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10.E : Reproduction cellulaire (exercices)

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    10.1 : Division cellulaire

    La continuité de la vie d'une cellule à l'autre repose sur la reproduction des cellules par le biais du cycle cellulaire. Le cycle cellulaire est une séquence ordonnée d'événements qui décrit les étapes de la vie d'une cellule, de la division d'une cellule mère à la production de deux nouvelles cellules filles. Les mécanismes impliqués dans le cycle cellulaire sont très régulés.

    Questions de révision

    Une cellule diploïde possède _______ le nombre de chromosomes d'une cellule haploïde.

    1. un quart
    2. moitié
    3. deux fois
    4. quatre fois
    Réponse

    C

    Les traits d'un organisme sont déterminés par la combinaison spécifique du _____ hérité.

    1. cellules.
    2. gènes.
    3. protéines.
    4. chromatides.
    Réponse

    B

    Le premier niveau d'organisation de l'ADN dans une cellule eucaryote est maintenu par quelle molécule ?

    1. cohésine
    2. condensine
    3. chromatine
    4. histone
    Réponse

    D

    Les copies identiques de la chromatine maintenues ensemble par la cohésine au centromère sont appelées _____.

    1. histones.
    2. nucléosomes.
    3. chromatine.
    4. des chromatides sœurs.
    Réponse

    D

    Réponse gratuite

    Comparez et opposez une cellule somatique humaine à un gamète humain.

    Réponse

    Les cellules somatiques humaines possèdent 46 chromosomes : 22 paires et 2 chromosomes sexuels qui peuvent ou non former une paire. Il s'agit de la condition 2 n ou diploïde. Les gamètes humains possèdent 23 chromosomes, chacun étant composé de 23 chromosomes uniques, dont l'un est un chromosome sexuel. Il s'agit de la condition n ou haploïde.

    Quelle est la relation entre un génome, des chromosomes et des gènes ?

    Réponse

    Le génome est constitué de la somme des chromosomes d'un organisme. Chaque chromosome contient des centaines et parfois des milliers de gènes, des segments d'ADN codant pour un polypeptide ou un ARN et une grande quantité d'ADN dont la fonction n'est pas connue.

    Les chromosomes eucaryotes sont des milliers de fois plus longs qu'une cellule classique. Expliquez comment les chromosomes peuvent s'insérer dans le noyau d'un eucaryote.

    Réponse

    La double hélice de l'ADN est enroulée autour des protéines histones pour former des structures appelées nucléosomes. Les nucléosomes et l'ADN de liaison qui les sépare sont enroulés dans une fibre de 30 nm. Pendant la division cellulaire, la chromatine est ensuite condensée en emballant les protéines.

    10.2 : Le cycle cellulaire

    Le cycle cellulaire est une série ordonnée d'événements impliquant la croissance et la division cellulaires qui produisent deux nouvelles cellules filles. Les cellules sur le chemin de la division cellulaire passent par une série de stades de croissance, de réplication de l'ADN et de division, chronométrés avec précision et soigneusement régulés, qui produisent deux cellules identiques (clones). Le cycle cellulaire comporte deux phases principales : l'interphase et la phase mitotique.

    Questions de révision

    Les chromosomes sont-ils dupliqués à quel stade du cycle cellulaire ?

    1. Phase G 1
    2. Phase S
    3. prophase
    4. prométaphase
    Réponse

    B

    Lequel des événements suivants ne se produit pas à certaines étapes de l'interphase ?

    1. duplication de l'ADN
    2. duplication d'organites
    3. augmentation de la taille des cellules
    4. séparation des chromatides sœurs
    Réponse

    D

    Les fuseaux mitotiques proviennent de quelle structure cellulaire ?

    1. centromère
    2. centrosome
    3. kinétochore
    4. sillon de décolleté
    Réponse

    B

    La fixation des fibres du fuseau mitotique aux kinétochores est une caractéristique de quel stade de la mitose ?

    1. prophase
    2. prométaphase
    3. métaphase
    4. anaphase
    Réponse

    B

    Le déballage des chromosomes et la formation d'une nouvelle enveloppe nucléaire sont caractéristiques de quel stade de la mitose ?

    1. prométaphase
    2. métaphase
    3. anaphase
    4. télophase
    Réponse

    D

    La séparation des chromatides sœurs est une caractéristique de quel stade de la mitose ?

    1. prométaphase
    2. métaphase
    3. anaphase
    4. télophase
    Réponse

    C

    Les chromosomes deviennent visibles au microscope optique à quel stade de la mitose ?

    1. prophase
    2. prométaphase
    3. métaphase
    4. anaphase
    Réponse

    UN

    La fusion des vésicules de Golgi au niveau de la plaque métaphasique des cellules végétales en division forme quelle structure ?

    1. plaque cellulaire
    2. bague Actin
    3. sillon de décolleté
    4. broche mitotique
    Réponse

    UN

    Réponse gratuite

    Décrivez brièvement les événements qui se produisent dans chaque phase de l'interphase.

    Réponse

    Au cours de la phase G 1, la taille de la cellule augmente, l'ADN génomique est évalué pour détecter les dommages et la cellule accumule des réserves d'énergie et les composants nécessaires à la synthèse de l'ADN. Pendant la phase S, les chromosomes, les centrosomes et les centrioles (cellules animales) se dupliquent. Au cours de la phase G 2, la cellule se remet de la phase S, continue de croître, duplique certains organites et démonte d'autres organites.

    Les agents chimiothérapeutiques tels que la vincristine et la colchicine perturbent la mitose en se liant à la tubuline (la sous-unité des microtubules) et en perturbant l'assemblage et le démontage des microtubules. Quelle est exactement la structure mitotique ciblée par ces médicaments et quel effet cela aurait-il sur la division cellulaire ?

    Réponse

    Le fuseau mitotique est formé de microtubules. Les microtubules sont des polymères de la protéine tubuline ; par conséquent, c'est le fuseau mitotique qui est perturbé par ces médicaments. Sans fuseau mitotique fonctionnel, les chromosomes ne seront ni triés ni séparés pendant la mitose. La cellule s'arrêtera en mitose et mourra.

    Décrire les similitudes et les différences entre les mécanismes de cytokinèse des cellules animales et ceux des cellules végétales.

    Réponse

    Il existe très peu de similitudes entre la cytokinèse des cellules animales et des cellules végétales. Dans les cellules animales, un anneau de fibres d'actine se forme à la périphérie de la cellule au niveau de l'ancienne plaque métaphasique (sillon de clivage). L'anneau d'actine se contracte vers l'intérieur, tirant la membrane plasmique vers le centre de la cellule jusqu'à ce que la cellule soit pincée en deux. Dans les cellules végétales, une nouvelle paroi cellulaire doit se former entre les cellules filles. En raison des parois cellulaires rigides de la cellule mère, la contraction du milieu de la cellule n'est pas possible. Au lieu de cela, un phragmoplaste se forme d'abord. Ensuite, une plaque cellulaire est formée au centre de la cellule au niveau de l'ancienne plaque de métaphase. La plaque cellulaire est formée à partir de vésicules de Golgi qui contiennent des enzymes, des protéines et du glucose. Les vésicules fusionnent et les enzymes construisent une nouvelle paroi cellulaire à partir des protéines et du glucose. La plaque cellulaire se rapproche de la paroi cellulaire de la cellule mère et finit par fusionner avec elle.

    Énumérez certaines raisons pour lesquelles une cellule qui vient de terminer la cytokinèse peut entrer dans la phase G 0 au lieu de la phase G 1.

    Réponse

    De nombreuses cellules entrent temporairement dans G 0 jusqu'à ce qu'elles atteignent leur maturité. Certaines cellules ne sont déclenchées pour entrer dans la phase G 1 que lorsque l'organisme a besoin d'augmenter ce type de cellule en particulier. Certaines cellules ne se reproduisent qu'à la suite d'une lésion tissulaire. Certaines cellules ne se divisent jamais une fois arrivées à maturité.

    Quels événements du cycle cellulaire seront affectés dans une cellule qui produit une protéine de cohésine mutée (non fonctionnelle) ?

    Réponse

    Si la cohésine n'est pas fonctionnelle, les chromosomes ne sont pas conditionnés après la réplication de l'ADN dans la phase S de l'interphase. Il est probable que les protéines de la région centromérique, telles que le kinétochore, ne se formeraient pas. Même si les fibres du fuseau mitotique pouvaient se fixer aux chromatides sans tassement, les chromosomes ne seraient ni triés ni séparés pendant la mitose.

    10.3 : Contrôle du cycle cellulaire

    La durée du cycle cellulaire est très variable, même au sein des cellules d'un seul organisme. Chez l'homme, la fréquence du renouvellement cellulaire varie de quelques heures au début du développement embryonnaire, à une moyenne de deux à cinq jours pour les cellules épithéliales, et à toute une vie humaine passée en G0 par des cellules spécialisées, telles que les neurones corticaux ou les cellules du muscle cardiaque. Il existe également une variation du temps qu'une cellule passe à chaque phase du cycle cellulaire.

    Questions de révision

    À quels points de contrôle du cycle cellulaire les forces extérieures ont-elles la plus grande influence ?

    1. Point de contrôle G 1
    2. Point de contrôle G 2
    3. Point de contrôle M
    4. Point de contrôle G 0
    Réponse

    UN

    Quelle est la principale condition préalable au dédouanement au point de contrôle G 2 ?

    1. la cellule a atteint une taille suffisante
    2. un stock adéquat de nucléotides
    3. réplication précise et complète de l'ADN
    4. fixation appropriée des fibres du fuseau mitotique aux kinétochores
    Réponse

    C

    Si le point de contrôle M n'est pas franchi, quel stade de la mitose sera bloqué ?

    1. prophase
    2. prométaphase
    3. métaphase
    4. anaphase
    Réponse

    D

    Quelle protéine est un régulateur positif qui phosphoryle d'autres protéines lorsqu'elle est activée ?

    1. p53
    2. protéine du rétinoblastome (Rb)
    3. cycline
    4. kinase dépendante des cyclines (Cdk)
    Réponse

    D

    De nombreuses protéines régulatrices négatives du cycle cellulaire ont été découvertes dans quel type de cellules ?

    1. gamètes
    2. cellules dans G 0
    3. cellules cancéreuses
    4. cellules souches
    Réponse

    C

    Quelle molécule régulatrice négative peut déclencher le suicide cellulaire (apoptose) si aucun événement vital du cycle cellulaire ne se produit ?

    1. p53
    2. p21
    3. protéine du rétinoblastome (Rb)
    4. kinase dépendante des cyclines (Cdk)
    Réponse

    UN

    Réponse gratuite

    Décrivez les conditions générales qui doivent être respectées à chacun des trois principaux points de contrôle du cycle cellulaire.

    Réponse

    Le point de contrôle G 1 surveille la croissance cellulaire adéquate, l'état de l'ADN génomique, les réserves d'énergie adéquates et les matériaux nécessaires à la phase S. Au point de contrôle G 2, l'ADN est vérifié pour s'assurer que tous les chromosomes ont été dupliqués et qu'il n'y a aucune erreur dans l'ADN nouvellement synthétisé. De plus, la taille des cellules et les réserves d'énergie sont évaluées. Le point de contrôle M confirme la fixation correcte des fibres du fuseau mitotique aux kinétochores.

    Expliquer les rôles des régulateurs positifs du cycle cellulaire par rapport aux régulateurs négatifs.

    Réponse

    Les régulateurs cellulaires positifs tels que la cycline et le Cdk effectuent des tâches qui font passer le cycle cellulaire à l'étape suivante. Les régulateurs négatifs tels que le Rb, la p53 et la p21 bloquent la progression du cycle cellulaire jusqu'à ce que certains événements se produisent.

    Quelles sont les étapes nécessaires pour que Cdk devienne pleinement actif ?

    Réponse

    Le Cdk doit se lier à une cycline et doit être phosphorylé dans la bonne position pour devenir complètement actif.

    Le Rb est un régulateur négatif qui bloque le cycle cellulaire au point de contrôle G 1 jusqu'à ce que la cellule atteigne la taille requise. Quel mécanisme moléculaire utilise le Rb pour arrêter le cycle cellulaire ?

    Réponse

    Le Rb est actif lorsqu'il est déphosphorylé. Dans cet état, le Rb se lie à l'E2F, qui est un facteur de transcription nécessaire à la transcription et à la traduction éventuelle des molécules nécessaires à la transition G 1 /S. L'E2F ne peut pas transcrire certains gènes lorsqu'il est lié au Rb. À mesure que la taille de la cellule augmente, le Rb devient phosphorylé, inactivé et libère de l'E2F. L'E2F peut alors favoriser la transcription des gènes qu'il contrôle, et les protéines de transition seront produites.

    10.4 : Le cancer et le cycle cellulaire

    Le cancer est le résultat d'une division cellulaire incontrôlée causée par une rupture des mécanismes qui régulent le cycle cellulaire. La perte de contrôle commence par une modification de la séquence d'ADN d'un gène qui code pour l'une des molécules régulatrices. Des instructions erronées conduisent à une protéine qui ne fonctionne pas comme elle le devrait. Toute perturbation du système de surveillance peut permettre de transmettre d'autres erreurs aux cellules filles. Chaque division cellulaire successive donnera naissance à des cellules filles encore plus endommagées

    Questions de révision

    Les ___________ sont des modifications de l'ordre des nucléotides dans un segment d'ADN codant pour une protéine.

    1. Proto-oncogènes
    2. Gènes suppresseurs de tumeurs
    3. Mutations génétiques
    4. Régulateurs négatifs
    Réponse

    C

    Un gène qui code pour un régulateur du cycle cellulaire positif est appelé (n) _____.

    1. inhibiteur de kinase.
    2. gène suppresseur de tumeurs.
    3. proto-oncogène.
    4. oncogène.
    Réponse

    C

    Un gène muté qui code pour une version modifiée de Cdk active en l'absence de cycline est un (n) _____.

    1. inhibiteur de kinase.
    2. gène suppresseur de tumeurs.
    3. proto-oncogène.
    4. oncogène.
    Réponse

    D

    Quelle molécule est un inhibiteur de la Cdk contrôlé par la p53 ?

    1. cycline
    2. anti-kinase
    3. Rb
    4. p21
    Réponse

    D

    Réponse gratuite

    Décrivez les étapes qui mènent à la transformation d'une cellule en cancer.

    Réponse

    Si l'un des gènes qui produisent les protéines régulatrices subit une mutation, il produit un régulateur du cycle cellulaire mal formé, peut-être non fonctionnel, ce qui augmente le risque que d'autres mutations restent non réparées dans la cellule. Chaque génération suivante de cellules subit davantage de dégâts. Le cycle cellulaire peut s'accélérer en raison de la perte de protéines de point de contrôle fonctionnelles. Les cellules peuvent perdre la capacité de s'autodétruire et finir par devenir « immortalisées ».

    Expliquez la différence entre un proto-oncogène et un gène suppresseur de tumeurs.

    Réponse

    Un proto-oncogène est un segment d'ADN qui code pour l'un des régulateurs positifs du cycle cellulaire. Si ce gène est muté au point de produire un produit protéique hyperactivé, il est considéré comme un oncogène. Un gène suppresseur de tumeurs est un segment d'ADN qui code pour l'un des régulateurs négatifs du cycle cellulaire. Si ce gène est muté et que le produit protéique devient moins actif, le cycle cellulaire ne sera pas contrôlé. Un seul oncogène peut provoquer des divisions cellulaires anormales ; toutefois, les suppresseurs de tumeurs ne perdent leur efficacité que lorsque les deux copies du gène sont endommagées.

    Énumérez les mécanismes de régulation qui peuvent être perdus dans une cellule produisant une p53 défectueuse.

    Réponse

    Les mécanismes de régulation qui pourraient être perdus incluent la surveillance de la qualité de l'ADN génomique, le recrutement d'enzymes de réparation et le déclenchement de l'apoptose.

    La p53 peut déclencher l'apoptose si certains événements du cycle cellulaire échouent. Quels sont les avantages de ce résultat réglementaire pour un organisme multicellulaire ?

    Réponse

    Si l'ADN d'une cellule est endommagé, la probabilité de produire des protéines défectueuses est plus élevée. Les cellules filles d'une cellule mère aussi endommagée produiraient également des protéines défectueuses qui pourraient éventuellement devenir cancéreuses. Si p53 reconnaît ces dommages et déclenche l'autodestruction de la cellule, l'ADN endommagé est dégradé et recyclé. Aucun autre mal ne vient à l'organisme. Une autre cellule saine est déclenchée pour se diviser à la place.

    10.5 : Division des cellules procaryotes

    Dans la division cellulaire procaryote et eucaryote, l'ADN génomique est répliqué, puis chaque copie est attribuée à une cellule fille. De plus, le contenu cytoplasmique est divisé uniformément et distribué aux nouvelles cellules. Cependant, il existe de nombreuses différences entre la division des cellules procaryotes et eucaryotes. Les bactéries possèdent un seul chromosome d'ADN circulaire, mais aucun noyau. Par conséquent, la mitose n'est pas nécessaire à la division cellulaire bactérienne.

    Questions de révision

    Quel événement du cycle cellulaire eucaryote manque dans la fission binaire ?

    1. croissance cellulaire
    2. duplication de l'ADN
    3. caryokinèse
    4. cytokinèse
    Réponse

    C

    Les protéines FtsZ dirigent la formation d'un _______ qui finira par former les nouvelles parois cellulaires des cellules filles.

    1. anneau contractile
    2. plaque cellulaire
    3. cytosquelette
    4. septum
    Réponse

    B

    Réponse gratuite

    Nommez les composants courants de la division cellulaire eucaryote et de la fission binaire.

    Réponse

    Les composantes communes de la division cellulaire eucaryote et de la fission binaire sont la duplication de l'ADN, la ségrégation des chromosomes dupliqués et la division du contenu cytoplasmique.

    Décrivez comment les chromosomes bactériens dupliqués sont répartis dans de nouvelles cellules filles sans la direction du fuseau mitotique.

    Réponse

    Au fur et à mesure que le chromosome est dupliqué, chaque origine s'éloigne du point de départ de la réplication. Les chromosomes sont attachés à la membrane cellulaire par l'intermédiaire de protéines ; la croissance de la membrane à mesure que la cellule s'allonge facilite leur mouvement.