Thème 1 : La Terre, la vie et l'organisation du vivant
Chapitre 2 : Organisation fonctionnelle des êtres vivants
I. Organisation des êtres unicellulaires
Activité 1 : Observation d’un être vivant unicellulaire : Physarum polycephalum aussi appelé le Blob
Une cellule est formée par une membrane isolant un cytoplasme du milieu extérieur. La cellule peut contenir dans son cytoplasme, différentes structures appelées organites (chloroplastes, mitochondries, noyau…).
Un organisme unicellulaire est constitué d’une seule cellule qui accomplit toutes les fonctions (nutrition, reproduction, excrétion, …).
Point vocabulaire
Organite : compartiment intracellulaire délimité par une membrane ou enveloppe et jouant un rôle dans le fonctionnement cellulaire (par exemple mitochondrie, noyau, chloroplaste…)
Comment s’organisent les cellules chez les organismes pluricellulaires ?
II – Organisation des organismes pluricellulaires
Activité 2 : Observation d’êtres-vivants pluricellulaires - organisme humain
Objectif : A partir des documents et du matériel à votre disposition, expliquer comment l’agencement des cellules dans un organe lui permet d’assurer sa fonction.
Vous traiterez des deux fonctions de la peau : barrière et protection contre les UV.
1.Observez la lame à votre disposition à l’aide du microscope et réalisez une capture d’écran que vous annoterez (légende + titre)
2.A l’aide de l’échelle du document 2, calculez l’épaisseur de l’épiderme (Aidez vous de la fiche méthode « Calculer la taille réelle à partir d’une barre d’échelle »)
3.Doc. 1 à 5 : Indiquez à quel(s) tissu(s) de la peau appartiennent la matrice extracellulaire, les mélanocytes, les kératinocytes et les fibroblastes
Derme = tissu contenant la MEC et les fibroblastes
Epiderme : tissu contenant les mélanocytes et les kératinocytes
4.Doc. 1 à 3 : Montrez comment la matrice extracellulaire participe à la réalisation d’une fonction de la peau
MEC contient deux types de molécules : élastine et collagène. Ces molécules lient les cellules mais permettent de conserver élasticité et résistance. La MEC forme donc un gel qui constitue la majeur partie du derme et donne la fonction d’une barrière qui reste souple et élastique.
5.Doc. 4 et 5 : Montrez en quoi la structure cellulaire et les molécules produites par les mélanocytes et les fibroblastes permettent à chacune des cellules de participer aux fonctions de la peau
Mélanocyte : cellule qui possède un organite particulier : le mélanosome, qui produit la mélanine, un pigment permettant à la peau de nous protéger contre les UV (fonction de protection).
Fibroblaste : cellule qui possède un organite particulier : le réticulum endoplasmique et produit les molécules d’élastine et de collagène => forme la MEC qui forme une barrière élastique (fonction de barrière)
6.Conclusion : Rédigez un texte d’une dizaine de ligne décrivant les relations qui existent entre les caractéristiques des différentes cellules de la peau et leur fonction.
7.Entrainez vous à organiser les différents éléments en fonction de leur taille sur le genially et réalisez une capture d’écran de votre frise finale que vous insérerez dans votre compte rendu https://bit.ly/2ndepeau
Activité 3 : Observation d’êtres-vivants pluricellulaires - organisme végétal
Objectif : A partir des documents et du matériel à votre disposition, expliquer comment l’agencement des cellules dans un organe lui permet d’assurer sa fonction.
Vous traiterez des différentes fonctions de la feuille : produire de l’énergie à partir de la lumière et de molécules organiques (CO2, eau), récupérer la sève brute et renvoyer la sève élaborée… Pour chaque tissu/cellule évoqué(e) (parenchyme(s), épiderme, vaisseaux conducteurs…), vous mettrez en relation leurs caractéristiques spécifiques et leur fonction.
Votre réponse prendra la forme d’un texte argumenté pouvant être rédigé numériquement
Un organisme pluricellulaire est constitué de cellules spécialisées dans une fonction précise et formant des tissus. Un tissu désigne donc un ensemble de cellules de structures similaires et accomplissant une même fonction. Un ensemble de tissus constitue un organe.
Dans chaque tissu, une matrice extra-cellulaire entoure les cellules ; elle est constituée d’eau et de diverses molécules. La matrice remplit les vides entre les cellules. Elle contient des molécules d’adhésion qui maintiennent une liaison entre les cellules d’un même tissu. Chez les cellules végétales la matrice extra-cellulaire est souvent épaisse et rigide : elle prend le nom de paroi.
Point vocabulaire
Matrice extra-cellulaire : ensemble de molécules sécrétées par les cellules qui permettent d’assurer leur adhérence au sein d’un tissu
Tissu : ensemble cohérent de cellules ayant une même origine et assurant les mêmes fonctions
L’organisation d’un organisme pluricellulaire
Comment les cellules se spécialisent – elles ?
III – La spécialisation des cellules
Activité 4 - prologue : La démarche scientifique
Les étapes de la démarche scientifique
Les étapes d’une stratégie de résolution d’un problème scientifique = protocole
Avant de réaliser l’expérience il faut présenter le protocole. Celui-ci comporte 3 étapes :
-Qu’est ce que l’on veut faire (globalement)
-Comment on veut le faire
-Quels sont le(s) résultat(s) attendu(s)
Quels sont les résultats attendus?
•Les cellules des deux organes devraient présenter les mêmes gènes (quand on compare les séquences d’ADN)
•Les cellules n’ont pas forcément les mêmes molécules. On s’attend à trouver du sucre dans les racines et de la chlorophylle dans les feuilles
Activité 4 : L’origine de la spécialisation des cellules
Interprétation des résultats
Le tableau montre que les 3 gènes sont présents dans les deux types de cellule : feuilles et racines. La recherche de sucre ne donne de résultat positif que pour les cellules de racine. Le gène de la sucrose synthase est donc présent dans les deux cellules, mais ne s’exprime que dans les cellules de racine. La recherche des pigments montre du carotène dans les deux cellules et de la chlorophylle dans les seules cellules de feuille. Le gène de la phytoène désaturase s’exprime donc dans les deux cellules alors que celui de la chlorophylle ne s’exprime que dans les cellules de feuille.
On voit donc bien que les gènes sont présents dans les deux cellules, mais ne s’expriment pas forcément.
Toutes les cellules d’un organisme viennent d’une seule cellule : la cellule œuf, formée par fécondation des gamètes. Cette cellule s’est divisée par mitose, une division cellulaire donnant des copies conformes. Toutes les cellules de l’organisme possèdent donc le même programme génétique écrit sur leurs molécules d’ADN.
On trouve sur une molécule d’ADN de nombreux gènes contenant l’information nécessaire à la réalisation d’un caractère. Ces caractères peuvent être visibles sur l’organisme (ex : couleur des yeux) ou sur une cellule (ex. molécule de mélanine). Un gène est donc un fragment de chromosome contenant une information précise.
Tous les gènes sont présents dans chaque cellule de l’organisme, mais certains ne s’expriment pas (=inactif). Quand un gène s’exprime, il contrôle la mise en place d’un caractère. Ainsi, seule une partie des gènes présents dans une cellule s’exprime, ceux permettant à la cellule de remplir sa fonction.
Point vocabulaire
Expression d’un gène : ensemble des processus par lesquels l’information portée par un gène est « traitée » par la cellule
Des cellules spécialisées selon l’expression génétique
Comment s’organise l’information génétique sur la molécule d’ADN ?
IV – ADN : support de l’information génétique
Activité 5 : L’ADN, le support de l’information génétique
Comparaison de 3 gènes avec le logiciel Genigen2
L’ADN est une molécule de très grande taille qui constitue les chromosomes. Il est constitué de deux chaînes enroulées pour former une double hélice. Chaque chaîne est faite d’un assemblage de plus petites molécules nommées nucléotides.
Il existe 4 nucléotides différents à base de : Adénine, Thymine, Guanine et Cytosine représentés par une lettre (A, T, G et C). Il y a une complémentarité entre les nucléotides des deux chaînes : un T est toujours associé avec un A et un G avec un C.
Au sein d’un gène, c’est la succession ordonnée des nucléotides d’une chaîne ou séquence, qui constitue l’information génétique.
Point vocabulaire
ADN : acide désoxyribonucléique, molécule support de l’information génétique
Complémentarité : Principe selon lequel, dans l’ADN, les nucléotides se faisant face sur chaque brin sont A-T et G-C
Gène : séquence de nucléotides déterminant un caractère
Nucléotides : motif de base de l’ADN. Il en existe quatre types dans l’ADN
Séquence : succession ordonnée des constituants d’une molécule
Schéma bilan du chapitre 2
Carte mentale du chapitre 2
