Proposition de progression

Eveline REY –Juin 2011 Thème 1 - A : Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique
Problématique
Fil conducteur
Activités - Supports
Capacités et attitudes
Notions exigibles (BO)
prérequis 3è, 2nde
Comment la reproduction
cellulaire permet-elle de
produire des cellules possédant
la même information génétique?
Chap 1 : Transmission du patrimoine génétique
lors de la reproduction cellulaire
Intro/accroche :
Les cellules de l'organisme, à l'exception des cellules
reproductrices, possèdent la même information génétique
que la cellule-œuf dont elles proviennent par divisions
successives → possibilités de clonage thérapeutique.
Les chromosomes présents dans le noyau sont le support
de l’information génétique.

Comment les chromosomes,
supports de l'information
génétique, sont-ils répartis dans
les cellules filles lors de la division
cellulaire?
Comment la distribution des
chromatides de chaque
chromosome dans les cellules filles
lors de la mitose permet-elle la
conservation de l'information
génétique?
Activité 1 : Les différentes étapes de la division
cellulaire.
DI : Comment observer des cellules en division?
Observation de cellules lors des premières phases du DE
des animaux… ou des végétaux→ observation de CL d'apex
racinaires.
Manipuler et expérimenter.
Communiquer dans un langage scientifiquement
approprié.
Activité 2 : Les mécanismes assurant la
conservation de l'information génétique.
- Travail sur les expériences historiques de Meselson et
Stahl (1958) ayant permis de mettre en évidence le
mécanisme de réplication semi-conservative chez les
Procaryotes.
- Utilisation de logiciels permettant de comprendre le
mécanisme de réplication semi-conservative.
- Calcul de la vitesse de réplication chez les Eucaryotes.
Recenser, extraire et organiser des informations
Pratiquer une démarche scientifique (observer,
questionner, prévoir des résultats expérimentaux,
raisonner avec rigueur).
Percevoir le lien entre sciences et techniques.
Montrer de l’intérêt pour les progrès scientifiques et
techniques.
I - La division cellulaire ou mitose
En général la division cellulaire est une reproduction
conforme qui conserve toutes les caractéristiques du
caryotype (nombre et morphologie des chromosomes).
Pistes : caryotype → définition de l'espèce; existence
d'anomalies du caryotype, sans en préciser l'origine
(méïose…)
II - La conservation de l'information génétique
lors de la reproduction cellulaire
Chaque chromatide contient une molécule d’ADN.
Structure de l’ADN en double hélice, séquence de
nucléotides
Au cours de la phase S, l’ADN subit la réplication semi-
conservative. En absence d’erreur, ce phénomène
préserve, par copie conforme, la séquence des nucléotides.
Ainsi, les deux cellules filles provenant par mitose d’une
cellule mère possèdent la même information génétique.
Pistes : comprendre la méthode de PCR.

Comment ces différents
évènements affectant les
chromosomes s'enchaînent-ils lors
du passage d'une génération
cellulaire à une autre?
Les différents évènements d'un cycle
cellulaire permettent donc de produire
des cellules possédant la même
information génétique. Pourtant
l'apparition de caractères nouveaux au
cours des générations et la succession
de formes vivantes variées au cours des
temps géologiques suggèrent des
modifications de l'information
génétique.
Comment de telles
modifications de l'information
génétique peuvent-elles
survenir?
Activité 3 : Les différentes étapes d'un cycle
cellulaire.
TC : Identifier et schématiser les différentes phases
d'un cycle cellulaire.
Matériel et documents :
- préparations microscopiques et/ou photographies de
cellules Procaryotes, Eucaryotes (animales et végétales)
observées en MO et en MET pendant les différentes
phases de l'interphase et de la mitose.
- données chiffrées montrant les variations de la quantité
d'ADN dans une cellule au cours d'un cycle cellulaire.
Recenser, extraire et organiser des informations.
Manipuler.
Communiquer dans un langage scientifiquement
approprié.
Activité 4 : Des modifications possibles de
l'information génétique : les mutations.
TC : Pourquoi doit-on utiliser des crèmes solaires? (cf
documents d'accompagnement MPS)
III - Le comportement des chromosomes lors
d'un cycle cellulaire
L’ADN est une molécule qui peut se pelotonner lors de la
division cellulaire, ce qui rend visibles les chromosomes.
Les chromosomes sont des structures constantes des
cellules eucaryotes qui sont dans des états de
condensation variables au cours du cycle cellulaire.
IV - Des modifications possibles de l'information
génétique lors de la reproduction cellulaire
3è : Un gène peut exister sous des versions différentes
appelées allèles. L’apparition de caractères nouveaux au
cours des générations suggère des modifications de
l’information génétique : ce sont les mutations.

Comment ces mutations
peuvent-elles être transmises
d'une génération à la suivante?
Quel est leur impact sur le
monde vivant?
Matériel et documents :
- différent(e)s documents/données permettant de mettre
en évidence l’influence des UV sur des populations
humaines;
- matériel permettant de concevoir et de réaliser un
protocole montrant l’influence de l’irradiation d’une
culture de levures par des UV (suivi du taux de mortalité).
Recenser, extraire et organiser des informations.
Pratiquer une démarche scientifique.
Manipuler et expérimenter.
Être conscient de sa responsabilité face à
l’environnement, la santé, le monde vivant.
Activité 5 : Diversité, devenir et conséquences
des mutations.
- Travail sur documents montrant la diversité des agents
mutagènes présents dans notre environnement.
- Utilisation de logiciels permettant de montrer les
différents types de mutations.
- Travail sur documents montrant la nécessité qu'une
mutation survienne dans une cellule germinale pour qu'elle
devienne héréditaire.
- Travail sur documents/données permettant de
caractériser la diversité allélique d'une population.
Recenser, extraire et organiser des informations.
Communiquer dans un langage scientifiquement
approprié.
Comprendre le lien entre les phénomènes naturels et le
langage mathématique.
2nde : La variation génétique repose sur la variabilité de la
molécule d’ADN (mutation). La diversité des allèles est l’un
des aspects de la biodiversité.
Pendant la réplication de l’ADN surviennent des erreurs
spontanées et rares, dont la fréquence est augmentée par
l’action d’agents mutagènes. L’ADN peut aussi être
endommagé en dehors de la réplication.
Le plus souvent l’erreur est réparée par des systèmes
enzymatiques. Quand elle ne l’est pas, si les modifications
n’empêchent pas la survie de la cellule, il apparaît une
mutation, qui sera transmise si la cellule se divise.
Une mutation survient soit dans une cellule somatique (elle
est ensuite présente dans le clone issu de cette cellule)
soit dans une cellule germinale (elle devient alors
héréditaire).
Les mutations sont la source aléatoire de la diversité des
allèles, fondement de la biodiversité.

Comment les gènes peuvent-ils
être à l'origine des
caractéristiques d'un individu?
Que "commandent" les gènes?
Activité 6 : Les gènes à l'origine de protéines
- Etude de certains cas de myopathies de Duchenne dus à
des mutations ponctuelles du gène codant la dystrophine
→ notion d'information génétique variable d'un individu à
un autre.
- Rappels de 2nde sur la transgénèse et généralisation avec
un exemple de thérapie génique.
- Utilisation du logiciel ANAGENE pour mettre en
évidence la correspondance entre 3 bases azotées de
l'ADN et un acide aminé de la protéine.
→ notion de code génétique universel à quelques
exceptions près.
Recenser, extraire et organiser des informations.
Comprendre qu’un effet peut avoir plusieurs causes.
Chap 2 : Expression du patrimoine génétique
Intro/accroche :
2nde : la contraction musculaire conduit à un mouvement
Téléthon - Myopathie de Duchenne = maladie génétique
conduisant au dysfonctionnement des muscles.
I - Une expression sous forme de protéines
La transgénèse montre que l’information génétique est
contenue dans la molécule d’ADN et qu’elle y est inscrite
dans un langage universel.
La séquence des nucléotides d’une molécule d’ADN
représente une information. Le code génétique est le
système de correspondance mis en jeu lors de la
traduction de cette information. À quelques exceptions
près, il est commun à tous les êtres vivants.
Les portions codantes de l’ADN comportent l’information
nécessaire à la synthèse de chaînes protéiques issues de
l’assemblage d’acides aminés.
L’ensemble des protéines qui se trouvent dans une cellule
(phénotype moléculaire) dépend donc du patrimoine
génétique de la cellule (une mutation allélique peut être à
l’origine d’une protéine différente ou de l’absence d’une
protéine).