Télécharger la fiche
publicité
Fiche pédagogique réalisée dans le cadre du projet Inforoutes TICE et enseignement bilingue francophone en Roumanie, Bulgarie et Moldavie avec le soutien de l'Organisation Internationale de la Francophonie Partenaires : www.vizaviedu.ro La transmission des Fiche pédagogique enseignant caractères héréditaires chez BIOLOGIE les espèces diploïdes Pays Roumanie Cadre Lycées à section bilingue francophone Niveaux Classes de IXe Discipline Biologie Curriculum spécifique aux sections bilingues Programme http://www.vizavi-edu.ro/fr/ressources/baccalaureat/textes-officielsprogrammes/74.html Thème du programme L’hérédité et la variabilité des êtres vivants Sujet Première partie du chapitre consacré à la transmission des caractères héréditaires : la transmission des caractères héréditaires chez les espèces diploïdes Approche méthodologique Démarche d’investigation – Enseignement par résolution de problème Pré-requis Les chromosomes portent les gènes, unités d’information génétique qui déterminent les caractères héréditaires. Les allèles sont les différentes versions d’un gène. Réplication et mitose assurent la reproduction conforme de génération en génération. La mitose est un processus commun aux cellules eucaryotes. Le cycle de vie comprend une phase haploïde et une phase diploïde. La méiose et la fécondation sont deux événements majeurs du cycle qui permettent l’alternance entre la phase haploïde et la phase diploïde. Méiose et fécondation participent à la stabilité de l’espèce. OBJECTIFS Disciplinaires Maîtriser les principes de méiose, fécondation et brassage génétique ; formuler les conditions vérifiables de l’hypothèse. Un travail réalisé en partenariat avec l'IUFM de l'Université Montpellier II Fiche pédagogique réalisée dans le cadre du projet Inforoutes TICE et enseignement bilingue francophone en Roumanie, Bulgarie et Moldavie avec le soutien de l'Organisation Internationale de la Francophonie Partenaires : www.vizaviedu.ro La transmission des Fiche pédagogique enseignant caractères héréditaires chez BIOLOGIE les espèces diploïdes Linguistiques Maîtriser le lexique spécifique ; exprimer la condition et l’hypothèse ; utiliser les connecteurs logiques pour retracer un raisonnement par implication (cause, conséquence) ; identifier les connecteurs logiques ; décrire et expliquer un mécanisme, un processus ; mettre en relation des éléments observés. DOCUMENTS Arbre généalogique avec différentes caractéristiques phénotypiques (groupe sanguin, maladie génétique, etc.). Exemple : Document 1 http://mpronovost.ep.profweb.qc.ca/BIONP1/royal_hemophilia.jpg Un travail réalisé en partenariat avec l'IUFM de l'Université Montpellier II Fiche pédagogique réalisée dans le cadre du projet Inforoutes TICE et enseignement bilingue francophone en Roumanie, Bulgarie et Moldavie avec le soutien de l'Organisation Internationale de la Francophonie Partenaires : www.vizaviedu.ro La transmission des Fiche pédagogique enseignant caractères héréditaires chez BIOLOGIE les espèces diploïdes A. Croisement de Belles de nuit à fleurs rouges et de Belles de nuit à fleurs blanches. Document 2 http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=1044 B. Croisement de Drosophiles (Monohybridysme). à ailes longues et ailes vestigiales RÉSULTATS : Croisement test : F1 (ailes longues) croisé avec récessif (ailes vestigiales) : 100% (ailes longues) ou 50% (ailes vestigiales), 50% (ailes longues). Un travail réalisé en partenariat avec l'IUFM de l'Université Montpellier II Fiche pédagogique réalisée dans le cadre du projet Inforoutes TICE et enseignement bilingue francophone en Roumanie, Bulgarie et Moldavie avec le soutien de l'Organisation Internationale de la Francophonie Partenaires : www.vizaviedu.ro La transmission des Fiche pédagogique enseignant caractères héréditaires chez BIOLOGIE les espèces diploïdes Croisement de Drosophiles portant sur les caractères longueur des ailes et couleur du corps (gènes indépendants). Document 3 http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/affiche_image.php3?id_document=2456 Croisement de Drosophiles portant sur les caractères longueur des ailes et couleur des yeux. Parents (ailes longues ; yeux rouges) x (ailes vestigiales ; yeux pourpres) F1 100% (ailes longues ; yeux rouges). Document 4 RÉSULTATS : Croisement test : F1 femelle croisée avec double récessif mâle (ailes vestigiales, yeux pourpres) : 43,5% (ailes longues, yeux rouges) ; 43,5% (ailes vestigiales, yeux pourpres) ; 6,5% (ailes longues, yeux pourpres) ; 6,5% (ailes vestigiales, yeux rouges). Un travail réalisé en partenariat avec l'IUFM de l'Université Montpellier II Fiche pédagogique réalisée dans le cadre du projet Inforoutes TICE et enseignement bilingue francophone en Roumanie, Bulgarie et Moldavie avec le soutien de l'Organisation Internationale de la Francophonie Partenaires : www.vizaviedu.ro La transmission des Fiche pédagogique enseignant caractères héréditaires chez BIOLOGIE les espèces diploïdes http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/affiche_image.php3?id_document=2564 OUTILS LINGUISTIQUES Lexique utile Allèle ; autosome ; gonosome ; homozygote ; hétérozygote. Formes syntaxiques / discursives utiles - L’exploitation de documents scientifiques : une phase de présentation : « le document ou l’échantillon est… » ; une phase de description : « je vois que… » ; « j’observe que… » ; une phase d’interprétation : « or je sais que… » ; « j’en déduis que… » ; Un travail réalisé en partenariat avec l'IUFM de l'Université Montpellier II Fiche pédagogique réalisée dans le cadre du projet Inforoutes TICE et enseignement bilingue francophone en Roumanie, Bulgarie et Moldavie avec le soutien de l'Organisation Internationale de la Francophonie Partenaires : www.vizaviedu.ro La transmission des Fiche pédagogique enseignant caractères héréditaires chez BIOLOGIE les espèces diploïdes une phase de synthèse : « je conclus que… ». la condition vérifiable de l’hypothèse : Si + indicatif. - « si l’hypothèse A est valide alors je dois obtenir le résultat B après telle expérience » ; la condition vérifiable de l’hypothèse : si + présent ou passé composé… + présent dans la principale. - « si j’obtiens le résultat B, alors je peux dire que l’hypothèse A est validée ». la condition nécessaire : l’implication (connecteurs de la conséquence). « A implique B » ; « B dépend de A » ; « Si A…, alors B… » ; « Pour que A…, il faut que B… » ; « On dit que… si… ». tournures impersonnelles ; présent de vérité générale, verbes d’état ; le pronom indéfini : « on » ; la mise en relief (c’est… qui) ; les connecteurs de cause, de conséquence. - SÉQUENCE PEDAGOGIQUE Durée de la séquence : 5h La première séance permet au professeur de reposer les bases de la génétique, aux élèves de réinvestir les acquis en génétique. La seconde séance permet d’émettre deux hypothèses, de proposer une stratégie pour tester les hypothèses, de formuler les conséquences vérifiables de l’hypothèse, de formuler un problème scientifique devant une situation paradoxale. Problème scientifique : Comment expliquer le brassage génétique lors de la reproduction sexuée de génération en génération ? Séance 1 : Situation déclenchante : Un travail réalisé en partenariat avec l'IUFM de l'Université Montpellier II Fiche pédagogique réalisée dans le cadre du projet Inforoutes TICE et enseignement bilingue francophone en Roumanie, Bulgarie et Moldavie avec le soutien de l'Organisation Internationale de la Francophonie Partenaires : www.vizaviedu.ro La transmission des Fiche pédagogique enseignant caractères héréditaires chez BIOLOGIE les espèces diploïdes Démarche Consigne DOCUMENT 1 – arbre généalogique avec différentes caractéristiques phénotypiques (groupe sanguin, caractéristique ou maladie génétique, etc.). Le professeur amène les élèves à constater le brassage génétique lié à la reproduction sexuée avec le DOCUMENT 1, montrant parents et descendants. Il pose le problème de l’explication de ce brassage génétique au cours de la reproduction sexuée et aide les élèves à formuler leurs acquis sur cette question : les caractères héréditaires sont l’expression de gènes présentant différents allèles. Les allèles portés par les chromosomes des cellules sexuelles des parents sont brassés. La reproduction sexuée met en jeu deux événements majeurs, la méiose et la fécondation. Le professeur propose une stratégie qui consiste à étudier la transmission des allèles par des croisements sur une espèce qui se reproduit vite et avec de nombreux descendants en s’intéressant à un petit nombre de caractères, de gènes et d’allèles. Tout d’abord un seul caractère puis deux caractères. Les exemples sont pris chez des organismes diploïdes plus accessibles aux élèves. Recherche des mécanismes de brassage chez des organismes diploïdes et transmission d’un caractère porté par un gène. Investigation : Activité par binôme : Recherche des mécanismes à l’origine de l’apparition du phénotype fleurs roses lors du croisement de Belles de nuit à fleurs rouges et de Belles de nuit à fleurs blanches. DOCUMENT 2A - Croisement de Belles de nuit à fleurs rouges et de Belles de nuit à fleurs blanches. Consigne 1 : schématiser les cellules avec une paire de chromosomes portant le gène concerné lors de la méiose et la fécondation lors du croisement de deux individus. Informations complémentaires : La couleur de la fleur est l’expression d’un gène porté par un autosome et présentant deux allèles. Les parents sont de race pure ou sont homozygotes. Consigne 2 : identifier le ou les mécanisme(s) à l’origine de l’apparition du phénotype fleurs roses lors du croisement de Belles de nuit à fleurs rouges et de Belles de nuit à fleurs blanches. Résultats attendus : C’est la rencontre de gamètes génétiquement différents au cours de la fécondation qui conduit à un nouveau phénotype du fait de la codominance des gènes pour la couleur des fleurs chez la belle de nuit. Activité par binôme : Recherche du génotype d’une drosophile prélevée au hasard Un travail réalisé en partenariat avec l'IUFM de l'Université Montpellier II Fiche pédagogique réalisée dans le cadre du projet Inforoutes TICE et enseignement bilingue francophone en Roumanie, Bulgarie et Moldavie avec le soutien de l'Organisation Internationale de la Francophonie Partenaires : www.vizaviedu.ro La transmission des Fiche pédagogique enseignant caractères héréditaires chez BIOLOGIE les espèces diploïdes de phénotype [ailes longues]. DOCUMENT 2B - Croisement de drosophiles à ailes longues et ailes vestigiales : deux résultats possibles 100% de drosophiles à ailes longues ou 50% de drosophiles à ailes longues et 50% de drosophiles à ailes vestigiales. Consigne 1 : schématiser les cellules avec une paire de chromosomes portant le gène concerné lors de la méiose et la fécondation lors du croisement de deux individus. Informations complémentaires : La longueur des ailes est l’expression d’un gène porté par un autosome et présentant deux allèles. Consigne 2 : identifier le procédé permettant de déterminer le génotype d’un individu. Résultats attendus : Pour déterminer le génotype d’un individu, il faut effectuer un test cross c’est à dire le croiser avec un individu homozygote récessif. Les descendants auront le phénotype correspondant aux allèles de l’individu testé. Conclusion A : la fécondation est un mécanisme fondamental à l’origine du brassage génétique. Le croisement test permet de déterminer le génotype d’un individu. Modalités de travail Élèves en démarche d’investigation avec un temps d’activité par binôme et un temps de mutualisation au niveau de la classe entière. Durée 1h 30 Objectifs Réinvestir des connaissances scientifiques pour résoudre un problème nouveau ; adopter une démarche d’investigation ; réaliser un schéma interprétatif ; comprendre l’intérêt du croisement test ; comprendre l’importance de la fécondation dans le brassage génétique. Évaluation / Correction Évaluation des schémas réalisés en binôme. Variantes, prolongements… Présentation du vivant : élevage de drosophiles, culture de belles de nuit, observation à la loupe binoculaire de drosophiles à ailes longues et à ailes vestigiales. Proposition d’un polycopié qui aide les élèves dans la schématisation (modèle Un travail réalisé en partenariat avec l'IUFM de l'Université Montpellier II Fiche pédagogique réalisée dans le cadre du projet Inforoutes TICE et enseignement bilingue francophone en Roumanie, Bulgarie et Moldavie avec le soutien de l'Organisation Internationale de la Francophonie Partenaires : www.vizaviedu.ro La transmission des Fiche pédagogique enseignant caractères héréditaires chez BIOLOGIE les espèces diploïdes vierge à compléter). Répartition des activités A et B dans deux parties de classe. Transmission de deux caractères portés par deux gènes. Activité par binôme : DOCUMENT 3 - Étude chez la drosophile des phénotypes longueur des ailes et couleur du corps (gènes indépendants). Consigne 1 : schématiser les cellules avec une paire de chromosomes portant le gène concerné lors de la méiose et la fécondation lors du croisement de deux individus. Informations complémentaires : La longueur des ailes et la couleur du corps sont l’expression de deux gènes portés par deux paires d’autosomes et présentant deux allèles. Consigne 2 : identifier le ou les mécanisme(s) à l’origine du brassage observé. Séance 2 : Démarche et consignes Résultats attendus : L'étude du devenir des allèles en anaphase 1 montre une répartition aléatoire des chromosomes homologues lors de la division réductionnelle. Il y a un comportement indépendant des chromosomes de chaque paire à l’anaphase. Il en résulte la possibilité de plusieurs combinaisons génétiques pour les gamètes : c’est le brassage inter chromosomique durant l’anaphase I de la méiose. Activité par binôme : DOCUMENT 4 - Étude chez la drosophile des phénotypes longueur des ailes et couleur des yeux (gènes liés). Seuls les résultats de F1 (Hybrides de première génération 100% (ailes longues) et (couleur des yeux)) sont donnés dans un premier temps accompagné de l’information suivante : l’espèce drosophile est caractérisée par un caryotype présentant quatre paires de chromosomes. Le gène responsable de la longueur des ailes a été localisé sur la paire de chromosomes n°2. Consignes : 1. Schématiser une cellule de F1, ses chromosomes et son génotype. 2. Formuler une question scientifique. 3. Formuler des hypothèses sous la forme de schémas représentant une cellule de drosophile F1. 4. Proposer un croisement permettant d’éprouver ces hypothèses en précisant les résultats attendus dans chacune des hypothèses. Un travail réalisé en partenariat avec l'IUFM de l'Université Montpellier II Fiche pédagogique réalisée dans le cadre du projet Inforoutes TICE et enseignement bilingue francophone en Roumanie, Bulgarie et Moldavie avec le soutien de l'Organisation Internationale de la Francophonie Partenaires : www.vizaviedu.ro La transmission des Fiche pédagogique enseignant caractères héréditaires chez BIOLOGIE les espèces diploïdes Résultats attendus : 1. Schéma de quatre paires de chromosomes, le gène responsable de la longueur des ailes a été localisé sur la paire de chromosomes n°2. 2. La question qui se pose est celle de la localisation du gène responsable de la couleur des yeux. 3. H1 = le gène responsable de la couleur du corps est comme le gène responsable de la couleur des yeux sur la paire de chromosomes n°2 ou H2 = le gène responsable de la couleur des yeux est sur une autre paire de chromosomes (1, 3 ou 4). 4. Le croisement test permet de déterminer si deux gènes sont portés par la même paire de chromosome (gènes liés) ou s’ils sont sur des paires de chromosomes différentes (gènes indépendants). Croisement test F1 avec un homozygote récessif (ailes vestigiales, yeux pourpres) : Conséquences vérifiables de H1 = Si j’obtiens comme résultat du croisement test 50% des phénotypes homozygotes (ailes longues et yeux rouges, ailes courtes et yeux pourpres) alors je peux dire que l’hypothèse 1 est validée. Conséquences vérifiables de H2 = Si j’obtiens comme résultat du croisement test 25% des quatre phénotypes possibles alors je peux dire que l’hypothèse 2 est validée. Le professeur donne les résultats du croisement test de F1 hétérozygote pour les 2 gènes avec un homozygote récessif (ailes vestigiales, yeux pourpres). Le résultat (43,5% pour ailes longues, yeux rouges) ; 43,5% pour ailes vestigiales, yeux pourpres) ; 6,5% pour ailes longues, yeux pourpres) ; 6,5% pour ailes vestigiales ; yeux rouges) ne correspond pas aux conséquences vérifiables des H1 et H2. Les gènes sont liés mais il y a eu recombinaison des allèles au cours de la méiose : il existe un mécanisme supplémentaire qui brasse les gènes lors de la méiose qu’il faut identifier (Voir fiche la transmission des caractères héréditaires chez les espèces haploïdes). Quel mécanisme permet d’expliquer les recombinaisons de gènes liés ? Conclusion B : la méiose est un mécanisme fondamental à l’origine du brassage génétique. Le brassage inter-chromosomique s’effectue durant l’anaphase I de la méiose. Un autre mécanisme non identifié (Voir fiche la transmission des caractères héréditaires chez les espèces haploïdes) permet la recombinaison des gènes liés lors de la méiose. Le croisement test permet de déterminer si deux gènes sont liés ou indépendants. Modalités de travail Élèves en démarche d’investigation avec deux temps d’activité en binôme et une synthèse au niveau de la classe entière. Un travail réalisé en partenariat avec l'IUFM de l'Université Montpellier II Fiche pédagogique réalisée dans le cadre du projet Inforoutes TICE et enseignement bilingue francophone en Roumanie, Bulgarie et Moldavie avec le soutien de l'Organisation Internationale de la Francophonie Partenaires : www.vizaviedu.ro La transmission des Fiche pédagogique enseignant caractères héréditaires chez BIOLOGIE les espèces diploïdes Durée Objectifs 1h30 Formuler des hypothèses ; formuler les conséquences vérifiables d’une hypothèse ; formuler un problème scientifique devant une situation paradoxale ; comprendre l’intérêt du croisement test ; comprendre l’importance de la méiose dans le brassage génétique. Évaluation / Correction Évaluation des résultats attendus dans le cas des hypothèses 1 ou 2. Variantes, prolongements… Variantes : utilisation de maquettes de chromosomes pour aider à la formulation des conséquences vérifiables des hypothèses. Réalisation de comptage de phénotype de drosophile à partir d’élevage ou de lames préparées. Prolongements : recherche du mécanisme à l’origine des recombinaisons génétiques chez les organismes haploïdes (voir fiche La transmission des caractères héréditaires chez les espèces haploïdes). CONSEILS POUR LES ENSEIGNANTS L’intérêt premier de cette fiche pédagogique est de permettre aux élèves de réinvestir les acquis sur la méiose. La démarche d’investigation place les élèves en activité intellectuelle et leur permet notamment de formuler les conséquences vérifiables d’hypothèses émises. Les élèves sont placés devant une situation déstabilisante qui favorise le questionnement. Tout l’art de l’enseignant est d’organiser ce « piège pédagogique » qui favorise la curiosité scientifique et justifie l’étude des organismes haploïdes (Fiche La transmission des caractères héréditaires chez les espèces haploïdes). Dans ce cadre, l’enseignant guide les élèves dans la démarche, propose documents, consignes qui favorisent l’avancée du raisonnement des élèves, organisent le dialogue et les débats dans la classe durant les phases de mise en commun des résultats. Le professeur est garant de la rigueur scientifique de la synthèse qui sera l’objet d’une évaluation des connaissances ultérieurement. Un travail réalisé en partenariat avec l'IUFM de l'Université Montpellier II
