Classe : Activité 5 : la structure du chromosome

Noms : Compétences évaluées I F S M

Identifier par l’histoire des sciences et des techniques comment se construit un savoir scientifique. D5-4

Concevoir et mettre en œuvre un protocole expérimental. D4-8

Apprendre à organiser son travail (par ex. pour mettre en œuvre un protocole expérimental). D2-1

Lire et exploiter des données . D1-1

Représenter des données. D1-2

I - Identification du principal constituant des chromosomes :

Les chromosomes contenus dans le noyau descellules, sont constitués de molécules d'ADN(acronyme d'Acide Désoxyribo Nucléique).La molécule d'ADN est très sensible auxaugmentations de température, dont elle est bienprotégée dans la cellule, notamment grâce à laprésence de deux membranes : la membrane

cellulaire, et la membrane nucléaire (du noyau).Pour extraire et observer les molécules d'ADN,il est donc nécessaire de faire éclater ces membranes,ensuite, il faut séparer les molécules d'ADN des débrisde cellules, et enfin il faut faire apparaître, parprécipitation, la molécule d'ADN.

1) Réalisez le protocole d'extraction d'ADN suivant :

Etape 1 : Ecrasez une moité de banane dans un mortier contenant une solution d'extraction (3g de gros sel, 10 mL de liquide vaisselle, et 50 mL d'eau très froide).

Etape 2 : Filtrez le broyat obtenu et récupérez le filtratdans une tube à essai.

Etape 3 : Inclinez le tube à essai, et versez le long de la paroi le même volume d'alcool à brûler.

Etape 4 : Agitez légèrement et observez.

2) Réalisez une photographie de votre résultat, que vous insérerez dans votre document de travail.

Histoire des sciences :

« Depuis sa découverte en 1869 par Frederick Miesher, on sait que l'ADN est un des composants majeurs du noyau (d'où son nom d'acide « nucléique » qui signifie « contenu dans le noyau »). En 1920, un colorant pourpre spécifique de l'ADN (il ne peut se fixer que sur la molécule d'ADN) a été mis au point par le chimiste allemand Robert Feulgen, et porte donc le nom de « Réactif de Feulgen ».

3) Légendez cette photographie, et décrivez le contenu du tube à essai.

4) Indiquez, dans un tableau, le rôle de chacune des étapes du protocole d'extraction de l'ADN.

5) Démontrez, En vous servant de la photographie ci-dessus, que le matériel extrait provient bien du noyau des cellules, et qu'il s'agit bien de molécules d'ADN.

II - Les deux états de la molécule d'ADN :

6) Expliquez pourquoi l'on peut affirmer que les deux cellules contiennent de l'ADN.

Cellules de méristèmes d'ail, colorées par la technique de Feulgen, et observées au microscope optique.

La cellule 1 (en haut), contient de l'ADN sous forme de bâtonnets bien visibles, les chromosomes.

La cellule 2 contient de l'ADN, mais aucun bâtonnet n'est visible.

Les chromosomes au cours de la vie cellulaire :

Les chromosomes sont rarement visibles dans une cellule, : pendant plus de 90 % de sa vie, ils sont invisibles. Le reste du temps, soit 10 % de sa vie, la cellule prépare et réalise sa division, et c'est seulement à ce moment qu’apparaissent les chromosomes.Ces chromosomes sont constitués de 2 chromatides identiques, reliées en un point, le centromère, ce qui leur donne un aspect de X majuscule.

7) Expliquez pourquoi les chromosomes ne sont visibles que dans la cellule 1.

Pour expliquer ces différents états de l'ADN, il est nécessaire d'employer des méthodes d'observation très puissantes, comme le microscopie électronique (microscope utilisant un faisceau d’électrons, et non de photons comme dans la microscopie optique classique que vous utilisez au collège).

Le chromosome : de l’observation au modèle chimique.

1 2

3 4

Les photographies 1, 2 et 3 ont été faites au MET (Microscope Électronique à Transmission). Vous y voyez un chromosome déstabilisé par traitement chimique. Ce traitement provoque l'étalement de l'ADN du chromosome, qui jusque là était compacté sous la forme d'un X majuscule encore visible sur la photographie

Chromosome humain observé au MEB (microscope électronique à balayage).

Ce chromosome à été photographié pendant la division cellulaire, il est constitué de deux chromatides.

1.

Le document 4 représente un modèle de molécule d'ADN, dans laquelle chaque sphère de couleur représente un atome On dit que la molécule d'ADN est structurée en double hélice.

8) Décrivez la composition d'un chromosome.

9) Expliquez comment le fin filament que constitue la molécule d'ADN, peut former le bras d'un chromosome.

10) Synthèse : Expliquez pourquoi les chromosomes ne sont visibles que durant la division cellulaire.

Modèle montrant la manière dont se structure le filament d'ADN, de manière à former un chromosome.

On estime que, dans chaque cellule, l'ADN déroulé dans sa totalité mesure environ 2 mètres chez l'Homme, alors que le noyau de la cellule a un diamètre de quelques micromètres (millièmes de millimètres).

Pour reprendre une image bien connue, cela équivaut à compacter 40 km de fil très fin dans une balle de tennis !