Les cellules spécialisées

L'organisme pluricellulaire, un ensemble de cellules spécialisées

Comment régler un microscope ?

Quelle est l'origine de la spécialisation des fonctions chez un organisme pluricellulaire ?

Travail à la maison

Introduction

• Les fonctions biologiques

Mots clefs et définitions

01

Introduction

Caractériser les échelles du vivant

Explore librement les échelles de l'Univers

Explore les différentes échelles d'organisation du vivant et calcule la taille d'une cellule.

02

Correction

Documents de l'activité

Exercice interactif

Bilan

FORMe et contenu des cellules spécialisées

03

L'ADN, une molécule dont la structure porte une information

Compare la forme et le contenu de cellules spécialisées.

Correction de l'activité

Bilan à améliorer

Vidéo sur l'ADN

11

Identifie ce qui, dans la stucture de la molécule d'ADN, code une information.

Correction

Le métabolisme des cellules

Bilan

Correction

04

On cherche à montrer que, chez un végétal, les cellules spécialisées de feuille et de racine ont des métabolismes distincts.

Méthode pour réaliser un dessin d'observation

Consignes

ADN et cellules spécialisées

08

Identifie comment l'ADN est à l'origine de la spécialisation des cellules.

Origine de la pigmentation de la peau

Bilan

Documents de l'activité

Etudie une réaction chimique produisant la mélanine

Consignes

Teste tes connaissances sur le chapitre 4

Consignes

Correction

Vocabulaire : cellule spécialisée, tissu, organe, fonction, organite, noyau, chloroplaste, mitochondrie, cytoplasme, membrane plasmique, matrice extracellulaire, métabolisme, photosynthèse, respiration cellulaire

Correction de l'évaluation

Activité 08 : Origine de la pigmentation de la peau

De nombreuses réactions biochimiques se déroulent dans une cellule : elles constituent le métabolisme. Une voie métabolique est une succession de réactions qui transforment un réactif en un produit final.Problème : Est-ce que la tyrosinase est responsable de la pigmentation de la peau ?

Stratégie :

Activité 08 : l'origine de la pigmentation de la peau

En présence de tyrosinase uniquement, la tyrosine se transforme en mélanine. La tyrosinase est donc responsable de la pigmentation de la peau. On peut supposer que chez le tigre blanc, la tyrosinase est inactive car sa séquence doit être différente de celle du tigre orange et noir.

Photographie des résultats avant la réaction et après 30 min

BILAN : Pour suivre une réaction du métabolisme, on doit voir que la quantité de réactif diminue ou que la quantité de produit augmente.Pour produire leur matière organique, les cellules échangent de la matière et de l’énergie avec leur environnement :- le métabolisme est autotrophe quand les réactifs sont uniquement de la matière minérale.- le métabolisme est hétérotrophe quand les réactifs comportent de la matière organique, et éventuellement de la matière minérale.Le métabolisme dépend de l’équipement spécialisé de chaque cellule en organites ou en enzymes (codées par des gènes).

Correction

Activité : Forme et contenu des cellules spécialisées (CORRECTION)

Les cellules spécialisées diffèrent par leur forme et leur contenu, en lien avec leur fonction. Ex : Présence d'amyloplastes dans les cellules de pomme de terre impliquées dans les réserves ; présence de chloroplastes dans les cellules de feuilles de mousse ; présence d'une vacuole colorée dans les cellules d'épiderme d'oignon.

Mots clefs et définitions

cellule spécialisée tissu organe fonction organite noyau chloroplaste mitochondrie cytoplasme membrane plasmique matrice extracellulaire métabolisme photosynthèse respiration cellulaire

Introduction

Chez les organismes unicellulaires, toutes les fonctions sont assurées par une seule cellule. Chez les organismes pluricellulaires, les organes sont constitués de cellules spécialisées, et assurant des fonctions particulières. Exemples : - Feuilles (nutrition), épines (défense), fleur (reproduction) - Intestin (nutrition), peau (défense), utérus (reproduction)

Cette spécialisation se met en place au cours du développement, à partir d’une cellule-œuf contenant la totalité des informations génétiques pour former un organisme entier.Problématique : Quelle est l’origine de la spécialisation des fonctions chez un organisme pluricellulaire ?

Activité 05 : L'ADN, une molécule dont la structure porte une information (CORRECTION)

Deux molécules d’ADN codant des informations différentes ont des points communs : la composition en atomes est identique ; les deux molécules comportent une structure double brin et une forme en hélice ; les nucléotides sont les mêmes (A, T, C et G) ; les nucléotides qui se font face sont associés par paires, A avec T et C avec G.Elles comportent aussi des différences : la forme d’une des molécules est un peu tordue alors que l’autre est linéaire. La différence majeure réside dans la séquence des nucléotides le long d’un brin : l’ordre est très différent entre les 2 molécules. On peut donc en déduire que l’information à l’origine de chaque caractère est probablement codée par la séquence en nucléotides le long des brins de l’ADN.

Activité 06 : ADN et cellules spécialisées (CORRECTION)

Problème : Comment l'information génétique permet-elle la production de cellules diversifiées et spécialisées dans une fonction ? Hypothèse : Chaque cellule spécialisée possède une information génétique (avec une séquence) qui lui est propre. Test de l'hypothèse : A partir de l'information génétique contenue dans une cellule spécialisée d'oreille, il est possible de reconstituer un individu entier (chiot). Or, si l'hypothèse était vraie, l'information génétique d'une cellule d'oreille ne devrait permettre de produire qu'une cellule d'oreille. Comme ce n'est pas le cas, l'hypothèse est rejetée : toutes les cellules spécialisées possèdent la totalité des informations génétiques pour former un individu. Conclusion : L'information génétique est identique dans toutes les cellules d'un organisme. La spécialisation des cellules est le résultat de l'expression du patrimoine génétique : dans chaque cellule spécialisée, seulement une partie des gènes est active, et l'autre partie inactive.

Activité 05 : L'ADN, une molécule qui porte une information

Un gène est un fragment d'ADN codant une information à l'origine des caractères, tels que la fonction des organes. La molécule d'ADN est caractérisée par :

• sa composition en atomes : C, H, O, N, P
• sa structure "double brins", enroulés l'un autour de l'autre en hélice.
• l'enchaînement de nucléotides le long de chaque brin. Chaque nucléotide possède un "squelette commun" et une "base variable". Il en existe 4 : A (Adénine), T (Thymine), C (Cytosine), G (Guanine)

Remarque : un moyen mnémotechnique pour se rappeler des 4 nucléotides : "Attention Tu Coules Germaine !"

• la complémentarité des nucléotides entre les 2 brins
• la séquence, c'est-à-dire l'ordre des nucléotides le long d'un brin.

Problème : Qu'est-ce qui, dans la structure de la molécule d'ADN porte une information ?

Travail à la maison

-> Choisis un niveau de difficulté DEBUTANT ou EXPERT.

NIVEAU 1 : DEBUTANT 1) A partir des résultats fournis sur PRONOTE ("travail à faire"), rédige dans le cahier la comparaison entre les 2 molécules d'ADN codant des informations différentes pour répondre à la question "Qu'est-ce qui, dans la structure de la molécule d'ADN, porte une information ?"

Compétences : 1.4 Observer des résultats : décrire la structure de la molécule d'ADN 1.5 Interpréter pour identifier ce qui, dans la structure moléculaire de l'ADN, porte l'information.

NIVEAU 2 : EXPERT 1) A partir des ressources sur PRONOTE (protocole + fichiers de molécules) et du logiciel en ligne Libmol.org, visualise la structure moléculaire des 2 fragments d'ADN, en réglant les paramètres d'affichage.2) A partir des résultats que tu as obtenus, rédige dans le cahier la comparaison des 2 molécules d'ADN codant des informations différentes pour répondre à la question "Qu'est-ce qui, dans la structure de la molécule d'ADN, porte une information ?"

Compétences : 3.2 Exploiter les fonctionnalités d'un logiciel pour mettre en évidence la structure de 2 fragments d'ADN codant des informations différentes 1.4 Observer des résultats : décrire la structure de la molécule d'ADN 1.5 Interpréter pour identifier ce qui, dans la structure moléculaire de l'ADN, porte l'information.

Activité 06 : ADN et cellules spécialisées

Les cellules d’un organisme pluricellulaire contiennent chacune, sous forme d’ADN, de l’information génétique.Problème : Comment l’information génétique permet-elle la formation de cellules diversifiées et spécialisées dans une fonction ?

Consignes : 1) Recopie le titre de l’activité et le problème dans ton cahier. 2) Formule une hypothèse pour expliquer comment l’information génétique peut former des cellules différentes. 3) En étudiant l’ensemble des documents, vérifie si ton hypothèse est validée. Aides : - Montre que toutes les cellules d’un individu possèdent les mêmes informations génétiques. - Montre que les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de leur ADN

Clique sur les documents pour les agrandir

Document 2

Document 3

Document 1

Bilan

Les organismes pluricellulaires animaux ou végétaux sont constitués d’organes, eux-mêmes composés de tissus, composés de cellules, contenant des organites (mitochondries, chloroplastes…) Ces derniers sont constitués de molécules, des assemblages d’atomes.

Bilan

Les cellules d’épiderme de poivron sont riches en chromoplastes (grains orange contenant des pigments), mais dépourvus de chloroplastes (grains verts). Dans une feuille, c’est l’inverse. Les chromoplastes rendent les fruits plus attractifs aux consommateurs, alors que les chloroplastes captent la lumière pour réaliser des réactions chimiques. Ainsi, chez un organisme pluricellulaire, les cellules spécialisées possèdent une forme, une structure, et un équipement en organites qui les caractérise. Cela leur permet d’assurer leur fonction.

Introduction

• Les différents niveaux d'organisation du vivant

Un organisme pluricellulaire (= composé de plusieurs cellules) animal ou végétal est composé d'organes, eux-mêmes composés de tissus constitués de cellules entourées par une matrice. Les cellules contiennent des organites, composés de molécules formées d'atomes.

• Les fonctions biologiques spécialisées

Un organisme pluricellulaire provient d'une cellule-oeuf unique, contenant la totalité des informations génétiques dans la molécule d'ADN. Au cours du développement, les organes se spécialisent dans une fonction biologique.

Infographie "Les échelles du vivant" (clique pour agrandir)

Source : Sciences et avenirr

Problématique : Quelle est l'origine de la spécialisation des fonctions?