THEME 1 – La Terre, la vie et l’évolution du vivant TP1 – La diversité des cellules et leur spécialisation

Tous les êtres vivants sont constitués de cellules. Certains être vivants, comme les bactéries, ne possèdent qu’une seule cellule : ce sont les unicellulaires (voir document 1) dont la cellule assure toutes les fonctions (nutrition, défense, reproduction …). D’autres sont constitués d’un très grand nombre de cellules : ce sont les pluricellulaires. Dans ce cas, l’organisme se structure en différents organes, eux-mêmes constitués de tissus qui contiennent des cellules spécialisées : chacune possède une fonction spécifique. Problématique : Comment les cellules sont-elles structurées pour assurer des fonctions spécifiques ?

Objectifs : - Savoir utiliser un microscope optique - Savoir réaliser un dessin d’observation

Matériel : - Microscope optique, lames et lamelles, des feuilles blanches (dessin d’observation) - Echantillons biologiques : Lame de cellules buccales, Lames de cellule de peau, de cellules de pancréas ou de cellules de muscle - Documents 1 à 4 + Fiche méthode Dessin / Fiche Méthode Microscope / Fiche méthode Réalisation d’une lame de microscopie

Activités et déroulement des activités Capacités & Critères de réussite

Activité 1 : La diversité des cellules chez les pluricellulaires

1- Réalisez une observation microscopique de cellules humaines (cellules buccales, cellules de peau, de pancréas ou de muscle).

Appelez le professeur pour vérification

2- Réalisez un dessin d’observation des cellules étudiées.

Appelez le professeur pour vérification Activité 2 : Les organites permettent la spécialisation des cellules

3- A l’aide des documents 4 et 5, complétez le tableau à double entrée proposé par le professeur.

4- En fin de séance, rangez le matériel.

Réaliser une observation microscopique

Commencer par l’objectif le plus petit, savoir mettre au point, réglage de la lumière, centrer l’objet à observer.

Réaliser un dessin d’observation

Travailler uniquement au crayon, réaliser un dessin centré, assez gros (> 1/2 feuille), légendes alignées, horizontales et s’arrêtant

au même point, titre mentionnant la coloration et le grossissement.

Recenser, extraire, organiser des informations

Identifier la nature des éléments et leurs caractéristiques, limiter le texte (seulement des mots clés), titrer et légender

Gérer et organiser le poste de travail

Document 1 : Tableau montrant la réalisation des fonctions principales chez 3 types d’êtres vivants

Document 2 : Les cellules se différencient pour se spécialiser

La cellule œuf se forme lors de la fécondation, ce qui crée un nouvel individu. Cette cellule est totipotente : elle peut donner de nombreux types de cellules différentes comme des neurones, des cellules musculaires, osseuses … Les cellules spécialisées ont des formes et des contenus différents. Par exemple, un globule rouge contient l’hémoglobine pour transporter le dioxygène alors que les cellules musculaires contiennent des protéines permettant la contraction du muscle.

Document 3 : Photo de cellules buccales humaines colorée au bleu de méthylène (MO x400)

Cellules isolées issue d’un prélèvement

Cellules associées par leur membrane au

sein d’un tissu (muqueuse buccale)

Lignées cellulaires

Document 4 : Ultrastructure de différentes cellules observées au MET.

Ces cellules ont été observées avec un microscope électronique à transmission (MET) qui permet un très fort grossissement (jusqu’à 300 000 fois !). Les images obtenues sont en noir et blanc. En effet, les images sont obtenues par un bombardement d’électrons sur l’échantillon. Si les électrons passent, la zone est blanche alors que si les électrons sont déviés ou réfléchis par l’objet, alors la zone est noire (zone dense aux électrons).

mitochondrie

ADN

ADN

ADN

ADN

Document 5 : La spécialisation des cellules et le rôle des organites

La paroi :

- Présente sous différentes formes chez les végétaux, les bactéries et les champignons. –- C’est un mélange fibreux plus ou moins rigide qui entoure les cellules et les protège de l’extérieur.

Chloroplaste :

- Présents uniquement chez les cellules végétales chlorophylliennes. - Il est fortement concentrée en chlorophylle et pigments photosynthétiques (caroténoïdes, xanthophylles …), ce qui lui donne sa couleur verte. - Siège de la photosynthèse

CO2 + LUMIERE O2 + Glucose + Eau - Cette réaction produit la matière organique (glucose) à partir de la matière minérale (Métabolisme autotrophe).

- Les chloroplastes contiennent des structures granuleuses nommées thylakoides sur lesquels la chlorophylle s’accumule.

La vacuole :

- Présents uniquement chez les cellules végétales, les bactéries et les champignons. - C’est un espace délimité par une membrane. Il représente un volume plus ou moins important de la cellule - Permet les mouvements de plasmolyse et turgescence (gonflement et dégonflement) - Permet de détruire certaines molécules (dégradation).

La membrane plasmique :

- Présente chez TOUTES les cellules vivantes. - Elle est constituée de lipides - Protège et régule les échanges de matières entre la cellule et le milieu extérieur. - Permet de reconnaître les cellules semblables pour former des tissus. - Déformable : permet les mouvements et déplacements.

Le cytoplasme :

- Gel dans lequel baignent les organites. - Siège de nombreuses réactions chimiques.

- Le noyau est présent chez toutes les

cellules eucaryotes (cellules animales, végétales, champignons) mais il est absent chez les cellules procaryotes (bactéries). - Contient des pores qui permettent les échanges d’information avec le reste de la cellule - L’information génétique est présente chez tous les êtres vivants : c’est l’ADN qui

contient des gènes qui définissent les caractères/. Rq : L’ADN est présent chez les Bactéries au niveau de leur cytoplasme. Légendes : (1) Enveloppe nucléaire. (2) Ribosomes. (3) Pores nucléaires. (4) Nucléole. (5) Chromatine. (6) Noyau. (7) Réticulum endoplasmique granuleux. (8) Nucléoplasme.

- Organite qui est le siège de la respiration cellulaire :

O2 + Glucose + Eau CO2 + ENERGIE

- Composé de sacs à double membrane et disséminés dans le cytoplasme - Elles sont très nombreuses (100aines) dans chaque cellule - Elles sont présentes chez toutes les cellules eucaryotes (cellules animales, végétales chlorophylliennes et non chlorophylliennes, champignons). - Elles sont absentes chez les bactéries.

Rôles Cellule animale

Cellule végétale chlorophyllienne

Cellule végétale non

chlorophyllienne Bactérie

Membrane plasmique

Cytoplasme

Noyau

Information génétique

Mitochondrie

Chloroplastes

Vacuole

Paroi

Rôles Cellule animale

Cellule végétale chlorophyllienne

Cellule végétale non

chlorophyllienne Bactérie

Membrane plasmique

Cytoplasme

Noyau

Information génétique

Mitochondrie

Chloroplastes

Vacuole

Paroi

Rôles Cellule animale

Cellule végétale chlorophyllienne

Cellule végétale non

chlorophyllienne Bactérie

Membrane plasmique

Cytoplasme

Noyau

Information génétique

(ADN)

Mitochondrie

Chloroplastes

Vacuole

Paroi

Rôles Cellule animale

Cellule végétale chlorophyllienne

Cellule végétale non

chlorophyllienne Bactérie

Membrane plasmique

Cytoplasme

Noyau

Information génétique

(ADN)

Mitochondrie

Chloroplastes

Vacuole

Paroi

Document 2 : Photographie d’une paramécie observée au microscope optique et schéma d’interprétation (et vidéo YouTube montrant une paramécie en mouvement).

Cytoplasme dense

Cytoplasme peu dense

Noyau (ADN)

Canal de la vacuole

Trichocyste (défense)

Mitochondrie

(énergie)