reproduction sexuee et diversite des etres humainsx 31 03

REPR O DU CTI ON SEXUEE ET DIVERSITE DES ETRES HU M AINS
(3 ème Leçon)
Pré-re q u is
L’accès aux notions essentielles de génétique a été préparé à l’école primaire et dans les classes
précédentes (espèces, fécondation…). Elles sont complétées pour comprendre dans la partie
Evolution des organismes vivants et histoire de la Terre, l’origine commune à tous les êtres
vivants d’une part et celle de leur diversité d’autre part.
En quatrième : L’embryon humain résulte de la fécondation qui se produit dans les heures
suivant un rapport sexuel. L’embryon s’implante puis se développe dans l’utérus.
Prog ram me
Objectifs scientifiques : Première explication de l’unité de l’espèce et de l’unicité de chaque être
humain :
- influence des facteurs environnementaux sur l’expression des caractères individuels à
travers un ou deux exemples ;
- relation entre information génétique et chromosomes ;
- existence d’une information génétique (ADN) considérée comme identiques dans toutes
les cellules somatiques de l’organisme ;
- transmission de l’information génétique ;
- L’origine de la diversité des êtres humains.
Prop os i t ion de plan
In tr oduct ion : (Accroche) On peut partir de l’image d’une famille (plusieurs enfants différents)
et reconstituer le cycle de reproduction de l’espèce humaine déjà envisagé en 4ème (Ce cycle sera
complété par l’aspect génétique dans le bilan). Tout individu résulte du développement d’une
cellule œuf issue de l’union d’un spermatozoïde et d’un ovule (Schéma au tableau).
On cherche à comprendre la diversité des individus d’une même famille tous issus de l’union d’un
spermatozoïde et d’un ovule des mêmes parents.
Démarche en trois temps :
- Montrer que la diversité des individus est en partie liée à l’information génétique ;
- Comprendre que l’information génétique se transmet à l’identique lors des divisions et donc
qu’elle est contenue intégralement dans la cellule œuf ;
- Préciser ce qui détermine le contenu génétique de la cellule œuf et donc le contenu du
spermatozoïde et de l’ovule.
I) D ive r s i té des indiv idu s e t infor mat ion g éné t i q u e
Objectif : La diversité des individus repose sur des caractères de l’espèce (unité) avec des
variations qui lui sont propres (diversité). Montrer que les chromosomes (ADN) portent cette
information. La diversité des individus est liée à celle de l’information génétique.
Bien cibler la diversité et ne pas trop s’attarder sur : ce qui détermine l’unité de l’espèce
humaine et sur les variations individuelles non héréditaires ;
1) Tous se mblables, tou s différen ts
ON (BO) : chaque individu présente les caractères de l’espèce avec des variations qui lui sont
propres. Les caractères qui se retrouvent dans les générations successives sont des caractères
héréditaires. (Les facteurs environnementaux peuvent modifier certains caractères.)
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SUPPORTS ET ACTIVITE : Observation à partir de différents supports des caractères d’un
individu (caractères spécifiques, variations individuelles). Etude d’un arbre généalogique et
identification de la nature héréditaire d’un caractère.
Supports : Photo de quelques humains, arbre généalogique (Raven, Campbell…)
- Repérer des caractères de l’espèce humaine et ceux permettant de différencier les membres
d’une même famille.
- A partir d’un arbre, comprendre pourquoi certains caractères ne sont présents que dans
certaines familles ;
BIL AN : L e s ind iv idu s p ossèden t de s caractè re s p r op r e s à l’esp èce e t de s var i at ion s
ind iv iduelles de ces caractè re s q u i leur s son t p r o p r e s. Ce r tain s caractè re s d’un
ind iv idu son t hé r i té s de se s pare n t s. Le s caractè re s q u i se tran sme t te n t de
gén é rat ion en gén é ration son t des caractè re s hé r édi ta ir e s. La dive r s i té des indiv idu s
s’ex pl i q u e, en p ar t ie , p ar la var iat ion de ces caractè re s.
2) Local isat ion de l’infor mat ion q u i dé te r m in e les caractè r e s hé rédi ta ir e s
ON (BO) : Les chromosomes présents dans le noyau sont le support du programme génétique.
Chaque cellule d’un individu de l’espèce humaine possède 23 paires de chromosomes, l’une
d’entre elles présente des caractéristiques différentes selon le sexe.
Un nombre anormal de chromosomes empêche le développement de l’embryon ou entraine des
caractères différents chez l’individu concerné.
Chaque chromosome est constitué d’ADN.
a) Local isat ion cellulaire de l’informat ion gén é t i q u e
SUPPORTS ET A CTIVITE : protocole
transplantation de noyau d’acétabulaire.
d’obtention
de
Dolly,
ou
les
expériences
de
- Ou se trouve l’information génétique?
BIL AN : L ’ informat ion g éné t i q u e q u i déte r m ine les caractè re s hé rédi ta ir e s d’un
ind iv idu e st localisé e dans le noyau
b) Le su p p or t de l’infor mat ion géné t i q u e
SUPPORTS ET A CTIVITE : Observation microscopique de cellules contenant des chromosomes.
Etude d’un caryotype avec mise en relation nature des ch sexuels/sexe de l’individu.
Supports :
Lame + chromosomes visibles (si cette lame existe, sinon ne pas prendre une lame de méiose).
- Comment l’aspect du noyau se modifie au cours de la division cellulaire.
Photos de caryotypes.
- Quel est le nombre de chromosomes de l’espèce humaine ?
- Quelle est la différence entre le caryotype d’un homme et celui d’une femme ?
Etude de caryotype(s) présentant des anomalies chromosomiques.
- Quelle est l’anomalie observable sur le caryotype de l’individu atteint du syndrome de
Down ?
- Quels caractères héréditaires observables sont modifiés ?
BIL AN : le noyau cont ien t des chromosomes q ue l’on p eu t obse rve r au momen t de la
div is ion .
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Le caryoty p e e st l’e n semble des chrom osome s caracté r is t i q u e s de l’esp èce. C elu i de
l’esp èce humaine com p or te 23 pair e s de chromosome s don t u ne pa ir e de chrom osome
sexuels : XX ou XY. Une anomal ie du nombre de chromosome s modif ie les caractè re s
de l’ indiv idu .
II) L ’ infor mat ion géné t i q u e des cellules de l’or gan ism e
Objectif : Les chromosomes portent des gènes qui déterminent les caractères héréditaires des
individus. Dans la reproduction sexuée, tout individu est issu du développement d’une cellule
œuf. On montre que toutes les cellules de l’organisme possèdent la même information que cette
cellule dont elles proviennent par division successives.
1) L ’ infor mat ion géné t i q u e p or tée par un chromosome
a) Le s gèn e s humain s
SUPPORTS ET ACTIVITE :
Photo d’analyse de chromosomes par la méthode FISH (hybridation fluorescente in situ. Biologie
cellulaire et moléculaire Karp. Introduction à l’analyse génétique De Boeck )
BIL AN : Le s gèn e s son t p or té s par les chromosome s. Le s deux chromosome s de la même
pa ir e p or ten t les mê me s gène s q u i occup e n t la même p osi t ion .
b) Gènes e t div e r si té de s indiv idu s
SUPPORTS ET ACTIVITE : étude de documents (groupes sanguins ABO) pour mettre en évidence
l’existence d’allèles.
Cartes de groupes sanguins
Molécules portées par les globules rouges (schéma)
Allèles de différents individus / molécules portées par les globules rouges
- Etablir la relation entre les allèles de l’individu et le caractère observé : marqueur(s)
des globules rouges.
- Mettre en relation l’existence d’allèles différents et la diversité des individus.
BIL AN : Le s gè ne s son t commun s à tou s les indiv idu s mais u n gène p eu t ex is te r sou s
plu s ieu r s var ian te s q u e l’on ap p elle des allèles. Chaq ue indiv idu p ossède sa p rop r e
combinaison d’allèles. Ce son t les allèles q u i p e r me t te n t d’ex pl i q u e r la dive r s i té de s
ind iv idu s p ou r les caractè re s hé r édi ta ir es.
2) La transm iss ion de l’ infor mat ion géné t i q u e lors de la div is ion cellulair e
ON (BO) : Les cellules de l’organisme possèdent la même information génétique que la cellule
œuf dont elles proviennent par divisions successives.
SUPPORTS ET A CTIVITE : Manipulation sur des racines d’oignon. Ou Vidéo d’une mitose ou
série de photos afin de suivre le devenir des chromosomes lors d’une mitose.
Graphique de la quantité d’ADN.
- Décrire le comportement des chromosomes lors de la division.
- A partir de l’analyse du graphique, déterminer les modifications de la quantité d’ADN
avant et pendant la division.
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- Faire une maquette afin de rendre compte du devenir des chromosomes lors de la
division cellulaire et entre deux divisions cellulaires.
BIL AN : Le s chr omosome s se sé paren t en deux lots iden t i q u e s lor s de la div is ion d’une
cellule en deux cellules. La quan t i té d’ AD N e st doublée avant la div is ion : chaque
chromosome e st cop ié en tr e deux div is i ons success ive s.
Le s deux cellules issu e s d’une div is ion on t la même informat ion g éné t i q u e
3) L ’ infor mat ion géné t i q u e des cellules d’un indiv idu
Rappel 4ème Dvt embryon - photo
L ’ infor mat ion géné t i q u e e st iden t i q u e dans tou te s les cellules issu e s d’une m i tose :
tou te s les cellules d’un ind iv idu q u i p rov ie nnen t de la cellule œuf par m i tose
cont ien nen t la même infor mat ion gé né t i q u e q ue la cellule œuf.
III ) La transm iss ion de l’infor mat ion géné t i q u e d’une géné rat ion à l’autre
Objectif : montrer que les gamètes qui s’unissent et forment une cellule œuf contiennent 23
chromosomes et que c’est la fécondation qui rétablit le nombre diploïde de chromosomes. Partir
d’un schéma : spermatozoïde + ovule => cellule œuf => mitoses => nouvel individu unique. Chaque
gamète a une combinaison unique d’allèles et la fécondation est un deuxième mélange.
ON (BO) : Chaque cellule reproductrice contient 23 chromosomes. La fécondation rétablit le
nombre de chromosomes de l’espèce
Chaque individu issu de la reproduction sexuée possède un programme génétique qui contribue à
le rendre unique.
Au cours de sa formation, chaque cellule reproductrice reçoit un chromosome de chaque paire.
Lors de la fécondation, spermatozoïde et ovule participent à la transmission de l’information
génétique. Pour chaque paire de chromosomes, un chromosome vient du père et un chromosome
vient de la mère.
1) Le caryoty p e des cellules re p r oduc tr ice s
SUPPORTS ET A CTIVITE : Caryotypes de spermatozoïdes (deux différents avec X ou Y), photo
fécondation
- Quel est le nombre de chromosomes d’une cellule reproductrice ?
- Utiliser la maquette pour proposer un mécanisme de séparation des chromosomes
- Pourquoi peut-on dire que la fécondation rétablit le caryotype de l’espèce ?
BIL AN : L e s cellules re p r oduc tr ice s con tie nne n t un ch rom osome de chaque pa ir e soi t
23 chromosom e s. Elles p r ov ien nen t de deux div is ion s ( Le s chromosome s ne son t pas
cop ié s e n tr e ces deux div is ion s). L or s de la fécondat ion , les chromosom es du
sp e r matoz o ïde (23) e t de l’ovule (23) son t r éun is e t le nombre de chromosome s de
l’esp èce est ré tabl i (46).
2) Le con te nu géné t i q u e de la cellule œuf et la dive r s i té des indiv idu s
SUPPORTS ET ACTIVITE : Schéma des chromosomes d’un père (XY, allèles B et O) et de la mère
(XX, allèles A et 0)
- Représenter les chromosomes sur du papier, les découper ;
- Quels sont les contenus possibles de chaque gamète,
- Construire un tableau afin de montrer toutes les combinaisons possibles pour la cellule
œuf.
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BIL AN : Le s chromosome s se ré par t i ss en t aléato ir e men t dans les gamè te s. Chaq ue
cellule re p r oductr ice a une combinaison un i q u e de chrom osom e e t donc d’allèles.
La fécondat ion u n i t au hasard un sp e r m atoz oïde e t un ovule e t donne un e combinaison
un i q u e d’allèles e t donc un p rog ram me g éné t i q u e un i q ue dans la cellule œuf.
Pour chaque gène , un indiv idu p ossède un allèle de son pè r e e t un allèle de sa mère .
La re p r oduc tion sexuée , lor s de la form at ion des cellules re p r oductr ice s e t lor s de la
fécondation , p e rme t la créat ion au hasard d’un patr im o ine géné t i q u e un i q u e p r o p r e
à chaq ue indiv idu de l’esp èce humain e .
Re p r i se du schéma de dé par t mais on ajou te chromosome s, allèles. On assoc ie
re p r oduc t ion sexuée e t dive r s i té gé né t i q u e des ê tr e s humain s.
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