE PREPARATION MICROSCOPIQUE» Puis observez au microscope optique. utilisez la fiche technique «OBSERVATION AU MICROSCOPE OPTIQUE» 2. Capturez une photo à l aide de la Moticam, coller la photo sur la feuille Word fournie (Dossup). Titrer. Vous légenderez après impression 3. Réalisez une préparation d épiderme d oignon dans une goutte d eau. Observer. Capturer une photo. Puis sans toucher le microscope ni la préparation déposer une goutte d eau salée au bord de la lame et un morceau de papier absorbant de l autre côté, Observer quelques minutes le phénomène de plasmolyse des cellules. Capturer une photo. 4. Compléter la page word qui sera ensuite imprimée, relevée et notée Légendez l'ensemble des microphotographies proposées avec le document Description de la structure des cellules. 6. Calculez, à l'aide de l'échelle fournie sur chaque électronographie, la taille réelle de chaque type de cellule. 7. Complétez le tableau de comparaison des cellules en utilisant les microphotographies fournies et en indiquant la présence (+) ou l'absence (-) des caractères proposés. 8. En utilisant les informations apportées par le tableau de comparaison, précisez les relations de parenté qu'il est possible d'établir en complétant l'arbre phylogénétique fourni. Pour cela : - Précisez les innovations évolutives caractérisant ces différentes espèces. - A l'aide de couleurs différentes, délimitez sur cet arbre les groupes suivants : Eucaryotes, Lignée verte, Vivant. - Localisez l'ancêtre commun de la lignée verte et celui des Eucaryotes 1 2

2 Fiche technique : Réaliser une préparation microscopique de cellules buccales Poser une lame de verre propre sur une surface plane et horizontale. Déposer ensuite en son milieu, un peu de salive prélevée à intérieur de la joue à l aide d un coton tige. Recouvrir d une goutte de colorant (à l aide du compte-gouttes). Recouvrir le tout d'une lamelle : Appliquer un coté de la lamelle contre le liquide de montage, puis la faire descendre en l'inclinant doucement pour ne pas piéger d air Fiche technique : Réaliser une préparation microscopique de feuille d élodée Poser une lame de verre propre sur une surface plane et horizontale. Déposer ensuite en son milieu, une goutte d eau et un fragment de feuille d élodée, bien à plat. Recouvrir le tout d'une lamelle : Appliquer un coté de la lamelle contre le liquide de montage, puis la faire descendre en l'inclinant doucement pour ne pas piéger d air

3 Document annexe : Description de la structure des cellules Document 1 : Structure des cellules animales. Exemple des cellules de l'épithélium buccal. La cellule est délimitée par la membrane plasmique qui sépare le milieu intérieur de la cellule (milieu intracellulaire) et le milieu extérieur de la cellule (milieu extracellulaire). Le milieu intracellulaire est appelé cytoplasme. Il comprend un liquide (le cytosol) et des petits compartiments appelés organites. Parmi les organites de cette cellule, il y a le noyau (matériel génétique), seul compartiment visible au microscope optique mais aussi des vésicules (petits organites arrondis) et des mitochondries (avec lamelles transversales) observables en microscopie électronique en transmission (sur des électronographies). Document 2 : Structure des cellules végétales. Exemple des cellules de feuille d Elodée. La cellule est entourée d une paroi cellulosique épaisse lui donnant sa forme. La paroi se situe autour de la membrane plasmique (qui délimite le milieu intracellulaire). Le milieu intracellulaire est appelé cytoplasme ; il comprend un liquide (le cytosol) et des petits compartiments appelés organites. Parmi les organites de cette cellule, on observe les chloroplastes (contenant un pigment vert : la chlorophylle), la vacuole (contenant eau et molécules diverses), le noyau (contenant l information génétique) et des mitochondries visibles en microscopie électronique. Document 3 : Structure des cellules bactériennes. La cellule est entourée d une paroi composée de peptidoglycanes. La cellule est délimitée par la membrane plasmique qui sépare le milieu intérieur de la cellule (milieu intracellulaire) et le milieu extérieur de la cellule (milieu extracellulaire). Le milieu intracellulaire est appelé cytoplasme. Il contient l information génétique (une molécule d ADN circulaire) non enfermée dans un noyau. Document 4 : plasmolyse et turgescence : l osmose. Il est possible de faire varier la pression de turgescence d'une cellule en faisant varier la pression osmotique du milieu extérieur. Si l'on plonge les cellules dans des solutions salines de différentes concentrations, on observe trois états de la cellule en fonction de la pression osmotique externe : Milieu 5 /00 : La pression osmotique dans le milieu intracellulaire (vacuole) est supérieure à celle du milieu extracellulaire (Ci > Ce). L'eau passe à travers la membrane cytoplasmique du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique et la vacuole se trouve remplie d'eau. La cellule gonfle et exerce une pression sur la paroi (pression de turgescence). La cellule est dite turgescente. Milieu 9 /00 : Le milieu intracellulaire (vacuole) et le milieu extracellulaire (solution saline à 9 ) possèdent les mêmes pressions osmotiques. Il y a échange de mêmes volumes d'eau de part et d'autre de la membrane cytoplasmique (la quantité d'eau qui pénètre dans la vacuole est égale à celle qui en sort). Le cytoplasme des cellules apparaît moins comprimé contre la membrane squelettique Milieu 12 /00 : La pression osmotique du milieu extracellulaire est supérieure à celle de la vacuole, il y a diffusion d'eau vers l'extérieur. L'eau a diffusé du milieu hypotonique (vacuole ) vers le milieu hypertonique. La vacuole a perdu beaucoup d'eau ce qui diminue son volume et provoque le décollement de la membrane cytoplasmique. C'est la plasmolyse.

4 Thème 1 La Terre dans l'univers, la vie et l'évolution du vivant Chapitre 2 L unité chimique et structurale du vivant TP n 5 seconde : La cellule, unité structurale des êtres vivants Pb:.. I) La cellule, unité structurale du vivant A) Observations microscopiques Microphotographies de cellules animales. Doc 1 : Observation au microscope optique d'une cellule buccale (x600) Doc. 2 : Observation d une cellule humaine au MET ( x25000) 1 µm Microphotographies de cellules végétales. MET µm Doc. 3 : Observation au microscope optique d'une cellule de feuille d'élodée (x600) Doc. 4 : Electronographie d une cellule de feuille de Tabac Microphotographies de cellules bactériennes. Doc. 5 : Observation au microscope optique de bactéries Doc. 6 : Electronographie d une cellule de bactérie observée au MET (microscope à transmission)

5 2) Recherche d'indices de parenté Tableau de comparaison des structures cellulaires Cellules animales Cellules végétales Bactérie Membrane plasmique Cytoplasme Noyau Mitochondrie Chloroplaste Vacuole Matériel génétique Bactérie Homme Chêne vert Elodée Arbre phylogénétique de quelques êtres vivants 1 2 Innovations évolutives Ancêtre commun de la lignée verte Ancêtre commun des Eucaryotes Réponse au pb 4 : Bilan : Les caractéristiques structurales des cellules. Tous les êtres vivants sont constitués d'une ou de plusieurs cellules (unicellulaires/pluricellulaires). Toutes les cellules sont constituées : - d une membrane plasmique : structure qui délimite la cellule et la sépare du milieu extérieur - d un cytoplasme : milieu intérieur de la cellule formé d un liquide et de tout ce qu il contient. - de matériel génétique Les cellules des animaux et des végétaux ont un cytoplasme compartimenté qui comprend des compartiments intracellulaires appelés organites délimités par une membrane interne et adaptés à une fonction précise. Elles possèdent un vrai noyau qui protège le matériel génétique ; ce sont des cellules eucaryotes («eu»: vrai et «caryon» : noyau). Les organites communs aux cellules animales et végétales (Eucaryotes) sont : le noyau (organite contenant le matériel génétique) et les mitochondries. Les constituants cellulaires caractéristiques des cellules végétales sont : - la paroi : structure épaisse enveloppant la membrane - la vacuole - les chloroplastes (organites verts présents dans les cellules chlorophylliennes). Les bactéries ont un cytoplasme non compartimenté, elles ne possède pas d'organites, donc pas de vrai noyau: le cytoplasme assure toutes les fonctions cellulaires : ce sont des cellules procaryotes. Rmq: les particules virales (virus) sont considérées à la frontière du vivant : ne répondent pas aux propriétés du vivant : naitre/mourir, croitre, se reproduire, se nourrir/respirer, produire des déchets, interagir avec son environnement. Les virus ne sont pas des cellules et ils ne peuvent pas être considérés comme vivants ; aucun virus ne peut se reproduire sans l'intervention de la cellule qu'il parasite. Le virus est une structure biologique particulière : «Il est virus, et c'est tout», constate P. Lépine DM : => compléter vos connaissances à l aide des pages 36 à 39. Exercice 7 p 47 Logiciel cellule 3D téléchargeable sur le site :

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