1 Séquence 1 : Echanges cellulaires.

MARIUS KIAM BITEP 

Familles de situations :

Les conséquences liées aux échanges permanents d’eau, de substances dissoutes et de particules entre la cellule et le milieu ambiant.

Exemples de situations :

Perturbations liées aux échanges d’eau, de substances dissoutes et de particules entre la cellule et le milieu ambiant

Catégories d’actions :

Limitation des conséquences liées aux échanges d’eau, de substances dissoutes et de particules entre la cellule et le milieu ambiant.

Actions :

  • Observer des cellules animale et végétale dans des solutions de concentrations différentes.
  • Sensibiliser et/ou éduquer sur l’importance biologique des échanges cellulaires dans la vie

Séquence 1 : Échanges cellulaires.

Leçon 1. ECHANGES D’EAU

O.P.O : Identifier les différents états de cellules placées dans des solutions de concentrations différentes

1.1- Cas des cellules végétales

O.P.O.I : Identifier l’état de cellules animales placées dans des solutions de concentrations différentes

Activité 1 : 

Courbe de variation de la longueur des pommes de terre en fonction de la concentration en saccharose

Source : (« LES ECHANGES CELLULAIRES », s. d.)

Guide d’exploitation :

1-  Analysez et interprétez la courbe

Résumé :

1.2- Cas des cellules animales.

O.P.O.I : Identifier l’état de cellules végétales placées dans des solutions de concentrations différentes

Activité 2 : 

Source : (« LES ECHANGES CELLULAIRES », s. d.)

Guide d’exploitation :

1- Décrire l’état des hématies dans chaque tube

1.3- Interprétation des échanges d’eau : l’osmose et la dialyse.

O.P.O.I : interprétez les résultats des expériences d’échanges d’eau entre la cellule est le milieu ambiant.

pour comprendre le comportement des cellules étudiées précédemment, lors des échanges d’eau entre ces cellules et le milieu ambiant, un dispositif expérimental est utilisé à savoir : les osmomètres de Dutrochet et de Pfeiffer

Activité 3 : l’expérience de DUTROCHET

Source : (« LES ECHANGES CELLULAIRES », s. d.)

Guide d’exploitation :

  1. Analysez

Activité 4 : l’expérience de PFEIFFER

Source : (« LES ECHANGES CELLULAIRES », s. d.)

Guide d’exploitation :

  1. Analysez les résultats

Résumé :

 

 

Source : (« LES ECHANGES CELLULAIRES », s. d.)

Le cytoplasme des cellules est délimité par une membrane plasmique à travers laquelle se réalisent les échanges cellulaires. Cette membrane remplace la vessie de porc ou la membrane de cellophane dans l’expérience de Dutrochet. Une cellule végétale placée dans une solution de saccharose peut présenter plusieurs aspects :

  • Si la solution est hypotonique, la cellule absorbe l’eau par osmose, sa membrane est repoussée vers la paroi, c’est l’état de turgescence ;
  • Si la solution est hypertonique, la cellule perd l’eau par osmose, sa membrane se décolle de la paroi sauf au niveau du plasmodesme et sa vacuole a une couleur plus foncée, c’est l’état de plasmolyse ;

Leçon 2. Échanges des substances dissoutes

1.1- Le transport passif ou diffusion

O.P.O : Expliquer comment s’effectue l’échange des substances dissoutes selon le gradient de concentration.

Activité 1 : (« LES ECHANGES CELLULAIRES », s. d.)

Mode opératoire :

  • déposons sur une lame un fragment d’épiderme de chou rouge ;
  • sur ce fragment déposons une gouttes d’acétate d’ammonium (4%) et recouvrons avec une lame puis observons au microscope optique à fort grossissement.

Résultats :

  • la membrane plasmique se décolle de la paroi, il y a donc plasmolyse ;
  • le cytoplasme change de couleur (devient mauve ou bleu) et retrouve sont volume initial, c’est la déplasmolyse.

Guide d’exploitation :

1-  Expliquez pourquoi la cellule s’est plasmolysée

2- Expliquez le changement de couleur de la cellule

3- En déduire le sens de déplacement de l’acétate d’ammonium en fonction de sa concentration

4- Expliquer pourquoi il y a déplasmolyse après l’entrée de l’acétate d’ammonium dans le cytoplasme

 Résumé :

Un transport passif désigne le passage d’un ion ou d’une molécule à travers une membrane sans apport d’énergie. Il peut se réaliser grâce à 2 effets à savoir : le gradient de concentration et le gradient électrochimique(« Transport passif », 2018). Nous nous intéressons ici plus au gradient de concentration au cours duquel la diffusion se fait par osmose : Le soluté se diffuse à travers la membrane cellulaire jusqu’à atteindre un équilibre de concentration entre l’extérieur et l’intérieur de la cellule. Cette diffusion peut être :

  • Directe ou diffusion simple ou diffusion libre : les molécules “liposolubles” diffusent au travers de la membrane biologique(Mohan et al., 2010) lorsque leur concentration dans le milieu extracellulaire est supérieure à celle du milieu intracellulaire(Diffusion et transports à travers la membrane cytoplasmique, s. d.)
  • facilitée : les molécules utilisent une protéine de transport qui  permettent à la molécule de traverser la membrane(Diffusion et transports à travers la membrane cytoplasmique, s. d.)

    1.2- Le transport actif.

    O.P.O : Expliquer comment s’effectue l’échange des substances dissoutes par transport actif

    Activité 2 : 

Source(Diffusion et transports à travers la membrane cytoplasmique, s. d.)

Guide d’exploitation : 

  • Décrire la répartition des Na+ et des K+ dans la cellule
  • Décrire le déplacement de ces ions
  • En déduire le sens du déplacement de ces ions en fonction du gradient de leur concentration
  • on constate que ce transport s’arrête si on bloque l’activité de la mitochondrie, qui produit l’énergie sous forme d’ATP. interprétez ce constat

Résumé :

Le transport actif désigne le passage d’un ion ou d’une molécule à travers une membrane contre son gradient de concentration(Transport actif — Wikipédia, s. d.). Il nécessite de l’énergie dont l’origine diffère selon le types de transport :

  • Transport actif primaire (ou direct) : l’énergie est fournie par l’hydrolyse de l’ATP(Mohan et al., 2010) ;
  • Transport actif secondaire (ou couplé) : l’énergie est fournie par une différence de potentiel électrochimique (exemple : un gradient de concentration de sodium). Le terme “secondaire” signifie que cette différence de potentiel électrochimique résulte d’un transport actif primaire (exemple : pompe à sodium et hydrolyse de l’ATP)

Leçon 3. Échanges des particules

La perméabilité membranaire présentée précédemment correspond à un transport individuel (molécule après molécule) ; la cellule présente aussi des échanges en masse de substances solides ou liquides de l’intérieur vers l’extérieur (exocytose) ou de l’extérieur vers l’intérieur (endocytose)(Kiam et al., 2016)

3.1- L’endocytose

O.P.O :  expliquer le phénomène d’endocytose.

Activité 1 : 

Pinocytose(« Pinocytose », 2019)

Guide d’exploitation : expliquer comment s’effectue la pinocytose

 Résumé :

L’endocytose est le mécanisme de transport de molécules voire de particules (virales, bactériennes, etc.) vers l’intérieur de la cellule. Il en existe 3 type (« Endocytose », 2020) :

  • l’endocytose à récepteur qui a lieu quand une partie de la membrane entoure complètement une particule mineure, sans gros volume et la fait pénétrer de l’extérieur vers l’intérieur d’une cellule ;
  • la pinocytose qui est l’ingestion de fluides ou de macromolécules au moyen de petites vésicules de diamètre inférieur ou égal à 150 nm ;
  • la phagocytose qui est l’absorption de grosses particules, voire de cellules, par des vésicules de diamètre toujours supérieur à 250 nm et pouvant atteindre plusieurs micromètres : les phagosomes.

3.2- L’exocytose

O.P.O : expliquer le phénomène d’exocytose.

Activité 2 : 

Source(Mouagip, 2010)

Guide d’exploitation : 

  1. Annoter ce schémas
  2. Expliquer brièvement comment s’effectue l’exocytose des molécules

Résumé :

L’exocytose est le mécanisme par lequel la cellule libère de grandes biomolécules à travers sa membrane. L’exocytose a lieu quand des vésicules de transport ou de sécrétion fusionnent avec la membrane plasmique et que leur contenu sort dans le milieu extracellulaire(Exocytose — Wikipédia, s. d.). On en distingue 2 types à savoir :

  • L’exocytose régulée par Ca²⁺ qui se produit par exemple dans les synapses et sert à la signalisation interneuronale
  • l’exocytose constitutive réalisée par toutes les cellules et permet la libération de composants de la matrice extracellulaire ou simplement la livraison de protéines membranaires nouvellement synthétisées qui seront incorporées dans la membrane cellulaire au moment de la fusion de la vésicule de transport.

Leçon 4. Importance des échanges cellulaires et leurs applications dans la vie courante

4.1- Importance des échanges cellulaires

O.P.O :  donner l’importance des échanges cellulaires dans le vie des végétaux et des animaux

Résumé :

Les échanges cellulaires sont les processus assurant l’échange de matière et d’énergie entre les cellules et leur milieu. Des processus d’échanges de matière et d’énergie ont lieu tous les jours dans les cellules du corps humain. Sans cela, les vivants ne seraient pas en mesure d’assurer leur fonctionnement et leur survie. Chez les vivants, les types de substances qui peuvent être échangées sont variés. Dans la majorité des cas, il s’agit de l’eau, de gaz (dioxygène et dioxyde de carbone) et de sels minéraux. Ces substances devant continuellement demeurer à la bonne concentration pour assurer la survie des cellules. C’est grâce à la membrane cytoplasmique que les échanges cellulaires sont possibles chez toutes les cellules. Cette membrane agit comme une frontière où l’accès sera donné à seulement certaines substances. C’est pourquoi on parle d’une membrane sélective ou à perméabilité sélective(Sciences et technologies, s. d.).

3.2- Application des échanges cellulaires

O.P.O : donner quelques applications des échanges cellulaires dans la vie courante.

Résumé :

Pour mieux comprendre les applications des échanges cellulaires dans le vie courante, il est indispensable de faire allusion à deux notions à savoir :

  • Intrant qui est un élément qui entre dans un système afin de fournir à celui-ci la matière et l’énergie dont il a besoin pour fonctionner ;
  • Extrant qui est un élément qui sort d’un système. Cet élément est soit un déchet, soit il n’a tout simplement pas été utilisé par le système.

Une cellule, à l’image d’un être humain, est un système en soi. Des éléments entrent, sont modifiés et utilisés, puis ce qui en reste sort du système.

Dans le cas d’un animal, les principaux intrants sont de l’eau, de l’oxygène et des nutriments (sels minéraux, vitamines, sucre, etc.). Les extrants peuvent être des excréments, de l’eau, de l’urine, du gaz carbonique ou de l’énergie.

Pour ce qui est d’une cellule animale qui effectue la respiration cellulaire, les intrants sont de l’oxygène et du glucose et les extrants sont du gaz carbonique et de l’eau(Les intrants et les extrants cellulaires, s. d.).

Dans le cas d’une cellule végétale qui effectue la photosynthèse, les intrants sont le gaz carbonique et l’eau et les extrants sont l’oxygène et le glucose.

Références et bibliographie 

  1. LES ECHANGES CELLULAIRES. (s. d.). Senrevision / Cours de math/ français / Anglais / svt – pc – histoire géographie – comptabilité – économie – comptabilité – site de révision en ligne pour toutes les classe au sénégal. Consulté 10 octobre 2020, à l’adresse https://senrevision.com/lessons/les-echanges-cellulaires/
  2. Diffusion et transports à travers la membrane cytoplasmique. (s. d.). Consulté 14 octobre 2020, à l’adresse https://bio.m2osw.com/gcartable/transporetdiffus.htm
  3. LES ECHANGES CELLULAIRES. (s. d.). Senrevision / Cours de math/ français / Anglais / svt – pc – histoire géographie – comptabilité – économie – comptabilité – site de révision en ligne pour toutes les classe au sénégal. Consulté 10 octobre 2020, à l’adresse https://senrevision.com/lessons/les-echanges-cellulaires/
  4. Mohan, S., Sheena, A., Poulose, N., & Anilkumar, G. (2010). Molecular Dynamics Simulation Studies of GLUT4 : Substrate-Free and Substrate-Induced Dynamics and ATP-Mediated Glucose Transport Inhibition. PLoS ONE, 5(12), e14217. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014217
  5. Transport actif—Wikipédia. (s. d.). Consulté 15 octobre 2020, à l’adresse https://fr.wikipedia.org/wiki/Transport_actif
  6. Transport passif. (2018). In Wikipédia. https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Transport_passif&oldid=155168945
  7. Endocytose. (2020). In Wikipédia. https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Endocytose&oldid=168859636
  8. Exocytose—Wikipédia. (s. d.). Consulté 17 octobre 2020, à l’adresse https://fr.wikipedia.org/wiki/Exocytose
  9. Kiam, M., Mbozo’o, N., & Fouejeu, P. (2016). LES ÉCHANGES CELLULAIRES. In SVT TC Tome 1. ÉSBC. https://tcsvt.pressbooks.com/chapter/chapitre-2-les-echanges-cellulaires/
  10. Mouagip,  vectorization: (2010). English : Synaptical transmission (chemical). Synapse_diag1.png. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Synapse_diag1.svg
  11. Pinocytose. (2019). In Wikipédia. https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Pinocytose&oldid=164036338
  12. Les intrants et les extrants cellulaires. (s. d.). Alloprof. Consulté 24 octobre 2020, à l’adresse https://www.alloprof.qc.ca/fr/eleves/bv/sciences/les-echanges-cellulaires-s1243
  13. Sciences et technologies. (s. d.). Consulté 24 octobre 2020, à l’adresse https://scientificsentence.net/Equations/Sciences_Technologies/index.php?key=yes&Integer=echanges_cellulaires

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