SVT1reTransmission, variation et expression du patrimoine genetiqueExercices + corrigé
Mitose et conservation de l'information génétique — Exercices
De la reconnaissance des phases au raisonnement sur la transmission du génome. Corrigé en fin de fiche.
1Reconnaître les phases de la mitose/ 4 pts
Associe chaque description à la phase correspondante : prophase, métaphase, anaphase ou télophase.
- Les chromosomes, formés de deux chromatides, s'alignent sur le plan équatorial de la cellule.
- Les chromosomes se condensent et deviennent visibles au microscope ; l'enveloppe nucléaire se fragmente.
- Les chromatides sœurs se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule.
- Deux enveloppes nucléaires se reconstituent autour des chromosomes regroupés aux pôles.
2Quantités d'ADN et nombre de chromosomes/ 5 pts
On considère une cellule humaine ($2n = 46$). On note $Q$ la quantité d'ADN de cette cellule en phase G1.
- Donne le nombre de chromosomes et le nombre de chromatides en métaphase.
- Donne le nombre total de chromosomes visibles dans la cellule en anaphase, juste après la séparation des chromatides.
- Donne le nombre de chromosomes dans chaque cellule fille à l'issue de la division.
- Quelle est la quantité d'ADN d'une cellule en phase G2 ? Dans chaque cellule fille ?
- À quelle phase du cycle cellulaire la quantité d'ADN double-t-elle ?
3Cycle cellulaire de la souris/ 4 pts
La souris possède $2n = 40$ chromosomes. Une cellule de tissu musculaire entre en division.
- Combien de chromatides le noyau contient-il en phase G2, juste avant le début de la mitose ?
- En métaphase, combien de molécules d'ADN (chromatides) sont présentes au total dans la cellule ?
- En anaphase, combien de chromosomes migrent vers chaque pôle ?
- Les cellules filles sont-elles diploïdes ? Justifie en donnant leur nombre de chromosomes.
4Mitoses successives et transmission d'une erreur génétique/ 4 pts
Un tissu humain se régénère à partir d'une seule cellule souche qui effectue 4 mitoses successives.
- Après 4 mitoses successives, combien de cellules obtient-on ?
- Ces cellules sont-elles génétiquement identiques à la cellule souche d'origine ? Justifie.
- Une erreur de réplication non corrigée apparaît dans une cellule lors de la $2^{\text{e}}$ mitose. Combien de cellules sur le total final portent cette erreur ?
5Analyse d'une préparation microscopique/ 3 pts
On observe une coupe de tissu embryonnaire humain. La cellule A présente 46 chromosomes à 2 chromatides alignés au plan équatorial. La cellule B présente des chromosomes regroupés aux deux pôles avec des enveloppes nucléaires en cours de reconstitution.
- Identifie la phase de division de la cellule A et de la cellule B.
- Quel sera le nombre de chromosomes dans chaque cellule fille issue de la cellule B ?
- Que peut-on affirmer sur l'information génétique des cellules filles par rapport à la cellule mère ? Quel mécanisme le garantit ?
Corrigé détaillé
1Reconnaître les phases
a) \(\text{Chromosomes à 2 chromatides alignés sur le plan équatorial}\) \(\text{Métaphase}\)
b) \(\text{Chromosomes condensés ; enveloppe nucléaire en disparition}\) \(\text{Prophase}\)
c) \(\text{Chromatides séparées et en migration vers les pôles}\) \(\text{Anaphase}\)
d) \(\text{Reconstitution de deux enveloppes nucléaires aux pôles}\) \(\text{Télophase}\)
2Quantités d'ADN et nombre de chromosomes
a) \(46 \text{ chr.} \times 2 \text{ chromatides} =\) \(46 \text{ chromosomes }\,;\; 92 \text{ chromatides}\)
b) \(\text{Chaque chromatide devient un chromosome : } 46 \times 2 =\) \(92 \text{ chromosomes dans la cellule (transitoirement)}\)
c) \(\text{Chaque pôle reçoit } 46 \text{ chromosomes} \Rightarrow\) \(46 \text{ chromosomes à 1 chromatide par cellule fille}\)
d) \(\text{G2 : réplication effectuée} \Rightarrow 2Q \qquad \text{Cellule fille} \Rightarrow Q\) \(Q_{\text{ADN(G2)}} = 2Q \;\;;\quad Q_{\text{ADN(cellule fille)}} = Q\)
e) \(\text{La quantité d'ADN double lors de la}\) \(\text{phase S (synthèse) de l'interphase}\)
3Cycle cellulaire de la souris
a) \(40 \text{ chr.} \times 2 \text{ chromatides} =\) \(80 \text{ chromatides en G2}\)
b) \(\text{En métaphase, aucune séparation encore : } 40 \times 2 =\) \(80 \text{ molécules d'ADN (chromatides)}\)
c) \(80 \text{ chromatides} \div 2 =\) \(40 \text{ chromosomes vers chaque pôle}\)
d) \(\text{Chaque cellule fille reçoit } 40 = 2n \text{ chromosomes.}\) \(\text{Oui, diploïde : } 2n = 40 \text{ chromosomes.}\)
4Mitoses successives et transmission d'une erreur
a) \(2^4 =\) \(16 \text{ cellules}\)
b) \(\text{Réplication semi-conservative fidèle + répartition équitable des chromosomes par la mitose.}\) \(\text{Oui, toutes les cellules sont génétiquement identiques à la cellule souche.}\)
c) \(\text{Après la } 2^e \text{ mitose : 1 cellule sur 4. Après la } 3^e \text{ : 2 sur 8. Après la } 4^e \text{ : 4 sur 16.}\) \(4 \text{ cellules sur 16 portent l'erreur.}\)
5Analyse microscopique
a) \(\text{Cellule A : chr. à 2 chromatides alignés} \Rightarrow \text{Métaphase. Cellule B : chr. aux pôles, enveloppes en reconstitution} \Rightarrow \text{Télophase.}\) \(\text{Cellule A : métaphase. Cellule B : télophase.}\)
b) \(\text{Conservation de } 2n \text{ lors de la mitose.}\) \(46 \text{ chromosomes par cellule fille.}\)
c) \(\text{Réplication (phase S) : copie fidèle de l'ADN. Mitose : répartition équitable des chromatides sœurs.}\) \(\text{Cellules filles génétiquement identiques à la cellule mère : même séquence d'ADN, même caryotype.}\)