Autoradiographie et synthèses au sein des compartiments cellulaires

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Exercices
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Le patrimoine génétique


L’autoradiographie est une image produite par le rayonnement d’une substance radioactive modifiant une émulsion photographique. Cette technique est notamment utilisée pour visualiser la synthèse des macromolécules au sein des cellules : après avoir produit des acides nucléiques ou des acides aminés radioactifs, on les introduit dans un milieu de culture cellulaire. Les cellules les incorporent et les utilisent comme matériaux de base pour leurs synthèses. On peut ainsi suivre dans le temps (photographie à différents moments suite à leur introduction dans le milieu de culture) le cheminement des nutriments radioactifs au sein des structures cellulaires, au fur et à mesure de leur utilisation pour fabriquer de nouvelles molécules (radioactives donc).

À partir des seules informations tirées des documents proposés, relevez les affirmations exactes et corrigez celles qui sont fausses ou indiquez pourquoi elles sont fausses.

Pour réussir cet exercice, il est important de bien comprendre les protocoles expérimentaux avant de répondre. Vous devez par ailleurs maîtriser la notion de molécule libre « précurseur », utilisée pour la synthèse d’un polymère (grosse molécule constituée par l’enchaînement de plusieurs molécules « précurseur »).

1. Le document suivant montre les résultats d’autoradiographie de cellules cultivées dans un milieu contenant de l’uracile radioactif (U*).

Localisation des molécules d’uracile radioactives dans des cellules cultivées pendant 15 minutes sur un milieu riche en U* puis transférées sur un milieu de culture non radioactif pendant une durée déterminée. Avant l’autoradiographie, un lavage élimine toute trace d’uracile non incorporé dans une molécule d’acide nucléique.

A : l’autoradiographie a été réalisée immédiatement après transfert sur un milieu de culture non radioactif.

B : l’autoradiographie a été réalisée 88 min après transfert sur un milieu de culture non radioactif.

a. L’uracile radioactif permet de marquer les acides nucléiques de la cellule.

b. L’uracile radioactif permet de marquer les brins d’ADN répliqués.

c. Le lavage réalisé avant l’autoradiographie permet d’éliminer les molécules non radioactives.

d. Au bout de 15 minutes, on constate que l’uracile radioactif a été incorporé dans des molécules nucléaires.

e. Ces molécules sont des ARN messagers et pré-messagers.

f. Au bout de 88 minutes, il n’y a plus de synthèse d’ARN dans le noyau des cellules mises en culture.

g. La radioactivité a disparu du noyau en B car les ARN pré-messagers radioactifs ont été détruits et les ARNm radioactifs ont migré dans le cytoplasme.

2. Le document 9 montre les résultats d’autoradiographie de cellules animales cultivées dans un milieu contenant un acide aminé radioactif. Quelques minutes avant la mise en culture sur ce milieu, le noyau de certaines cellules a été enlevé (E), d’autres ont conservé leur noyau (N). L’autoradiographie est réalisée immédiatement après le transfert de cellules sur un milieu sans acide aminé radioactif. Un lavage de la préparation élimine toute trace d’acide aminé qui ne serait pas incorporé au sein d’une protéine. La présence de radioactivité est révélée par les grains noirs.

Doc. 9 Autoradiographie de cellules cultivées
en présence d’un acide aminé radioactif


a. Il restait des acides aminés radioactifs libres dans le cytoplasme des cellules au moment de l’autoradiographie.

b. Les molécules d’acide aminé radioactif ont été utilisées pour produire des polypeptides.

c. Les polypeptides sont fabriqués dans le noyau des cellules.

d. Les polypeptides ont directement besoin des informations génétiques pour être synthétisés.

Les réponses aux questions c. et d. doivent s’appuyer sur l’analyse du document 9 et non sur la simple restitution de vos connaissances.