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Partie 2 : cellules, ADN et unité du vivant Chapitre 1 : la structure et le fonctionnement des cellules permettent de justifier l'unité et la diversité des êtres vivants Quelles sont les arguments à l'échelle microscopique en faveur d'une unité des êtres vivants ? I/ la structure des cellules des êtres vivants possède des éléments communs Activité 14 : observation de diverses cellules au microscope Les cellules des êtres vivants sont toutes limitées par une membrane plasmique. Elle possède toutes un matériel génétique localisé dans le compartiment intracellulaire défini par la membrane. Ce compartiment est le lieu du métabolisme (= ensemble de réactions chimiques de transformations de matière et d'énergie) Comment la production d'énergie par la cellule peut-elle être un argument en faveur de l'unité et la diversité des êtres vivants ? II/ la production d'énergie dépend de deux grands types de métabolisme A/ certaines cellules sont hétérotrophes Activité 15 : mesure de dioxygène et de dioxyde de carbone dans une solution contenant des levures Les réactions chimiques présentes dans le milieu intracellulaire consistent à dégrader et/ou à synthétiser des molécules organiques. Dans le compartiment intracellulaire, la dégradation du glucose s'effectue en présence de dioxygène. Au cours de cette dégradation, le dioxyde de carbone est produit et il est rejeté par la cellule. L'ensemble de ces réactions appelées respiration cellulaire permet de produire de l'énergie nécessaire à la croissance et la survie de la cellule. Un métabolisme hétérotrophe signifie qu'un être vivant est dépendant d'une source extérieure de molécules organiques. B/ D'autres types de cellules sont autotrophes Activité 16 : mesure de dioxygène et de dioxyde de carbone dans de l'eau contenant un végétal Les cellules chlorophylliennes des végétaux utilisent le glucose en présence dioxygène lors de la respiration cellulaire. Mais en présence de lumière, elles sont capables d'utiliser des substances minérales (dioxyde de carbone et eau) pour fabriquer ses propres substances organiques. Au cours de ces réactions, le dioxygène est produit et rejeté. L'ensemble de ces réactions appelées la photosynthèse cellulaire permet de synthétiser des molécules organiques qui participent à la respiration cellulaire. Un métabolisme autotrophe signifie qu'un être vivant et capable de produire sa propre matière organique à partir de matières minérales. Chapitre 2 : la molécule d'ADN est universelle est variable Sous quelle forme un gène est-il représenté ? I/ l'ensemble des gènes portés par les chromosomes d'une cellule représente l'information génétique Activités 19 : la constitution moléculaire du chromosome et de l'ADN Les chromosomes sont constitués d'une molécule d'ADN : celle-ci s'est enroulée de nombreuses fois et de diverses façons pour donner la forme caractéristique du chromosome. L'ADN est formé de deux chaînes complémentaires de nucléotides. Chaque nucléotide contient une des quatre bases azotées : adénine (A), guanine (G), cytosine (C) et thymine (T). Le gène, morceau de la molécule d'ADN, est représenté par une séquence de nucléotides. Celle-ci constitue le message génétique. Comment un gène peut-il présenter différents allèles ? II/ certaines conditions peuvent être à l'origine d'une information génétique modifiée A/ la molécule d'ADN est variable Activité 20 : mise en culture des levures et passage sous UV L'information génétique représentée par la séquence de nucléotides peut-être modifiée : cette modification touche un ou plusieurs nucléotides d'un gène ; elle est ponctuelle, aléatoire et spontanée. Les mutations sont responsables de ces modifications et sont à l'origine des versions différentes d'un même gène appelées allèles. Les allèles correspondent à des variations dans la séquence nucléotidique d'un gène. Les mutations introduisent une variabilité de la molécule d'ADN B/ l'effet des mutations est variable, exceptionnellement transmis à la génération suivante Activité 21 : après avoir défini les deux types de mutation (document 6 pages 237), vous indiquerez les effets de celle-ci sur un individu Si les mutations touchent la molécule d'ADN des cellules germinales alors la modification de la molécule d'ADN est transmise à la descendance : la mutation est héréditaire la molécule d'ADN modifié par mutation n'est pas transmise à la descendance si elle affecte la molécule d'ADN des cellules somatiques Chapitre 3 : les êtres vivants sont à la fois divers et parents Comment des êtres vivant aspect différent peuvent-ils être parents ? I/ la morphologie et l'anatomie des êtres vivants présente des points communs A/ l'organisation du squelette apporte des arguments en faveur d'une parenté Activités 23 : comparaison de squelette de vertébrés Le squelette présente trois caractéristiques en faveur d'une parenté : - il présente certaines pièces squelettiques comparables - la colonne vertébrale est constituée de mêmes pièces, les vertèbres. - le squelette est organisé en plusieurs parties : on y distingue un crâne à l'avant et une région caudale à l'arrière ce qui met en évidence une polarité antéro-postérieure B/ l'étude de l'organisation interne des vertébrés apporte des arguments en faveur d'une parenté Activités 24 : comparaison de l'organisation interne des vertébrés (dissection) Les différentes parties du tube digestif sont situées le long de l'axe antéro- postérieur. La position ventrale du tube digestif par rapport à la colonne vertébrale détermine une polarité dorso-ventrale. Les organes semblent occuper la même position dans le corps : celle-ci se définit par rapport aux polarités l'organisation interne se construit par rapport aux axes de polarités À partir de quel moment les axes de polarité se mettent-ils en place ? II/ le plan d'organisation se construit très tôt dans le développement d'un organisme Activités 25 : observation et comparaison du développement embryonnaire de plusieurs espèces Le développement embryonnaire permet de former un embryon puis un adulte à partir d'une cellule-oeuf : - la cellule oeuf subie des transformations caractérisées par des divisions successives - ensuite des mouvements de population de cellules apparaissent - l'embryon s'allonge selon l'axe antéro-postérieur laissant apparaître l'emplacement du futur système nerveux le plan d'organisation de l'animal est mis en place pendant cette période : la symétrie bilatérale et les axes de polarité apparaissent. La comparaison de jeunes embryons de vertébrés montre de profondes ressemblances. Ceci suggère que tous les vertébrés ont un ancêtre commun chez lequel le développement embryonnaire était semblable Comment est contrôlée la mise en place du plan d'organisation ? III/ la mise en place du plan d'organisation au cours du développement embryonnaire est génétiquement contrôlée A/ des gènes « architectes » contrôlent le développement de l'organisme Activités 26 : les gènes homéotiques et la mise en place du plan d'organisation Il existe au niveau de la molécule d'ADN ou des gènes du développement appelés gènes homéotiques. Ces gènes sont exprimés au cours de développement embryonnaire et vont entraîner l'apparition des différentes parties du corps. Il suffit de modifier les séquences nucléotidiques d'un de ses gènes, par mutation, pour voir le remplacement d'une partie du corps par une autre B/ les gènes du développement ont des séquences de nucléotides proches qui prouvent leurs origines communes Activité 27 : les gènes homéotiques et les relations de parenté Les gènes du développement sont présents chez tous les êtres vivants. Leur séquence de nucléotides se ressemble tellement d'une espèce à l'autre que la transgénèse devient possible : un gène homéotique transféré au niveau de la molécule d'ADN d'une autre espèce va s'exprimer pour former la partie du corps correspondante. Cela montre que tous les êtres vivants ont une origine commune.
