Partie : Diversité du vivant

Comment expliquer la très grande diversité du monde vivant ?

Acquis

Espèce : ensemble d’êtres vivants qui se

ressemblent et peuvent se reproduire entre eux.

Tous les êtres vivants sont constitués de cellules

(délimitée par une membrane renfermant du

cytoplasme dans lequel baigne un noyau).

Reproduction sexuée : chez de nombreuses

espèces, la reproduction sexuée permet la

naissance d’un nouvel individu. Deux individus

de la même espèce, de sexe différent,

produisent des cellules reproductrices. Pendant

la fécondation, le noyau d’un spermatozoïde et

d’un ovule s’unissent pour former le noyau

d’une cellule-œuf. La cellule-œuf se divise et

devient alors un embryon puis un fœtus.

Chapitre : Diversité des phénotypes (caractères) des individus

Diversité : ensemble des différences. Phénotype : ensemble des caractères d’un être vivant.

Activité 1 : Diversité des phénotypes (caractères) des individus d’une même espèce.

Les êtres vivants se caractérisent en partie par leur capacité à se reproduire. Un être vivant n’engendre que des êtres qui lui sont semblables (appartenant à la même espèce). De plus, chaque individu ressemble plus à ses propres parents qu’aux autres représentants de son espèce (avec lesquels il a moins de liens de parenté). Et pourtant, chaque individu créé par reproduction sexuée est unique.

Qu’est-ce qui définit les individus d’une même espèce ?

Quelle est l’origine des phénotypes (caractères) d’un individu ?

I- Caractères spécifiques et variations individuelles.

1. Etablis la liste des caractères spécifiques des 2 espèces présentées dans les photographies.

2. Pour chaque espèce, indique ensuite des variations individuelles pour quelques caractères.

Diversité des pensées sauvages dans une prairie des Alpes. Toutes ces pensées appartiennent à la même espèce : Viola

tricolor.

Des individus de l’espèce humaine (Homo sapiens).

Correction :

1. Caractères spécifiques : - Etre humain : bipédie, langage

élaboré, 4 membres, 2 yeux, un nez, une bouche…

- Pensée : tige, feuilles en alternance, fleur à 5 pétales…

2. Variations individuelles : - Etre humain : couleur des yeux,

taille, forme du nez… - Pensée : couleur des pétales,

nombre de stries dans les pétales…

II- Origine des caractères d’un individu.

3. A partir des documents, indique quel est l’origine des phénotypes (caractères) de chaque individu.

Arbre généalogique d’une famille d’êtres humains.

Caractères chez l’être humain et entraînement physique

Hêtre commun dans deux environnements

différents (peu venté à gauche et venté à droite).

Correction :

3. Les caractères d’un individu sont hérités de ses parents (voir arbre généalogique : forme des oreilles, couleur du pelage chez le chien ; forme des yeux, couleur des cheveux chez l’être humain) : ce sont les caractères héréditaires. Certains des caractères d’un individu peuvent être modifiés par l’environnement (forme de drapeau pour le hêtre en milieu venté ; musculature très développé chez l’être humain après un entraînement physique).

Arbre généalogique d’un chiot.

L’ensemble des caractères d’un individu constitue son phénotype. Chaque individu présente les caractères de son espèce (caractères spécifiques) avec pour certains des variations qui lui sont propres (les variations individuelles). Ces caractères se transmettent au fil des générations : ce sont des caractères héréditaires. Certains peuvent être modifiés au cours de la vie par l’environnement mais ces modifications ne sont pas héréditaires.

Chapitre : Les caractères héréditaires sont déterminés par l’information génétique

Quelle est l’origine des caractères héréditaires ?

Intro : Les parents de chaque individu ont transmis une partie de leurs caractères (par l’intermédiaire d’un spermatozoïde pour le père et par un ovule pour la mère qui vont fusionner pour former une cellule-œuf). Or, ces caractères héréditaires ne sont pas directement visibles sur ces cellules reproductrices ni sur la cellule-œuf. Ils sont donc contenus dans ces cellules sous la forme d’informations : c’est l’information génétique.

Activité 2 : Localisation de l’Information Génétique.

1. Formule le problème: Où se situe l’information génétique ?

2. Légendes : Membrane, cytoplasme et noyau.

3. Propose trois hypothèses:

H1= Je pense que l’information génétique se trouve dans le noyau.

H2= Je pense que l’information génétique se trouve dans le cytoplasme.

H3= Je pense que l’information génétique se trouve dans la membrane.

4.

blanche

blanche

blanche

blanche

marron

marron

marron

marron

5. Donne le résultat de l’expérience On obtient à la naissance des souriceaux marrons. 6. Interprète les résultats J’en déduis que l’information génétique qui donne la couleur du pelage se trouve dans le noyau. 7. valide une des hypothèses de départ mon hypothèse n° 1 est juste.

8. Conclus en répondant au problème initial L’information génétique se trouve dans le noyau.

Les caractères héréditaires d’un individu sont déterminés par l’information génétique qui se situe dans le noyau de chaque cellule.

Autre exemple qui montre que le noyau

contient les informations génétiques à

l’origine des caractères héréditaires.

Ici, l’expérience de clonage montre que

l’information génétique qui donne la forme

du chapeau se trouve bien dans le noyau.

Activité 3 : Organisation de l’IG (TP Observation de chromosomes géants).

Comment est organisée l’Information Génétique localisée dans le noyau ?

Membrane

Cytoplasme

Noyau

Chromosome

Activité 4 : Etude d’une maladie génétique, la trisomie 21. Situation initiale : L’information génétique d’un individu héritée de ses parents se situe dans le noyau de chacune de ses cellules. L’observation microscopique nous a révélé la présence dans ces noyaux de filaments colorés : les chromosomes.

On peut donc émettre l’hypothèse que les chromosomes sont le support de cette information génétique.

Afin de contrôler cette hypothèse, des analyses du contenu des noyaux de cellules ont été menées sur des personnes atteintes de maladies génétiques et sur des personnes saines (non malades).

Caryotypes d’une femme et d’un homme sains

Caryotype d’une femme atteinte de trisomie 21

Un chromosome

Une paire de chromosomes

Correction

Les personnes atteintes de trisomie 21 présente des caractéristiques physiques particulières : visage plat, yeux bridés, doigts courts,

muscles peu développés, caractéristiques physiologiques perturbées (maladies digestives, cardiaques, retard mental).

Nous allons essayer de rechercher l’origine génétique de cette maladie en étudiant les caryotypes (ensemble des chromosomes

contenus dans une cellule) d’une personne saine et d’une personne atteinte de trisomie 21.

On constate tout d’abord que les chromosomes sont au nombre de 46 chez les personnes saines rangés en 23 paires dans un ordre

décroissant de taille. Une différence du caryotype existe entre les hommes et les femmes : au niveau de la dernière paire de

chromosomes dits sexuels, les hommes présentent XY et les femmes XX.

Une personne atteinte de trisomie 21 présente une particularité au niveau de son caryotype : on dénombre 3 chromosomes à la

position 21 (d’où le nom de la maladie tri(3)somie 21). Cette anomalie du nombre de chromosomes doit être responsable des

anomalies de caractères physiques.

Pour conclure, une anomalie de caryotype (un K en plus à la position 21) entraîne une anomalie de caractères donc les chromosomes

sont le support de l’information génétique.

Bilan : Les caractères héréditaires d’un individu (transmis par ses parents) sont déterminés par l’information génétique qui se présente dans le noyau des cellules en division sous la forme de chromosomes (K). Le caryotype est l’ensemble des K contenu dans le noyau d’une cellule (ils sont classés par paires, chacune constituée de 2 K homologues = identiques). Le caryotype est spécifique de chaque espèce (espèce humaine : 23 paires de K soit 46 K avec une des paires présentant des caractéristiques différentes suivant le sexe ; femme : XX et homme : XY).

Comment expliquer que l’information

génétique passe d’une forme diffuse à une

forme de chromosomes au moment de la

division cellulaire ?

Pour répondre à ce problème, nous allons extraire le principal constituant des chromosomes. Chaque groupe défini par le professeur réalisera l’extraction sur du matériel biologique vivant (banane, kiwi, oignon), en suivant le protocole fourni. Voir TP « Extraction de l’ADN ».

Pour comprendre le changement d’aspect du matériel génétique au moment de la division cellulaire nous allons procéder à la fabrication d’une maquette.

a. Prend deux morceaux de fil de fer très fins, de 75 cm de longueur environ. b. Les réunir en un point (par torsade) situé pour chaque brin à la même distance de l’extrémité. c. Enrouler chacun des quatre brins en partant du point de soudure autour d’un stylo rond de petit diamètre.

A partir de cette expérience, schématise, sous chacune des photographies, la forme de la molécule d’ADN. Complète le texte de manière à répondre au problème initial.

Schéma 1 = b Schéma 2 = c

L’ADN se

compacte, se

pelotonne.

Les molécules d’ADN

sont déroulées et

enchevêtrées

(emmêlées).

Les molécules d’ADN se

sont compactées.

Une molécule d’ADN

compactée

L’information génétique à l’origine des caractères héréditaires se trouve dans le noyau sous la forme d’une molécule d’ADN qui se pelotonne lors de la division cellulaire rendant ainsi visible les chromosomes. Chaque K est constitué d’une longue molécule d’ADN.

BILAN DU CHAPITRE

A la fin du chapitre je sais :

Lister des caractères spécifiques et des variations individuelles d’individus de la même espèce.

Faire la différence entre les caractères d’un individu qui sont héréditaires et ceux qui sont modifiés par l’environnement.

Réaliser les différentes étapes de la démarche scientifique (problème, hypothèse, analyse et interprétation puis conclusion) pour localiser l’information génétique.

Légender une photographie prise au microscope d’une cellule de glande salivaire de chironome.

Saisir et mettre en relation les informations de documents pour établir que les chromosomes sont le support de l’information génétique à l’origine des caractères héréditaires.

Réaliser un schéma expliquant comment l’information génétique passe d’une forme diffuse à une forme de chromosome.

LEXIQUE :

Phénotype : ensemble des caractères d’un être vivant. Caractères spécifiques : caractères de l’espèce partagés par tous les individus (ex : bipédie, langage élaboré, conscience pour l’espèce humaine). Variations individuelles : versions différentes d’un caractère à l’origine de la diversité des individus d’une espèce (ex : les couleurs mauve, blanches et jaunes des pétales de pensée). Caractère héréditaire : caractère qui se transmet de génération en génération. Information génétique : information qui détermine les caractères héréditaires d’un individu. Chromosome : filament colorable présent dans le noyau des cellules au moment de la division cellulaire. Caryotype : photographie de tous les chromosomes d’une cellule rangés par paire et par ordre décroissant de taille. ADN : molécule support de l’information génétique présente dans le noyau des cellules.

A SAVOIR