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Thème 1A5 - Génétique et évolution

Thème 1-A-5 : Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l'évolution : l'exemple de la vie fixée chez les plantes - Durée : 3 semaines
 

Cinq exemples de progressions :

 

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Exemple 1

1. Surfaces d’échanges avec l’atmosphère :

• Réalisation de préparations microscopiques de feuilles (poireau, pissenlit, tulipe…) pour observer les cellules chlorophylliennes (adaptées à la capture de la lumière) et les stomates (capture des gaz).
•   Étude de documents montrant la répartition variable des stomates selon les espèces, sur tige, face supérieure ou inférieure des feuilles

2. Surfaces d’échanges avec le sol :

• Observation des poils absorbants de racines de jeunes germinations dans l’eau (ex : blé) à l’œil nu et au microscope.

3. Structures et mécanismes de défense contre les prédateurs

• Étude de documents

4. Les systèmes conducteurs de la plante

• Réalisation de coupes de tiges et/ou racines pour observer les tissus conducteurs qui mettent en relation les systèmes aérien et racinaire

5. L'organisation florale, contrôlée par des gènes de développement

• Observation des différentes pièces florales grâce à une dissection
• Construction du diagramme floral de fleurs différentes
• Mise en relation de  documents pour comprendre le  rôle des gènes du développement dans la mise en place de l’appareil floral – exemple : mutation d’identité d’organes dans le développement de la fleur : (apetela2, agamous…)

6. Étude des relations plantes animal pollinisateur ou « disséminateur » et notion de coévolution.

Bilan : Schéma fonctionnel construit au fur et à mesure des séances.

 

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Exemple 2

Chapitre 1 : Se nourrir et se défendre

I. Vivre fixé et absorber ions minéraux et eau

• Observation à l’œil nu d’une zone pilifère puis au microscope.
• Capture d’image puis évaluation du diamètre et de la longueur d’un poil absorbant à l’aide de Mesurim.
• Comparaison avec la surface d’échanges au niveau des poumons d’un homme

Comment cette eau et ces ions minéraux sont-ils apportés à toute la plante ?

II. Vivre fixé et apporter ions minéraux et eau à toute la plante

• Mise en évidence expérimentale de la circulation orientée de la sève brute

III. Vivre fixé et fabriquer des molécules organiques

•    Estimation du rapport Surface d’échange d’une plante / Masse grâce à l’utilisation du logiciel Mesurim.

Comment ces molécules organiques sont-elles apportées à toute la plante ?

IV. Vivre fixé et conduire les molécules organiques à toute la plante

•  Observation d’une coupe longitudinale de tige avant et après coloration spécifique.

Comment la plante se défend-elle et résiste-t-elle aux variations de son milieu ?

V. Vivre fixé et se défendre

• Observation microscopique d’un poil urticant (Urtica dioïca) (protection contre les prédateurs)
• Observation microscopique CT de feuille (cuticule, stomates : (protection contre les agressions du milieu)
• Observation bourgeons/chute des feuilles (protection contre les variations saisonnières)

 

Chapitre 2 : Se reproduire

I. L’organisation d’une fleur

• Dissection florale afin de construire un diagramme floral

II. La mise en place des pièces florales autour de l’axe de la fleur est contrôlée par des gènes

• Étude de mutants.

III. La pollinisation et fécondation

• Travail par groupe sur un exemple de dissémination ou de pollinisation (création d’un diaporama qui sera présenté à l’ensemble de la classe)

A. pollinisation

• Synthèse en classe pour Mettre en place la notion de coévolution.

B. transformation de la fleur en fruit

• Apport à partir d’un document ou support concret.

IV. La dissémination

• Synthèse en classe pour mettre en place la notion de coévolution

 

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Exemple 3

Séance 1 : L’interface sol/air

• Mesure de surface de l’appareil aérien/masse à comparer à une souris.
• Mesure de surface de l’appareil racinaire (logiciel Mesurim)
• Réaliser un dessin d’observation (stomates, cellules chlorophylliennes, poils absorbants)

Supports : Polypode/blé germé / microscope / coupe transversale de feuille (houx)

Séance 2 : Échanges au sein de la plante et mécanismes de défense

• Réalisation de coupes transversales de racine ou tige (atelier)
• Mettre en relation les structures  et mécanismes observés  et  les agresseurs.
• Élaborer un schéma fonctionnel synthétique de l’organisation d’une plante type.

Supports : Échantillons (houx, ronce, bulbe, bourgeon… CT de tige, de racine) + documents

Séance 3 : La dissémination d’une plante fixée.

• Réaliser une dissection florale et un diagramme floral.
• Schématiser le cycle de développement du pois.
• Extraire des informations de document pour mettre en évidence un contrôle de l’organisation florale par les gènes du développement.
• Étudier les relations entre plantes et animal pollinisateur (travail sur des exemples différents puis mise en commun)
• Étudier les modes de dispersion des plantes. (travail sur des exemples différents puis mise en commun)

Supports : Fleur de pois, gousse

 

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Exemple 4

• Conduire une étude morphologique simple d'une plante commune
• Construire une première trame de schéma fonctionnel à compléter avec les études ultérieures.

Comment se nourrir et se protéger sans pouvoir se déplacer ?

Prendre ses aliments dans le sol et les acheminer vers les lieux de la photosynthèse

• Observer des poils absorbants et réaliser/analyser des expériences sur leur rôle.
• Réaliser et observer une coupe anatomique dans une racine.
• Mesurer le diamètre et la longueur d’une racine pour en calculer la surface, et extrapoler le résultat à l’ensemble du système racinaire.

Compléter le schéma fonctionnel avec les notions construites

 Prendre ses aliments dans l’air et préserver ses structures vitales.

• Réaliser une préparation microscopique d’épidermes foliaires (stomates), comptage face supérieure et inférieure, selon cuticule ou pas ; analyse de données sur  le % de fermeture selon les conditions.
• Comparer des surfaces foliaires (feuilles d’ombre/feuilles de lumière) avec Mesurim.
• Expérience pour montrer la toxicité de certaines feuilles (acide prussique du laurier sur insectes, sur levures ? ..)
• Recherche documentaire sur l’adaptation des feuilles.

Compléter le schéma fonctionnel avec les notions construites

 Répartir les nutriments fabriqués par photosynthèse à toute la plante et les gérer pour l’avenir.

• Recherche documentaire : diversité des tiges en rapport avec les milieux, épines.
• Réinvestissement de l’observation du phloème et analyse d’expériences sur son rôle.
• Mise en évidence des réserves amylacées dans les tiges souterraines, rapport avec saisons.

Compléter le schéma fonctionnel avec les notions construites : il doit être achevé

Comment rapprocher les sexes et pérenniser sa descendance sans pouvoir se déplacer ?

Accroche de cette partie - Techniques de l’agriculture bio : obtenir de beaux légumes en favorisant l’accueil des auxiliaires au jardin

• Recherche documentaire et/ou observations d’insectes à la loupe binoculaires : attirance, produits récoltés dans les fleurs, adaptations morphologiques des deux « partenaires ».

Où sont les nectaires ? Où est déposé le pollen ? A quoi sert-il ?

• Réaliser la dissection d'une fleur simple et traduire les observations sous une forme schématique simple (diagramme floral).
• Analyse d’expériences sur les gènes de développement.

Que deviennent les ovules fécondés ?

• Dissection d’un fruit et comparaison avec le pistil de la même espèce.
• Étude de la colonisation d’une île volcanique ou analyse des excréments d’animaux frugivores.

 

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Exemple 5

Séance 1

I. Les caractéristiques de la plante

• Observation de la morphologie d’une plante commune afin de comprendre l’organisation de ses parties aériennes et souterraines et de mettre en évidence des systèmes d’échanges.

A. Organisation de la partie aérienne

B. Organisation de la partie souterraine

C. Systèmes conducteurs

 Séance 2

D. Mécanismes protecteurs

• Observation microscopique de coupe de feuille d’Oyat / étude de documents pour mettre en évidence des mécanismes protecteurs chez les plantes

Bilan : Schéma général de la plante

Séance 3

II. Le mode de reproduction de la plante

A. Organisation de la fleur et modalité de la reproduction

• Dissection fleur et réalisation d’un diagramme floral
• Mise en évidence du contrôle  génétique de l’organisation florale grâce à l’étude de documents
• Compréhension des relations entre une plante et un animal pollinisateur grâce à l’étude de documents (exemple La Hulotte). : Pollinisation-fécondation, Pollinisation par le vent et les animaux.

B. Dissémination des graines

• Observation de différentes  graines / fruits pour comprendre le mode de dissémination des graines
•  Compréhension des mécanismes de transformation de la fleur en fruit grâce à l’étude de document.
• Étude des relations entre une plante et un animal assurant sa dissémination, pour comprendre la notion de coévolution.

 Bilan : organisation et fonction de la fleur / lien avec la vie fixée.