La mitose, la conservation de l`information génétique
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LSVT1S01 Partie du programme : la Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant Niveau : première Titre de la séance : la mitose, la conservation de l’information génétique EXTRAIT DU PROGRAMME Les chromosomes sont des structures constantes des cellules eucaryotes qui sont dans des états de condensation variables au cours du cycle cellulaire. En général la division cellulaire est une reproduction conforme qui conserve toutes les caractéristiques du caryotype (nombre et morphologie des chromosomes). Ainsi, les deux cellules filles provenant par mitose d’une cellule mère possèdent la même information génétique. CONNAISSANCES CONSTRUITES Avant d’entrer en mitose, le noyau de la cellule ne présente pas de chromosomes visibles. L’ADN est sous forme de chromatine diffuse (molécule d’ADN associée à des protéines). On distingue quatre phases dans la mitose, la prophase, la métaphase, l’anaphase et la télophase. En prophase, les chromosomes sont formés de deux chromatides identiques, et en anaphase les deux chromatides se séparent et migrent chacune vers une cellule fille. En fin de mitose, les cellules filles possèdent les mêmes chromosomes que la cellule mère. La mitose est donc bien une reproduction conforme qui conserve toutes les caractéristiques du caryotype à savoir le même nombre et la même morphologie de chromosomes. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE o o o o o o Suivre un protocole pour réaliser une préparation microscopique Régler le microscope Acquérir une image microscopique numérique Utiliser un logiciel pour légender une photo numérique Saisir des informations Construire un schéma CONDITIONS MATÉRIELLES Les élèves travaillent en binôme, suivent un protocole pour réaliser une préparation microscopique de cellules de racine d’ail en mitose. Puis, ils feront l’acquisition d’une image de coupe de racines présentant au moins deux figures différentes de mitose, ils l’annoteront à l’aide d’un logiciel et l’imprimeront. Au cours d’une deuxième activité, ils exploiteront les données d’un logiciel de simulation pour comprendre les mécanismes de la mitose. COIN LABORATOIRE Matériels • Ordinateur • Caméra numérique • Logiciel de traitement d’images • Racine d’oignon • Carmin acétique • Plaque chauffante • Lames • Lamelles • Pinces à dissection • Bouchons en liège Documents didactiques • Fiche d’utilisation du logiciel de traitement d’image • Logiprof mitose méiose 20443.20 • Planche mitose 09000.20 • Kit mitose méiose 13123.20 © PIERRON 1/5 LSVT1S01 DESCRIPTIFS Ces deux activités permettent d’observer des chromosomes au cours de la mitose et de comprendre comment cette dernière permet d’assurer la conservation du programme génétique. Activité 1- Repérez les différentes étapes de la mitose grâce à des observations microscopiques Objectif : cette activité permet à l’élève de repérer des images de mitose sur une préparation microscopique qu’il aura réalisée et de proposer un ordre aux différentes étapes repérées. Support : les élèves réalisent la préparation microscopique à partir d’une coupe de racine d’oignon en croissance, puis font l’acquisition d’une image numérique, qu’ils annotent à l’aide d’un logiciel. Le professeur prévoit des lames du commerce de coupe de racine, pour venir en aide aux élèves n’ayant pas réussi leur préparation. Les racines sont obtenues par germination de graines d’oignon placées, dans une feuille de papier filtre humidifié, à 30°C dans une étuve ou à partir de bulbes d’ail, d’oignon mis à germer sur un verre d’eau. Ces germinations prennent 4 à 5 jours. 1. En suivant le protocole ci-dessous, réalisez la préparation microscopique de l’extrémité de la racine d’ail qui vous permettra d’observer la mitose. Protocole : • Prélevez l’extrémité de 4 ou 5 jeunes racines de bulbe d’oignon • Faites bouillir sur une plaque chauffante sous hotte le carmin acétique et y plonger les racines pendant une minute • Placez ces extrémités sur une lame dans une goutte de carmin acétique froid et recouvrez d’une lamelle • Appuyez légèrement sur la lamelle, à l’aide du bouchon en liège pour dissocier les cellules 2. Observez votre préparation au microscope afin d’y repérer au moins deux figures différentes de mitose, sachant que lors de la mitose les chromosomes deviennent visibles. Les présenter au professeur. Le professeur fera une première mise en commun à partir de plusieurs images acquises par des binômes différents afin de visualiser les quatre étapes. 3. Faites l’acquisition numérique d’une image présentant au mois deux étapes de la mitose et annotez les à l’aide du logiciel de traitement d’image. 4. Décrivez les quatre étapes de la mitose et proposez un ordre chronologique à ces étapes. Critères d’évaluation Préparation propre Réglage du microscope (choix du grossissement, réglage de la lumière et de la netteté) Présentation de deux images de mitose centrées Titre de l’image Légendes de deux images de mitose Echelle © PIERRON LSVT04 2/5 LSVT1S01 Activité 2 - La mitose assure le maintien du caryotype de la cellule Objectif : comprendre que la mitose assure le maintien du nombre de chromosomes et donc le caryotype. Support : à l’aide du logiciel mitose, l’élève visualise la mitose en animation et peut ensuite construire le devenir des chromosomes au cours de la mitose à l’aide des modèles du kit mitose. 1- En utilisant les connaissances acquises précédemment et les animations du logiciel mitose, expliquez comment la mitose assure le maintien du caryotype dans les cellules filles. 2- En utilisant les maquettes des chromosomes construisez deux paires de chromosomes différentes dans une cellule en prophase. Les chromosomes paternels seront bleus et les maternels seront rouges. Puis construisez ces mêmes chromosomes dans une des deux cellules filles en télophase. Le professeur utilisera la planche mitose pour la mise en commun de ces activités. Critères d’évaluation Construction de deux paires de chromosomes de taille différente, dans chaque paire un chromosome est bleu et l’autre est rouge, et chaque chromosome a deux chromatides. - Construction en télophase de deux paires de chromosomes identiques à ceux de la question précédente mais ne possédant qu’une seule chromatide. - © PIERRON LSVT04 3/5 LSVT1S01 TP - La mitose, la conservation de l’information génétique Activité 1- Repérez les différentes étapes de la mitose grâce à des observations microscopiques On observe une première étape, la prophase où l’on voit apparaître les chromosomes et on distingue encore les contours du noyau. Puis au cours de la métaphase on voit les chromosomes se regrouper au centre de la cellule. En anaphase on voit les chromosomes se séparer et se déplacer vers les deux zones opposées. En télophase on voit disparaître les chromosomes et apparaître deux noyaux correspondant aux deux cellules filles. © PIERRON LSVT04 4/5 LSVT1S01 Activité 2 - La mitose assure le maintien du caryotype de la cellule 1. 2. En début de mitose, les chromosomes sont constitués de deux chromatides identiques. En anaphase les deux chromatides se séparent et migrent vers deux pôles opposés correspondant aux futures cellules filles. Chaque cellule fille reçoit ainsi le même nombre de chromosomes que la cellule mère et la même information génétique. L’élève construira deux paires de chromosomes de taille différente dans chaque paire un chromosome est bleu et l’autre rouge, et les chromosomes sont constitués de deux chromatides. Il construira pour la fin de la télophase les mêmes chromosomes mais à une chromatide. © PIERRON LSVT04 5/5
