Cellule,ADN et unité du vivant - images.hachette

Partie 2
La vie existe sous des formes très variées.La taille des organismes s’échelonne
du micromètre (10– 6 m) à la dizaine de mètres.La diversité des milieux de vie
montre une extraordinaire adaptation du vivant.
Dans cette diversité,les êtres vivants présentent de nombreuses caractéristiques
communes.Ces ressemblances permettent de parler d’une unité,critère
de la parenté entre tous les êtres vivants.
73
Comment trouver cette unité au niveau de l’organisme ? de la cellule ?
de la molécule ?
Chapitre 4
La parenté et la diversité du monde vivant 74
Chapitre 5
La cellule,une unité fonctionnelle
et structurale 96
Chapitre 6
Universalité et variabilité
de l’ADN 124
Chapitre 7
Les gènes homéotiques 156
Thèmes au choix 172
>
Cellule,ADN et unité du vivant
[ 11 semaines ]
L’objectif général est de dégager la notion d’origine commune
des espèces,qui conforte l’idée d’évolution déjà introduite au
collège.Les études portent sur différents niveaux d’organisation :
cellule,molécule,et organisme.Elles montrent que,malgré
leur extraordinaire diversité,les êtres vivants possèdent
des propriétés fondamentales communes.
La cellule fonde l’unité et la diversité
du vivant
Les cellules sont les unités structurales et fonctionnelles
de tous les êtres vivants.
Toutes les cellules sont limitées par une membrane plasmique.
Elle définit un compartiment intracellulaire où a lieu le métabolisme.
L’hétérotrophie et l’autotrophie sont deux grands types
de métabolisme.
Les activités fondamentales des cellules telles que le métabolisme
et la division sont sous le contrôle d’un programme génétique.
Le matériel génétique est contenu dans un ou des chromosomes.
Ne sont pas au programme:
– La description détaillée des organites et de la membrane plasmique.
– La structure moléculaire de la membrane.
– Les mécanismes des échanges membranaires.
– Les mécanismes de l’hétérotrophie et de l’autotrophie.
– Le cycle cellulaire.
– L’architecture des chromosomes.
Universalité et variabilité de la molécule
d’ADN
La transgenèse repose sur l’universalité de la molécule d’ADN en tant
que support de l’information génétique.
Chaque chromosome contient une molécule d’ADN qui porte
de nombreux gènes.
L’ADN est formé de deux chaines complémentaires de nucléotides
(A,T,C,G). La séquence des nucléotides au sein d’un gène constitue
un message.
Les allèles ont pour origine des mutations qui modifient la séquence
de l’ADN.Les mutations introduisent une variabilité de l’information
génétique.Les conséquences des mutations sont différentes
selon qu’elles touchent les cellules somatiques ou germinales.
Certains agents de l’environnement peuvent augmenter le taux
de mutation.
Ne sont pas au programme:
– Les expériences historiques sur la structure et les fonctions de l’ADN.
– La structure détaillée des nucléotides.
– La réplication de la molécule d’ADN.
– Les mécanismes de l’expression génétique et le code génétique.
– Les différents types de mutations (ponctuelles et chromosomiques).
Parenté et diversité des organismes
Les Vertébrés présentent des similitudes anatomiques
qui se traduisent par un plan d’organisation commun : axes
de polarité (antéropostérieur,dorsoventral, droite-gauche),
disposition des principaux organes par rapport à ces axes.
Le développement embryonnaire conduit à la mise en place du plan
d’organisation en suivant un programme génétiquement déterminé.
Malgré leur diversité,les grands plans d’organisation du monde
vivant sont en partie sous le contrôle de gènes apparentés tels que
les gènes homéotiques.
Les similitudes aux différents niveaux d’organisation :cellule,
molécule d’ADN et organisme,conduisent à la notion d’origine
commune des espèces.
Ne sont pas au programme:
– La description détaillée des organes et des appareils.
– Les mécanismes cellulaires et moléculaires de l’embryogenèse.
– Les mécanismes de l’évolution.
>
>
Le programme
Cellule,ADN
et unité du vivant

adulte mâle
nouvel individu
adulte femelle
fécondation
spermatozoïde
ovule
formation
des gamètes
formation
des gamètes
cellule-œuf naissance
croissance et
développement
Cellule,ADN et unité du vivant
75
>
Sommaire des activités
1. La diversité des Vertébrés.
2. Le squelette des Vertébrés.
3. L’organisation interne de la souris.
4. L’organisation interne de la grenouille.
5. L’organisation du système nerveux
des Vertébrés.
6. Le développement embryonnaire
d’une grenouille.
7. La mise en place des axes de polarité.
L’observation des organismes macroscopiques,visibles à l’œil nu,montre
une grande diversité.Malgré cette diversité,certains caractères communs
permettent de les regrouper et de comprendre l’unité du vivant.
>
[
Comment montrer,à l’échelle
macroscopique,l’existence de liens
de parenté entre les organismes,
malgré leur diversité ?
>
La parenté et la
diversité du monde vivant
Chapitre
4.
Doc.2 Schématisation de la reproduction sexuée.
>Doc.1 La vie existe sous des formes
très diverses.
>
1.Biodiversité
L’étude des caractéristiques externes
(morphologie) ou internes (anatomie)
des êtres vivants montre une grande
diversité (vu en 6e),notamment au niveau de
leur taille :de la bactérie mesurant environ
10– 6 m (organisme microscopique) à l’arbre
atteignant parfois plus de 100 m (organisme
macroscopique),les dimensions des êtres
vivants varient énormément .
>Doc.1
2.Reproduction sexuée
La majorité des organismes pluricellulaires
proviennent d’une cellule-œuf issue
de la fusion entre un spermatozoïde
et un ovule (vu en 5eet en 4e).
La croissance et le développement
de cette cellule permettent ensuite
de construire le nouvel individu.
>Doc.2
4.
Pour démarrer
>
Chapitre
bactéries
ⴛ1 000 000 ver de terre
fourmi
ⴛ5
papillon
buse
lapin
larve de capricorne
ⴛ0,1
mycélium
de champignon
ⴛ10 000
(porc) (bœuf) (lapin) (homme)

76
>
>
Comment trouver des points communs entre les différents Vertébrés ?
Une espèce est définie par une interfécondité entre ses individus et par des caractères
qui lui sont propres.Chaque espèce présente donc des particularités morphologiques
et partage des caractères communs avec des espèces différentes.
[
>
Une variété de Vertébrés parmi les animaux
Les animaux sont représentés par des individus très variés,Vertébrés ou non .
>Doc.1
1.
1.La diversité des Vertébrés
4.
Activités
Chapitre
Doc.1 Différents animaux dans leurs milieux de vie respectifs :(a) pigeon,(b) grenouille,(c) vipère,(d) carpe,(e) limace.
>
a
c
e
b
d
Cellule,ADN et unité du vivant
Des critères distinctifs
Pour classer une espèce au sein d’un groupe,
on se fonde sur l’observation de plusieurs cri-
tères .
L’homme et le chien partagent la présence de
membres pairs et articulés et portent des
poils. Au cours du développement embryon-
naire*, leur embryon est protégé dans une
cavité remplie d’un liquide et limitée par une
membrane :l’amnios.
>Doc.2 et 3
2.
1. Quel animal représenté sur le document 1 n’appartient pas au groupe des Vertébrés ? Expliquer pourquoi.
2. Donner quelques critères permettant de différencier les Vertébrés [ Doc.2 et 3 ].
3. D’après le document 3,expliquer en quoi certains critères permettent de subdiviser les Vertébrés
en différents groupes.
>
Exploitation
77
> 4.La parenté et la diversité du monde vivant
chien
pigeon
grenouille
Mammifères
Amniotes
Tétrapodes
carpe
4 membres
Vertébrés
amnios
poils
plume
peau nue
>Doc.2 Les Vertébrés tétrapodes
possèdent quatre membres
divisés en trois parties.
Doc.3 Classification simplifiée de quelques animaux appartenant au groupe des Vertébrés.
>
•
•
••
•
•
•
•

Cellule,ADN et unité du vivant
78
>
>
Comment l’étude du squelette des Vertébrés introduit-elle
la notion de parenté*entre eux ?
Dans leur grande diversité,les Vertébrés ont tous en commun un squelette interne,
comportant,entre autres,une colonne vertébrale.
L’étude de ce squelette va permettre de préciser leur organisation.
[
>
2.Le squelette des Vertébrés
Doc.2 (a) Le squelette de la souris présente des axes de polarité* et un plan de symétrie bilatérale ;(b) il comporte trois parties.
>
Doc.3 Comparaison des différents os des membres antérieurs de Vertébrés.
>
1. Déterminer les différentes parties composant le corps des animaux présentés sur le document 1.
2. Ces êtres vivants présentent-ils un plan de symétrie dans leur organisation ?
3. Possèdent-ils des axes de polarité comme ceux schématisés sur le document 2 ?
4.Bilan : En quoi l’étude du squelette des Vertébrés amène-t-elle la notion de parenté entre eux ?
>
Exploitation
79
> 4.La parenté et la diversité du monde vivant
Doc.1 Le squelette de divers Vertébrés :(a) homme,(b) chauve-souris,(c) grenouille,(d) pigeon.
>
4.
Activités
Chapitre
Une organisation voisine du squelette
2.
Des squelettes différents
1.
a
c
bd

81
Cellule,ADN et unité du vivant
> 4.La parenté et la diversité du monde vivant
80
Quel est le plan d’organisation interne de la souris ?
Un organisme est généralement composé d’organes,eux-mêmes définis comme
des parties de cet organisme bien délimitées dans l’espace,remplissant une fonction
qui leur est propre.
À l’intérieur d’un organisme,les organes sont associés en systèmes,ou appareils
(système nerveux,système digestif,etc.).Leur position par rapport aux axes de polarité
d’un animal définit son plan d’organisation*.
[
>
> Objectif: disséquer une souris pour comprendre son organisation interne.
Doc.1 Préparation de la dissection de la souris.
>
Doc.2 Dissection de la souris en face ventrale.
>
Protocole
•Disposer la souris sur la cuvette à dissection,la face
ventrale tournée du côté de l’opérateur.
•Étendre les membres et les fixer à l’aide d’épingles
insérées obliquement dans le liège .
Incisions cutanées
•Inciser la peau avec des ciseaux fins,au-dessus de l’orifice
urinaire,au point A.
•Dans l’ouverture,introduire délicatement une sonde
cannelée,jusqu’à la tête.Cette sonde sert de guide
aux ciseaux afin de ne pas percer la musculature
et les viscères lors de l’ouverture suivant la ligne AB.
•Ouvrir de la même manière les membres antérieurs
et postérieurs,selon CD et CD⬘, puis AE et AE⬘.
>Doc.1a
•Séparer manuellement la peau de la musculature,
puis la rabattre sur les côtés et l’épingler .
Incisions musculaires et section de la cage thoracique
•Saisir la paroi abdominale à l’aide d’une pince,en avant
de l’orifice urinaire,puis faire une petite boutonnière
avec des ciseaux en 1.
•Introduire une sonde cannelée jusqu’au thorax et inciser
alors jusqu’à la pointe du sternum selon la ligne 2.
•Découper le thorax selon les lignes 3 et 3⬘,en faisant très
attention au cœur et aux poumons ainsi qu’aux vaisseaux
sanguins.Terminer d’ouvrir le thorax en 4.
•Inciser selon la ligne 5.
•Rabattre les parties sectionnées du cou
et les épingler .
>Doc.2
>Doc.1b
1. Retrouve-t-on un plan de symétrie bilatérale dans l’organisation interne de la souris ?
2. Bilan : À partir de l’anatomie de la souris et de ses axes de polarité,décrire son plan d’organisation.
>
Exploitation
>
>
4.
Activités
Chapitre
3.L’organisation interne de la souris
A
B
C3ⴕ
34
2
1
5
Eⴕ
Dⴕ
E
D
ab
cœur
estomac
vessie
bourses
verge
intestin
foie
poumon
droit