Fiche de révision : Révisions de SVT : génétique et physiologie

📋 Plan du Cours

1. Structure et ultrastructure cellulaires
2. Échanges cellulaires et osmose
3. Cycle et division cellulaires
4. Chromosomes et synthèse protéique
5. Nutrition et respiration cellulaire
6. Enzymes et spécificité des substrats
7. Échanges gazeux et quotient respiratoire
8. Transport et échanges cellulaires
9. Perméabilité membranaire
10. Pression osmotique et états cellulaires
11. Expression de l’information génétique
12. Cycle cellulaire et mitose
13. Nutrition et enzymes digestives
14. Mutations et anomalies chromosomiques
15. Osmose et perméabilité cellulaire
16. Mutations et expression génétique
17. Enzymes et nutrition
18. Composition et digestion du lait

📖 1. Structure et ultrastructure cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule eucaryote : Possède un véritable noyau délimité par une membrane nucléaire.

★ À maîtriser

📌 Une cellule végétale se reconnaît notamment à la présence d’une paroi pectocellulosique et de chloroplastes, tandis qu’une cellule animale possède des centrioles et ne possède ni paroi pectocellulosique ni chloroplastes.

• Les réactions de la photosynthèse se déroulent à l’intérieur du chloroplaste.

• La mitochondrie peut libérer de l’énergie grâce à la dégradation de l’ATP.

Compléments

• Le centriole est constitué de neuf triplets de microtubules et constitue une structure propre à la cellule animale.

💡 Astuce mémo

Cellule végétale avec paroi et chloroplastes, cellule animale avec centrioles

📖 2. Échanges cellulaires et osmose

★ À maîtriser

• Dans une solution hypertonique, une cellule végétale perd de l’eau par osmose et se plasmolyse ; dans une solution moins concentrée, elle reprend de l’eau et se déplasmolyse.

📌 La perméabilité cellulaire est sélective lorsque certaines substances traversent la membrane tandis que d’autres, comme le saccharose, ne la traversent pas, et elle est différentielle lorsque des substances perméables, comme le formamide et l’acétamide, la traversent à des vitesses différentes.

📐 Formule — La pression osmotique d’une solution vérifie $P_o = n_iRTC$, où $n_i$ est le nombre de particules issues de la dissociation, $R$ la constante des gaz parfaits, $T$ la température absolue et $C$ la concentration molaire.

Compléments

• À 27 °C, une solution de NaCl à 5 g/L a une pression osmotique de 4,24 atm, celle à 10 g/L de 8,48 atm et celle à 13 g/L de 11,02 atm.

💡 Astuce mémo

Milieu hypertonique → sortie d’eau → plasmolyse

📖 3. Cycle et division cellulaires

★ À maîtriser

• 🔄 Les étapes principales du cycle de division sont:

  1. Interphase
  2. Prophase
  3. Métaphase
  4. Anaphase
  5. Télophase
  6. Cytodiérèse

• Dans les données fournies, la quantité d’ADN double pendant la phase de synthèse puis revient à sa valeur initiale après la division cellulaire.

Compléments

• Dans une série de cellules d’oignon, la durée du cycle cellulaire déterminée à partir des variations d’ADN est de 20 heures.

📌 La 5-bromodésoxyurine empêche la duplication de l’ADN et maintient les cellules en phase G1.

📌 La cystéamine empêche la cytodiérèse, si bien que les noyaux se divisent mais que les cellules ne se séparent pas et deviennent plurinucléées.

💡 Astuce mémo

Interphase → prophase → métaphase → anaphase → télophase

📖 4. Chromosomes et synthèse protéique

★ À maîtriser

• Chez le criquet étudié, le nombre diploïde est 2n = 8, donc le nombre haploïde est n = 4, et l’espèce est diploïde car chaque chromosome est présent en deux exemplaires.

• La portion d’ocytocine étudiée possède la séquence peptidique Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly, tandis que la vasopressine possède Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly.

• Pour traduire un brin d’ADN non transcrit, on remplace les thymine par des uraciles afin d’obtenir l’ARN messager, puis on lit ses codons avec le code génétique pour déterminer la séquence d’acides aminés.

📌 Une substitution peut modifier un seul acide aminé, tandis qu’une insertion ou une délétion d’un nucléotide décale le cadre de lecture et peut modifier tous les acides aminés situés après la mutation.

Compléments

• La protéine CFTR humaine est formée de 1480 acides aminés et participe aux mouvements des ions chlorure à travers la membrane plasmique.

💡 Astuce mémo

Mutation de l’ADN → modification possible de la protéine

📖 5. Nutrition et respiration cellulaire

★ À maîtriser

• Le lait contient de l’eau, des protides, des sels minéraux, du glucose, des lipides et des vitamines.

• Les levures transforment le saccharose et le maltose en glucose, puis utilisent le glucose pour produire de l’énergie par respiration en présence de dioxygène.

Compléments

• La saccharase transforme le saccharose et la maltase transforme le maltose en glucose.

💡 Astuce mémo

Respiration du rat nourri, respiration lipidique du rat à jeun

📖 6. Enzymes et spécificité des substrats

★ À maîtriser

📌 L’amylosynthétase de la pomme de terre catalyse la synthèse de l’amidon à partir du glucose 1-phosphate, mais pas à partir du glucose ni du glucose 6-phosphate.

Compléments

• L’eau iodée est le réactif spécifique de l’amidon et prend une coloration bleu-violet en sa présence.

💡 Astuce mémo

Glucose 1-phosphate transformé, glucose 6-phosphate non transformé

📖 7. Échanges gazeux et quotient respiratoire

★ À maîtriser

📐 Formule — Le quotient respiratoire vérifie $QR = \frac{V(CO_2)}{V(O_2)}$.

• Le quotient respiratoire du rat nourri vaut 0,82, tandis que celui du rat à jeun depuis trois jours vaut 0,72.

Compléments

📐 Formule — La combustion complète du glucose s’écrit $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O$.

📐 Formule — La combustion complète du lipide de formule C35H68O4 s’écrit $C_{35}H_{68}O_4 + 50O_2 \rightarrow 35CO_2 + 34H_2O$.

💡 Astuce mémo

QR élevé chez le rat nourri, QR plus faible chez le rat à jeun

📖 8. Transport et échanges cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Endocytose : Mécanisme par lequel une cellule capte des substances extracellulaires solides ou liquides
• Osmose : Diffusion des molécules d’eau d’une région à une autre à travers une membrane
• Dialyse : Diffusion d’un soluté à travers une membrane perméable, du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré
• Transport actif : Passage d’ions à travers une membrane avec consommation d’énergie

💡 Astuce mémo

Osmose = eau ; dialyse = soluté

📖 9. Perméabilité membranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Perméabilité sélective : Le fait qu’une membrane laisse passer certaines substances mais en bloque d’autres

★ À maîtriser

📌 Une solution de saccharose à 200 g/L provoque la plasmolyse, tandis qu’une solution ionisée de nitrate de potassium à 0,5 mol/L provoque ensuite une déplasmolyse par pénétration des ions.

• Lorsqu’une substance externe pénètre dans la cellule, la pression osmotique interne augmente, l’eau entre par osmose et la cellule retrouve progressivement son état isotonique.

Compléments

• Le bleu de crésyl colore rapidement la vacuole tandis que le milieu extracellulaire reste à peine bleuté, ce qui met en évidence une perméabilité orientée de la membrane cellulaire.

💡 Astuce mémo

Soluté pénétrant → rééquilibration osmotique

📖 10. Pression osmotique et états cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Milieu isotonique : Milieu possédant la même pression osmotique que le milieu intracellulaire

★ À maîtriser

📌 Dans un milieu hypotonique, l’eau entre dans la cellule et provoque la turgescence, tandis que dans un milieu hypertonique, l’eau sort et provoque la plasmolyse.

📐 Formule — La pression osmotique d’une solution se calcule par $\Pi = nRTC$, où n est le nombre de particules produites par ionisation, R la constante des gaz parfaits, T la température absolue et C la concentration molaire.

• Une solution d’urée à 18 g/L est isotonique aux cellules étudiées et leur pression osmotique vacuolaire est de 7,38 atm à 27 °C.

Compléments

• À 27 °C, la concentration de la solution de NaCl isotonique aux cellules est de 0,15 mol/L.

📌 Les cellules plasmolysées dans une solution d’urée peuvent redevenir turgescentes parce que l’urée pénètre dans les cellules, augmente la pression osmotique interne et provoque une entrée d’eau.

💡 Astuce mémo

Milieu hypotonique → turgescence ; hypertonique → plasmolyse

📖 11. Expression de l’information génétique

★ À maîtriser

• La synthèse des protéines comporte deux étapes : la transcription de l’ADN en ARNm dans le noyau, puis la traduction de l’ARNm en protéine dans le cytoplasme.

📌 La réplication de l’ADN nécessite de l’énergie et repose sur la complémentarité des bases azotées.

Compléments

• Pour la séquence protéique SER-TYR-SER-ILE-THR-PRO-THR-SER-GLU-PHE, l’ARNm proposé dans le document est UCUUAUUCUAUUACUCCUACUUCUGAAUUU.

💡 Astuce mémo

ADN → transcription → ARNm → traduction → protéine

📖 12. Cycle cellulaire et mitose

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitose : Division cellulaire qui produit deux cellules filles conservant le même nombre de chromosomes que la cellule mère

★ À maîtriser

• Le cycle cellulaire comprend successivement les phases G1, S, G2 et la mitose.

• La mitose se déroule selon l’ordre interphase, prophase, métaphase, anaphase et télophase.

• En métaphase, les chromosomes sont disposés dans le plan équatorial de la cellule.

• Un chromosome est constitué de deux chromatides reliées par un centromère.

📌 La mitose conserve le nombre de chromosomes : une cellule à 2n chromosomes donne deux cellules filles possédant chacune 2n chromosomes.

Compléments

• Dans le tableau étudié, la durée du cycle cellulaire est de 20 heures, calculée entre 2 heures et 22 heures.

📐 Formule — La durée du cycle cellulaire étudié est $22\,h - 2\,h = 20\,h$.

💡 Astuce mémo

G1 → S → G2 → mitose

📖 13. Nutrition et enzymes digestives

🔑 Notions clés & Définitions

• Fermentation : Voie de production d’énergie à partir des aliments réalisée sans utilisation d’oxygène

★ À maîtriser

📌 Une enzyme catalyse une réaction dans des conditions déterminées de température et de pH, mais elle est inactive après ébullition et son activité dépend du substrat.

Compléments

• Dans l’expérience étudiée, l’enzyme présente dans le filtrat de levure transforme le saccharose en sucres réducteurs détectables par un précipité rouge brique avec la liqueur de Fehling.

• L’équipement enzymatique cité comprend:

  • Lactase
  • Amylase
  • Maltase
  • Saccharase
  • Pepsine
  • Trypsine

💡 Astuce mémo

Enzyme active → substrat transformé

📖 14. Mutations et anomalies chromosomiques

★ À maîtriser

📌 Une substitution remplace un nucléotide par un autre, tandis qu’une délétion retire un ou plusieurs nucléotides et peut décaler le cadre de lecture.

Compléments

• Le remplacement du codon de l’isoleucine AUU par le codon de la méthionine AUG résulte d’une substitution de T par G sur le brin codant d’ADN.

• Un individu possédant 2n = 47 chromosomes avec 45 autosomes et deux chromosomes X présente une trisomie autosomique.

• Un individu possédant 2n = 45 chromosomes avec 44 autosomes et un seul chromosome X présente une monosomie sexuelle.

💡 Astuce mémo

Substitution modifie un nucléotide ; délétion décale le cadre

📖 15. Osmose et perméabilité cellulaire

★ À maîtriser

📌 La turgescence résulte d’une entrée d’eau par osmose dans la cellule lorsque le milieu externe est hypotonique, tandis que la plasmolyse résulte d’une sortie d’eau vers le milieu extérieur.

📌 La perméabilité sélective signifie que certaines substances traversent la membrane tandis que d’autres, comme N dans l’expérience citée, ne la traversent pas.

📐 Formule — La pression osmotique vérifie $P_o = n_iRTC$.

• Dans une solution de saccharose à 30 %, les cellules se plasmolysent, puis leur transfert dans l’eau distillée provoque une entrée d’eau et une déplasmolyse avec retour à la turgescence.

Compléments

📌 La perméabilité différentielle signifie que deux substances qui traversent la membrane, comme P et Q, le font à des vitesses différentes.

• Une solution de saccharose à 1,5 % possède une pression osmotique calculée de 1,05 atm à 21 °C.

💡 Astuce mémo

Turgescence : entrée d’eau ; plasmolyse : sortie d’eau

📖 16. Mutations et expression génétique

★ À maîtriser

• L’expression d’une information génétique suit l’enchaînement transcription de l’ADN en ARNm puis traduction de l’ARNm en chaîne d’acides aminés.

• La séquence d’ARNm UCU UAU UCU AUU ACU CCU ACU UCU GAA UUU code la séquence protéique SER-TYR-SER-ILE-THR-PRO-THR-SER-GLU-PHE.

📌 Le brin codant de l’ADN possède la même séquence que l’ARNm avec des T à la place des U, tandis que le brin non codant est complémentaire de l’ARNm.

📌 Le remplacement de l’isoleucine, codée par AUU, par la méthionine, codée par AUG, nécessite le remplacement de la thymine par une guanine dans le brin codant de l’ADN.

Compléments

• Dans l’exemple de la chaîne B de l’insuline humaine, le remplacement de nucléotides entraîne des changements d’acides aminés et constitue une mutation faux-sens.

💡 Astuce mémo

ADN → ARNm → protéine

📖 17. Enzymes et nutrition

★ À maîtriser

📌 Les levures utilisent le glucose et le saccharose pour se multiplier, tandis qu’elles n’utilisent pas l’amidon dans l’expérience décrite.

📌 La présence d’un précipité rouge brique avec la liqueur de Fehling indique la présence d’un sucre réducteur.

• Le filtrat de levure contient des saccharases capables de transformer le saccharose en sucre réducteur.

📌 L’amidon est digéré par la salive à 37 °C et à pH 7, mais il ne l’est pas avec de la salive bouillie ou à 0 °C.

Compléments

📌 L’ébullition pendant 30 minutes détruit l’enzyme du filtrat, si bien que le saccharose n’est plus transformé en sucre réducteur.

💡 Astuce mémo

Substrat adapté et température favorable → digestion enzymatique

📖 18. Composition et digestion du lait

★ À maîtriser

• Le lait contient:

  • eau
  • sels minéraux
  • lipides
  • protides
  • glucides
  • vitamines

• Chez le porcelet, le lait convient durant la première semaine, les végétaux à base d’amidon conviennent à la quatrième semaine et une alimentation de type adulte convient à partir de la septième semaine.

• Un caryotype comportant 47 chromosomes avec 44 autosomes et deux chromosomes X ainsi qu’un chromosome Y correspond au syndrome de Klinefelter.

• Un caryotype comportant 45 chromosomes avec 44 autosomes et un seul chromosome X correspond au syndrome de Turner.

• La présence de 47 chromosomes avec une anomalie à la treizième paire correspond à une trisomie 13.

📌 Un individu de sexe masculin possède les chromosomes sexuels XY, tandis qu’un individu de sexe féminin possède les chromosomes sexuels XX.

Compléments

• La lactalbumine est le protide mis en évidence dans le lait.

• Le glucose est le sucre réducteur mis en évidence dans le lait par la liqueur de Fehling à chaud.

• La présence de 47 chromosomes avec une anomalie à la huitième paire correspond à une trisomie 8.

📊 Tableaux de synthèse

États osmotiques des cellules

Effets des milieux osmotiques