Objectif général module SC1 : Acquérir des connaissances sur les constituants essentiels de la matière vivante, les principaux phénomènes physiques, chimiques et biologiques qui régissent ses transformations et ses échanges avec le milieu extérieur.

BIOLOGIE CELLULAIRE

Sous objectifs : 1.4 : Appréhender la diversité des unités vivantes élémentaires.

3.5 : Expliquer les transferts d'énergie à travers les structures vivantes.

4 : Connaître les supports de l'information biologique, expliquer sa transmission et sa régulation.

CORRECTION

Sous objectifs 1.4

I - Observez les cellules présentent sur la photo ci-dessous et déterminez à l'aide d'au moins deux critères s'il s'agit de cellules animales, végétales ou bactériennes (2 points).

Rép : On peut observer que ces cellules présentes des structures vertes dans leur cytoplasme. Une observation attentive montre que ces structures contiennent des membranes. On peut donc supposer que se sont des chloroplastes. L'espace entre les cellules est épais. Cela laisse supposer la présence d'une paroi. On peut donc en déduire que ce sont des cellules végétales.

II - Sous objectifs 4

II.1 - Quelle est la molécule ci-dessous et quel est son rôle ? (2 points)

Rép : La molécule présente sur la photo est en double hélice. On peut donc supposer que c'est une représentation de la double hélice d'ADN (Acide désoxyribonucléique). Cette molécule à pour rôle d'être le support de l'information génétique. C'est à dire qu'elle code pour les gènes responsables des caractéristiques de l'organisme.

II.2 - Compléter les phrases en utilisant certains des mots suivants (ADN polymérase ; ARN polymérase ; traduction ; transcription ; codon ; anticodon ; ARNt ; ARNm). (2 points)

A. ARN polymérase copie une portion d'ADN en ARN lors d'un processus appelé transcription.

B. Dans une molécule d'ARNt, l'anti-codon est destiné à s'apparier à une séquence complémentaire de trois nucléotides, le codon, situé sur une molécule d'ARNm.

II.3 - Soit la séquence d'un fragment d'ADN isolé à partir d'une bactérie.

GTAGCCTACCCATAGGCC

CATCGGATGGGTATCCGG

On suppose qu'un ARNm est transcrit à partir de cet ADN, le brin codant est le brin du bas. Quelle sera la séquence de cet ARNm ? (1 point)

Séquence de l'ARNm : GUAGCCUACCCAUAGGCC

II.4 - Quel peptide (petite protéine) obtiendrait-on si la traduction commençait précisément à l'extrémité gauche de cet ARNm ? (1 point)

UAG est un codon stop. La traduction ne se fait pas au-delà.

Le peptide serait le suivant : Valine - Alanine - Tyrosine - Proline

II.5 - Pour combien de peptides différents cet ARNm peut-il coder ? (justifiez votre réponse) (1 point)

Un ARNm peut coder pour trois peptides. En effet, le ribosome peut commencer à lire l'ARNm en se décalant d'un ou deux nucléotides. S'il se décale de trois nucléotides, il retombe sur le premier cadre de lecture.

Décalage d'un nucléotide : La lecture commence par UAG. C'est un codon stop, donc pour lire se cadre de lecture, le ribosome devra se décaler de 5 nucléotides et on obtiendra :

Proline - thréonine - histidine - Arginine

Décalage de deux nucléotides : On obtient

Sérine - leucine - proline - isoleucine - cystéine.

Un ARNm peut donc coder pour trois peptides différents.

II.6 - Obtiendrait-on les mêmes peptides si, pour la transcription, c'était l'autre brin de l'ADN qui était utilisé (justifiez votre réponse) ? (1 point)

Remarque :

Il n'est pas demandé en BTA de savoir que l'ADN possède des extrémités 5' et 3'. C'est pour cette raison qu'elles n'ont pas été mentionnées. En toute rigueur, la séquence devrait s'écrire de la façon suivante.

5'-GTAGCCTACCCATAGGCC-3'

3'-CATCGGATGGGTATCCGG-5'

L'ARN polymérase faisant toujours la transcription dans le sens 3' vers 5', L'ARNm est synthétisé dans le sens 5' vers 3'. L'ARNm obtenue, si c'était l'autre brin de l'ADN qui était utilisé, serait le suivant :

5'-GGCCUAUGGGUAGGCUAC-3'

et les peptides traduits seraient :

Cadre 1 : glycine - leucine - tryptophane - valine - glycine - tyrosine

Cadre 2 : proline - tyrosine - glycine

Cadre 3 : proline - méthionine - glycine - arginine - leucine

Les élèves de BTA n'ayant aucune indication sur le sens de lecture, je peux supposer qu'ils ont transcrit le brin d'ADN du haut de la gauche vers la droite, et donc trouvés l'ARNm suivant :

CA/UCG/GAU/GGG/UAU/CCG/G

Cadre 1 : histidine - arginine - méthionine - glycine - isoleucine - arginine

Cadre 2 : isoleucine - glycine - tryptophane - valine - sérine

Cadre 3 : sérine - asparagine - glycine - tyrosine - proline

Je considère donc les réponses précédentes comme étant justes.

II.7 - Expliquez à l'aide d'un schéma la traduction de l'ARNm en protéine. (6 points)

Les différentes phases de la traduction dans le cytoplasme

Les étapes de la traduction sont au nombre de trois :

L'initiation :

L'ARNm arrive au niveau du ribosome. Celui-ci est ouvert. C'est à dire que la grande et la petite sous-unité ne sont pas liées. Cela permet à l'ARNt possédant l'anti-codon complémentaire du codon initiateur de venir s'apparier au niveau du site P (P : protéine, site de gauche). C'est le seul moment ou un ARNt peu pénétrer dans le ribosome par ce côté. Le ribosome se ferme et le deuxième ARNt arrive par le site A (A pour acides aminés : site de droite). La première liaison peptidique entre l'acide aminé 1 et l'acide aminé 2 va se créer avec consommation d'énergie. Ensuite, translocation (déplacement) du ribosome de trois nucléotides.

L'élongation :

Elle correspond à la phase de synthèse de la protéine. Les ARNt arrivent par le site A, Une liaison peptidique se crée entre l'acide aminé qui arrive et le précédent grâce à la consommation d'énergie. La translocation du ribosome permet à l'ARNt de quitter le ribosome par le site P tout en laissant l'acide aminé qu'il transportait, attaché à l'acide aminé précédent. L'ARNt qui se trouve dans le site A passe dans le site P laissant ainsi la place libre au niveau du site A pour permettre l'arrivé d'un nouvel ARNt. La protéine se construit alors par ajout successif des acides aminés apportés par les ARNt. L'élongation est une phase qui se répète tout au long de l'ARNm.

La terminaison :

C'est l'arrêt de la synthèse lorsque le ribosome arrive au niveau d'un codon stop ou non-sens. C'est à dire un codon auquel ne correspond aucun ARNt. Ceci fait qu'après la translocation du ribosome, le site A va rester libre. Cela aura pour conséquence de dissocier les deux sous unités du ribosome. La protéine synthétisée sera alors libérée de même que l'ARNm qui pourra être lu par d'autres ribosomes.

III - Sous objectif 3.5

III.1 - Du point de vue énergétique, qu'est - ce qui est le plus intéressant pour une cellule, la respiration cellulaire ou la fermentation (1 point) ?

C'est la respiration cellulaire. Il y a beaucoup plus d'ATP produit. Par exemple 36 moles d'ATP sont produites par mole de glucose lors de la respiration cellulaire. Alors que seulement 2 moles d'ATP sont produites lors de la fermentation d'une mole de glucose.

III.2 - Identifiez l'organite présent sur la photographie ci-dessous (1 point).

C'est un chloroplaste, que l'on reconnaît grâce à la disposition des membranes internes.

III.3 - Quel est le rôle de la photosynthèse ? (2 points)

Le rôle de la photosynthèse est de produire de l'ATP (adénosine triphosphate) et des molécules réduites (les transporteurs d'hydrogènes).