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    TS2 : Thème 1A - Génétique et évolution

    Vendredi 08 septembre 2017

    • „D’une génération à l’autre " La diversité phénotypique des descendants est liée à un brassage des allèles lors de la méiose et de la fécondation.
    • „ Au cours du temps profond " La diversité des êtres vivants et des modes de vie sont le résultat de l’évolution.

    Quelle est l’origine de la diversité des caractères des descendants ?

    I – Les brassages génétiques créent de la diversité génétique

    Dans la sexualité, deux processus cellulaires créent de la diversité génétique : la méiose et la fécondation. Méiose et fécondation interviennent dans le cycle de développement des organismes pluricellulaires.

    Place de la méiose et de la fécondation dans le cycle de développement des animaux diploïdes à cycle monogénétique : exemple de l’Homme

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Définitions :

    • n : nombre haploïde (du grec haploos, simple et eidos, forme) de chromosomes " n correspond à un jeu de chromosomes tous différents. Un exemple chez l’homme : n = 23.
    • 2n : nombre diploïde (du grec diploos, double et eidos, forme) de chromosomes " 2n correspond à deux jeux de chromosomes. Un exemple chez l’homme : 2n = 46 (23 paires de chromosomes homologues). Les chromosomes de chaque paire portent les mêmes gènes.
    • Phase haploïde : phase du développement pendant laquelle les cellules possèdent un seul jeu de chromosomes.
    • Phase diploïde : phase du développement pendant laquelle les cellules possèdent deux jeux de chromosomes.
    • Cellule haploïde : cellule possédant un seul jeu de chromosomes. Tous les chromosomes sont en un seul exemplaire
    • Cellule diploïde : cellule possédant deux jeux de chromosomes. Tous les chromosomes sont en deux exemplaires dits homologues.

             A – La méiose, processus cellulaire créateur de diversité génétique

    La méiose est un processus cellulaire qui génère quatre cellules haploïdes (gamètes) à partir d’une cellule diploïde.

                     1 – Les étapes de la méiose

    Activité - Les étapes de la méiose (les anthères de lys)

    La méiose comporte deux divisions successives inégales à partir d’une cellule diploïde (document)

    Première division de méiose :

    • La prophase : les chromosomes homologues bichromatidiens sont appariés par paires appelées tétrades.
    • La métaphase : les chromosomes homologues bichromatidiens appariés en tétrade s’alignent au centre de la cellule en formant une plaque.
    • L’anaphase : les chromosomes homologues appariés en tétrade se séparent. Chaque chromosome bichromatidien migre vers un des pôles de la cellule. On parle de ségrégation aléatoire des chromosomes.
    • La télophase : les cellules filles se séparent. Les chromosomes bichromatidiens sont en nombre haploïde (la moitié du stock initial) dans chaque cellule fille.

    Deuxième division de méiose :

    • La prophase : les chromosomes bichromatidiens sont condensés et en nombre haploïde.
    • La métaphase : les chromosomes bichromatidiens s’alignent au centre de la cellule.
    • L’anaphase : les chromatides de chaque chromosome se séparent et chacune migre vers un des pôles de la cellule. Ce processus se nomme ségrégation aléatoire des chromatides.
    • La télophase : les cellules filles se séparent. Les chromosomes monochromatidiens se décondensent et l’enveloppe nucléaire se reforme.

    La méiose aboutit donc à quatre cellules haploïdes (gamètes) : chaque cellule haploïde possède n chromosomes à 1 chromatide.

    Vidéo sur la méiose

    Activité - Schématiser la méiose

    gallery/cycle_developpement_homme

    Finir le schéma de la méiose

    Jeudi 14 septembre 2017

    Corrigé du schéma de méiose

    ► Anomalies du nombre de chromosomes : exemple de la trisomie 21

    Les anomalies du nombre de chromosomes ont pour origine :

    • une mauvaise répartition des chromosomes homologues lors de la première division de méiose
    • une mauvaise répartition des chromatides lors de la deuxième division de méiose

    Les anomalies du nombre de chromosomes sont souvent sources de troubles divers et les embryons sont souvent non viables.

                              2 – La méiose crée de nouvelles associations alléliques

    Lors de la méiose, deux brassages des allèles s’effectuent :

    • Le brassage interchromosomique
    • Le brassage intrachromosomique

                                            a - Le brassage interchromosomique

    Activité – Brassage interchromosomique chez Drosophila melanogaster

    Vendredi 15 septembre 2017

    Corrigé du schéma de méiose

    Dans le cas de deux gènes portés par des paires différentes de chromosomes, l’analyse statistique des gamètes d’une F1 hétérozygotes pour les gènes étudiés donne systématiquement quatre génotypes équiprobables (4x25%):

    50% des gamètes de F1 sont de type parental (TP)
    50% des gamètes de F1 sont de type recombiné (TR) par brassage interchromosomique.

    Le brassage interchromosomique s’effectue lors de la première division de méiose. Il correspond à une ségrégation aléatoire des chromosomes créant de nouvelles associations alléliques.

    Exercices :

    Jeudi 21 septembre 2017

                                         b - Le brassage intrachromosomique

    Activité – Brassage intrachromosomique chez Drosophila melanogaster

    Vendredi 22 septembre 2017

    Correction de l'exercice sur les trêfles à cyanure

    Dans le cas de deux gènes portés par la même paire de chromosomes, l’analyse statistique des gamètes d’une F1 hétérozygotes pour les gènes étudiés donne :

    • deux génotypes équiprobables de type parental avec un fort pourcentage
    • deux génotypes équiprobables de type recombiné avec un faible pourcentage.

    Les génotypes de type recombiné sont dus à un brassage intrachromosomique lors de la première division de méiose créant de nouvelles associations alléliques. Un brassage intrachromosomique est le résultat d’un échange réciproque de morceaux de chromatides entre chromosomes homologues (crossing over) lors de la première division de méiose.

    Remarque : dans le cas d'un exercice demandant de démontrer que 2 gènes sont liés (sur la même paire de chromosomes) ou non liés (sur deux paires de chromosomes différents), il faut prendre l'hypothèse que les  gènes sont non liés. Les résultats théoriques attendus en F2 sont 4x25 %. Si les résultats réels sont également de 4x25 % alors l'hypothèse est validée et les 2 gènes sont non liés. Si les résultats réels sont différents des 4x25 % alors l'hypothèse est invalidée et les 2 gènes sont liés.

                  B – La fécondation amplifie les brassages génétiques de la méiose

    Exemple n°1 : soit le croisement de deux individus hétérozygotes :

    A1B1//A2B2  C1//C2  X  A3B3//A4B4  C3//C4

    Combien de zygotes différents peut-on obtenir ?

    Exemple n°2 : espèce humaine 2n = 46 → Quel est le nombre de zygotes possibles ?

    ► La fécondation par la rencontre aléatoire des gamètes mâles et femelles crée des zygotes ayant une combinaison unique d’allèles. Seule une fraction de ces zygotes est viable et se développe.

    Exercice : des rats des villes et des rats des champs - Correction

    Exercice : Assistance en génétique

    Revoir méiose et fécondation et les brassages : contrôle de cours le vendredi 29 septembre

    Jeudi 28 septembre 2017

                C – Les duplications géniques au cours de la méiose : une source de diversification du vivant

    Activité – Les duplications géniques : un mécanisme de diversité génétique

    Objectifs :

    • Se familiariser avec la présentation des sujets d’évaluation des capacités expérimentales
    • Comprendre comment apparaît une famille multigénique au cours du temps
    • Utiliser le logiciel ANAGENE afin de comparer des séquences nucléotidiques
    • Comprendre que des anomalies de méiose (crossing-over anormal) peuvent être à l’origine d’une diversification du génotype au cours du temps

    ► La duplication d’un gène s’effectue lors d’un crossing-over décalé entre deux chromosomes homologues appariés en tétrade. L’échange entre chromosomes homologues est non réciproque : un des deux chromosomes récupère un gène en plus, l’autre le perd.

    Les mutations aléatoires des duplicatas des gènes au cours du temps permettent la création de nouveaux gènes à partir d’un gène ancestral et contribue à augmenter la diversité génétique des êtres vivants.

    NB : « Ces dernières années, les analyses de génomes entiers ont montré qu'un peu plus de 15 % des gènes sont dupliqués chez l'homme, et 26 % chez la levure ! De plus, si l'on considère ces gènes dupliqués, on s'aperçoit que beaucoup dérivent d'un même gène initial ayant subi de multiples duplications, et appartiennent donc à une famille de gènes. En effet, l'étude des génomes l'atteste, 30 % des gènes dupliqués font partie d'une famille de gènes chez la levure Saccharomyces cerevisiae, 38 % chez l'homme, 40 % chez la drosophile, 48 % chez le nématode Caenorhabditis elegans et 60 % chez la plante Arabidopsis thaliana. » La Recherche 

    Revoir méiose et fécondation et les brassages : contrôle de cours le vendredi 29 septembre

    Vendredi 29 septembre 2017

    DS

    II – Des processus de diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité

     

     

     

     

                     A – Quelques exemples de processus de diversification des êtres vivants

    Activité – Exemples de diversification des êtres vivants - Schéma à compléter pour le vendredi 13 octobre : ici

    (Laisser quelques lignes)

     

     

                     B – La sélection naturelle et/ou la dérive génétique contribuent à la biodiversité

    ► La sélection naturelle

    Exemple n°1 : les populations de moustiques et les insecticides organophosphorés.

    Exemple n°2 : le maintien d’un allèle morbide dans une population.

    gallery/intro_biodiversite

    Jeudi 05 octobre 2017

    Exemple n°2 : le maintien d’un allèle morbide dans une population.

    La sélection naturelle passe par une survie différentielle des descendants dans une population soumise à une pression sélective (prédateur, modification d’un paramètre écologique, compétition trophique…) : dans un milieu donné, les variants phénotypiques qui ont le plus de descendants se multiplient. On observe alors une modification de la population en faveur du variant avantagé.

     

     

     

     

     

     

     

     

    La dérive génétique

    Activité – Les lions du cratère de Ngorongoro

    gallery/selection_naturelle_schema
    gallery/effet_fondateur1

    Vendredi 06 octobre 2017

    Correction DS

    La dérive génétique (suite)

    Activité – Les lions du cratère de Ngorongoro

    La dérive génétique est une variation aléatoire de la fréquence des allèles au cours du temps dans une population. Elle est une conséquence de la reproduction sexuée, qui transmet certains allèles seulement aux descendants. La dérive génétique est plus marquée lorsque l’effectif de la population est faible : elle conduit à la disparition de certains allèles et à isoler génétiquement certaines populations d’une espèce.

    Effet fondateur : voir schéma ci-contre.

     

     

     

    BILAN sur l’évolution et la biodiversité

    L’évolution est la transformation des populations qui résulte des différences de survie (survie différentielle) des descendants et de leur nombre. La biodiversité est le résultat de la sélection naturelle et/ou de la dérive

                  C – La biodiversité et la notion d’espèce

    La biodiversité correspond à :

    • une diversité génétique.
    • une diversité des espèces.
    • une diversité des écosystèmes.

    La diversité du vivant est donc en partie décrite comme une accumulation d’espèces à un moment donné.

    „ Qu’est-ce qu’une espèce ?

    Deux définitions utilisées depuis longtemps :

    • Définition typologique :

     

    Une espèce peut être définie par des critères phénotypiques (morphologiques) par comparaison avec un individu de référence conservé en muséum et qui a servi à décrire l’espèce, c’est le type d’où le nom d’espèce typologique.

     

      • Facilement utilisable sur le terrain
      • Utilisable pour les espèces passées
      • Problème de la variation des phénotypes : dimorphisme sexuel, écotypes…
      • Problème des espèces dites jumelles
      • N’explique pas comment chaque espèce reste distincte des autres

    " Définition fixiste : Karl von Linné (1707-1778)

    • Définition biologique :
      • John Ray (1627-1705) : Une espèce est l'ensemble de tous les variants qui sont potentiellement les rejetons des mêmes parents.
      • Buffon (1707-1788) : Une espèce est une succession constante d'individus similaires qui peuvent se reproduire ensemble.
      • Ernst Mayr (1904-2005) : définition de 1942 : Les espèces sont des groupes de populations dont les membres peuvent se croiser entre eux et qui sont reproductivement isolés d'autres groupes.

    Une espèce peut être définie par des critères d’interfécondité.

    • Test d’interfécondité difficile à pratiquer et impossible dans le cas d’espèces fossiles
    • Existence d’hybridation entre espèces différentes
    • Organismes à reproduction asexuée : procaryotes, certains protistes, certains Mycètes, certains végétaux (bananier) et quelques animaux (certains lézards comme Cnemidophorus uniparens)
    • Conjugaison (échange de matériel génétique) chez les bactéries (différents de la reproduction sexuée où chaque parent à un apport génétique « identique » au sein d’une descendance)

    ► Comment définir la notion d’espèce actuellement ?

    La spéciation : processus de formation d’une espèce.

    Activité - Deux exemples de spéciations

    DS vendredi 13 octobre : exercice de type bac sur des croisements.

    Pour réviser : exercice 1 et exercice 2

    Lundi 09 octobre 2017

    ► Comment définir la notion d’espèce actuellement ?

    La spéciation : processus de formation d’une espèce.

    Activité - Deux exemples de spéciations (suite)

    • L'exemple du pizzly montre le cas d'une spéciation non aboutie : A partir d'une population ancestrale d'ours il y a 10000 ans, des groupes d'ours ont migré vers le nord du Canada : les variants les mieux adaptés au climat polaire ont pu coloniser la banquise. Au cours des générations le phénotype "Ours polaire" est apparu le mieux adapté au climat froid. Actuellement ours polaire et grizzly à la faveur du réchauffement climatique se retrouvent en partie sur le même territoire (les ours polaires sans la banquise où ils chassent habituellement, se retrouvent obligés de descendre vers le sud pour trouver de la nourriture) et peuvent encore se reproduire.
    • Au cours d’un mouvement migratoire vers de nouveaux territoires à coloniser, une population rencontre un milieu inhospitalier qu’elle ne peut occuper. Cette population se scinde en deux branches migratoires, chacune contournant l’obstacle par un chemin différent. Les têtes de chacune de ces deux branches s’éloignant progressivement, les échanges génétiques entre elles se ralentissent progressivement au cours du temps. Ainsi, quand ces branches se rencontreront de nouveau, une fois qu’elles auront dépassé l’obstacle, leur populations ne seront plus interfécondes et constitueront alors concrètement deux espèces distinctes. L’originalité de ce processus de spéciation est que les populations constituant ces deux branches migratoires constituent un anneau continu de populations ceinturant l’obstacle géographique, divergeant insensiblement génétiquement les unes des autres par sélection naturelle ou dérive génétique, tout en restant de proche en proche interfécondes, sauf aux deux extrémités de l’anneau ou la spéciation devient effective -> anneau de spéciation

    BILAN sur la notion d’espèce

     

    • Une espèce peut être considérée comme une population d’individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations.
    • Une population identifiée comme constituant une espèce n’est donc définie que durant un laps de temps fini.
    • Une espèce est une réalité statistique définie collectivement par la communauté scientifique.

     

    Une espèce est définie par une communauté d'ascendance (filiation). A l’intérieur d’une espèce, les relations sont de type réseau (reproduction et échange de matériel génétique : continuum de flux généalogique), tandis qu’entre espèces, les relations vont former des branches distinctes (un arbre). La raison en est simple : si une barrière empêche des individus d’échanger leurs gènes, le principe de divergence va aboutir tôt ou tard à ce que les individus ne se reconnaîtront plus comme partenaires sexuels, jusqu’à l’interstérilité, voire directement à une interstérilité. Une espèce est donc définie comme un continuum généalogique, c’est-à-dire un internoeud sur un arbre généalogique théorique : d'une rupture dans le flux généalogique jusqu’à la rupture suivante. Au sein de ce continuum, tout individu est interfécond avec les autres et  peut potentiellement donner une descendance fertile.

     Pour aller plus loin : spéciation allopatrique et spéciation sympatrique

     

     

    DS vendredi 13 octobre : exercice de type bac sur des croisements.

    Pour réviser : exercice 1 et exercice 2

    Correction : correction exo 1 - corection exo 2

    Vendredi 13 octobre 2017

    DS

    III – Un regard scientifique sur l’évolution de l’Homme

    Place de l’Homme dans l’évolution des primates

     

    Arbre phylogénétique des primates actuels

     

                A – Les chimpanzés, nos plus proches parents : Pan troglodytes et Pan paniscus

    Le propre de l’Homme ?

    Les études récentes du comportement (éthologie) des grands singes dans leur milieu ont permis de mieux connaître ces primates.

    Diaporama : le propre de l’Homme ?

    Jeudi 19 octobre 2017

    ► Quelques caractères dérivés humains :

     

    Activité – Quelques caractères dérivés humains : comparaison entre le chimpanzé et l’homme : document, tableau rempli

     

    Vendredi 20 octobre 2017

    ► Comparaison des caryotypes et des génomes de l’Homme et du Chimpanzé : document

    http://edu.mnhn.fr/mod/page/view.php?id=365

     

    BILAN  : document sur le dernier ancêtre commun à l'Homme et au Chimpanzé : ici

     

    B – Phylogénie du genre Homo

    Activité – Un arbre phylogénétique du genre Homo

    La construction précise de l'arbre phylogénétique du genre Homo est controversée dans le détail.

    Parmi les primates, le genre Homo se distingue par un ensemble de caractères anatomiques révélés par l’analyse des squelettes. Il s’agit principalement :

    • d’une bipédie impliquant l’ensemble du squelette,
    • d’un volume cérébral important.

    L’augmentation du volume cérébral est à mettre en relation avec la capacité :

    • à fabriquer des outils complexes,
    • à transmettre les savoir-faire au cours des générations permettant ainsi le perfectionnement des techniques.

    Ceci suppose des capacités de communication dont le langage articulé témoigne. Ces capacités ont également permis les progrès de la socialisation car, outre la fabrication d’outils puis la maîtrise du feu, on voit apparaître progressivement des rites funéraires puis des activités artistiques.


    Pour aller plus loin : document sur quelques espèces dans le genre Homo

    DS vendredi 10 novembre sur le II - B

    Jeudi 09 novembre 2017

    Absent

    Vendredi 10 novembre 2017

    DS

     

    Correction du DS de génétique : ici

     

    Exercices sur l'évolution de la lignée humaine : exo 1, exo 2 (correction à venir)

     

    gallery/feuille_01
    gallery/stomat_ctfeuille-545x397

    Vendredi 17 novembre 2017

    IV – Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l’évolution : l’exemple de la vie fixée chez les plantes à fleurs (les angiospermes)

    ► Problématique :

    • Les plantes à fleurs sont fixées au sol. Tout déplacement étant impossible, les plantes doivent affronter :
      • toutes les variations physico-chimiques qui peuvent les altérer (saisons, climats)
      • l’appétit des herbivores,
      • le parasitisme.
    • Les plantes doivent également se perpétuer :
      • faire se rencontrer entre elles leurs cellules reproductrices (sans pour autant aller physiquement à la rencontre l'une de l'autre),
      • disséminer les graines,
      • constituer des réserves pour passer l’hiver.

    Elles puisent leurs ressources dans deux milieux, l'air et le sol, où les contraintes physico-chimiques sont différentes.

    L’organisation fonctionnelle des Angiospermes est le résultat de l'évolution, du tri fait par l'environnement parmi les multiples innovations génétiques apparues au cours des temps. Parmi toutes les caractéristiques des Angiospermes, seules deux facettes seront explorées :

    • ce qui permet aux plantes de survivre à un endroit.
    • ce qui leur permet de se reproduire.

                A – Les systèmes d’interaction de la plante avec son environnement

     

                               1) Anatomie d’une plante commune : document " Anatomie d’une plante commune

                               2) La feuille : une structure spécialisée dans la photosynthèse

     

    Activité - La feuille, une structure spécialisée dans la photosynthèse (cf. TP de jeudi 23 novembre)

     

    La feuille : appendice latéral de la tige sur laquelle elle s'insère au niveau d'un nœud.

    La feuille simple se compose d'un pétiole et d'un limbe de forme aplatie " captation optimale de la lumière

    La structure interne comprend :

    • Un épiderme supérieur de protection.
    • Un parenchyme palissadique et un parenchyme lacuneux constitués de cellules chlorophylliennes effectuant la photosynthèse.

    La lumière est emmenée vers l’intérieur de la feuille par les cellules en forme de tube du parenchyme

    palissadique : c’est l’effet fibre optique. La fine pellicule d’eau qui tapisse les lacunes du parenchyme lacuneux

    reflète la lumière vers les cellules chlorophylliennes : c’est l’effet miroir.

    • Un épiderme inférieur de protection avec des stomates : à travers les stomates, le CO2, l’O2 et l’H2O peuvent transiter entre l’atmosphère et l’atmosphère interne du parenchyme lacuneux.

    Les stomates : 

    Structures composées de deux cellules chlorophylliennes (qui contiennent des chloroplastes) : les cellules stomatiques, bordant un orifice appelé ostiole. La majorité des stomates est située à la face inférieure des feuilles.

    L'ostiole peut être ouvert selon la température, le degré d'humidité ou encore la lumière, grâce au gonflement des deux cellules stomatiques. Les stomates sont habituellement fermés pendant les heures chaudes et sèches du jour. Ils s'ouvrent le matin, le soir et la nuit. Les stomates sont les structures par lesquelles transitent le CO2 et l’O2 ainsi que la vapeur d’eau.

    Vendredi 25 novembre 2017

    Correction DS

                                        3) La racine : une structure multifonction 

    Généralement partie souterraine de la plante, la racine se développe dans un milieu obscur et fermé. Elle est spécialisée dans :

    • l'absorption de l'eau et des substances minérales grâce aux poils absorbants,
    • la conduction des sèves,
    • la fixation de la plante.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Rôle des mycorhizes :

     

    La plupart des plantes (surtout les arbres) forment des symbioses avec des champignons.

    Ces champignons forment des mycorhizes (du grec «mukês» pour champignon et «rhiza» pour racine).

    Le champignon entoure d’un épais tissu de filaments (appelé le mycélium) l’extrémité des radicelles.

    Lors de cette symbiose, il y a un échange réciproque entre le champignon et la plante : le champignon

    permet d’augmenter la zone de prélèvement d’eau et d’ions pour la plante et la plante fournit une

    partie des molécules organiques fabriquées lors de la photosynthèse.

    Pour aller plus loin (hors programme) :

    Il existe deux types de mycorhizes :

    • les ectomycorhizes
    • les endomycorhizes

     

     

                                 4) Les systèmes conducteurs de sève

    Aérienne ou souterraine, dressée ou rampante, la tige est constituée d'une succession de nœuds et d'entre-nœuds. Elle porte les feuilles, lieux de la photosynthèse, et les organes reproducteurs (fleurs,  fruits et graines). Elle est également le lieu de transit de la sève brute et de la sève élaborée vers d'autres organes.

    Le xylème :

    Le xylème est le tissu conducteur de la sève brute : il est constitué de cellules mortes formant les vaisseaux du bois. La paroi des vaisseaux du xylème est imprégnée d'une substance rigide et imperméable : la lignine.

     

    L'eau et les sels minéraux pénètrent dans la plante par les poils absorbants des racines et circulent dans les vaisseaux du xylème sous forme de sève brute. La sève brute, ainsi formée, ne contient que des sels minéraux et de l'eau.

     

    La montée de la sève brute s’effectue essentiellement par évapotranspiration au niveau des feuilles. La sève brute monte dans la racine, puis dans la tige, jusqu'aux feuilles et à tous les organes aériens. La sève brute circulant par le xylème arrive au niveau des feuilles par les nervures. Elle irrigue les cellules de la feuille et passe pour une bonne part sous forme de vapeur d'eau dans les espaces situées entre les grosses cellules du parenchyme de la feuille (lacunes aérifères). La vapeur d'eau sort par les stomates (évapotranspiration).

     

     

    Le phloème :

     

    Le phloème est le tissu conducteur de la sève élaborée. Il est constitué de cellules vivantes formant des tubes criblés. La paroi des tubes criblés est riche en cellulose.

     

    Les substances organiques synthétisées par la cellule chlorophyllienne passent dans la sève élaborée. La sève élaborée contient de l'eau, des sels minéraux mais aussi de nombreuses substances organiques nutritives (du saccharose principalement mais aussi des vitamines, des acides aminés...) ou informatives (hormones...).

     

    Le phloème est situé au voisinage du xylème et forme des faisceaux conducteurs aussi bien dans les tiges (et les nervures de feuilles) que dans les racines.

     

    La circulation de la sève élaborée est plus lente que celle de la sève brute : quelques millimètres à l'heure par opposition à quelques centimètres à l'heure. Elle se fait aussi bien du bas de la plante vers le haut (circulation ascendante, comme pour la sève brute) que dans le sens inverse (circulation descendante). La sève élaborée distribue les produits de la photosynthèse à toutes les cellules non chlorophylliennes mais transporte aussi des informations assurant ainsi des échanges entre toutes les cellules de la plante plus rapides que ceux réalisés par les espaces situés entre les cellules.

     

    gallery/racines
    gallery/ct_racine_schema_cours
    gallery/symbiose
    gallery/schema-coupe-mycorhizes

    Apporter la blouse jeudi 31 novembre.

    Vendredi 01 décembre 2017

    Schéma du fonctionnement d'une plante type

     

     

     

     

     

              B – Quelques structures et mécanismes adaptatifs…

    de défense contre les prédateurs : insectes, herbivores…

    liés aux conditions difficiles de certains milieux : climat froid, climat aride, bord de mer, altitude, milieu aquatique…

    liés aux variations saisonnières : froid de l’hiver, chaleur de l’été…

     

               C – Modalités de reproduction des plantes à fleurs liées à la vie fixée

    La fleur est l’organe permettant aux gamètes de se rapprocher et de former un zygote se développant en embryon.

                           

                                   1 - Mise en place du plan d’organisation d’une fleur

     

    L’organisation des pièces florales respecte toujours un schéma en couronnes concentriques formant 4 verticilles.

    „ Schéma d’une fleur type

     

     

     

     

     

     

     

    De l’extérieur vers l’intérieur, la fleur se compose :

    • D’un périanthe :
      • le calice : ensemble des sépales (constitue le verticille 1)
      • la corolle : ensemble des pétales (constitue le verticille 2)
    • D’un androcée (constitue le verticille 3) :
      • L’androcée est constitué de l’ensemble des étamines : chaque étamine est constituée d’un filet et d’une anthère (production des grains de pollen).
    • Du gynécée ou pistil (constitue le verticille 4) :
      • Le pistil est constitué d’un ou plusieurs carpelles : un carpelle est constitué d’une partie renflée (l’ovaire) contenant un ovule. L’ovaire est surmonté d’une tige fine

    Voir TP jeudi 07 décembre

     

    Les gènes intervenant dans la mise en place de l’organisation des quatre verticilles (laisser une demie page)

     

    Voir TP jeudi 07 décembre - Correction

    Schéma : représentation la plus courante du modèle ABC >

     

    Chacune des trois boîtes représente le domaine d'expression et d'action des gènes de classe A, B et C dans les différents verticilles de la fleur.

    • L'expression des gènes de classe A seuls, dans le verticille 1, aboutit au développement des sépales.
    • L'expression simultanée des gènes de classe A et B dans le verticille 2, aboutit au développement des pétales.
    • L'expression simultanée des gènes de classe B et C dans le verticille 3, aboutit au développement des étamines.
    • L'expression de gènes de classe C seuls, dans le verticille 4, aboutit au développement des carpelles.

    Enfin, selon le modèle ABC, les fonctions A et C sont antagonistes. Chez les mutants de classe A, la fonction C s'étend à l'ensemble des verticilles et vice versa.

    Remarque : Contrairement à ce que l'on observe chez les animaux pour les gènes homéotiques à homéodomaine, les gènes homéotiques des plantes ne présentent pas un positionnement particulier au sein du génome. Par ailleurs, il existe de très nombreux facteurs de transcription à boîte MADS chez les végétaux. Ils forment une famille multigénique complexe (107 gènes de cette famille au sein du génome d'Arabidopsis thaliana ; Parenicova et al., 2003).

                        2 -  Se reproduire en étant fixé

                                        a – La formation d’un fruit contenant les graines

     

    Activité – De la fleur au fruit

     

    gallery/schema_bilan_fct_plante_tableau

    A faire pour avant les vacances de Noël :

    suivre le lien

    gallery/schema_fleur_type_cours
    gallery/abc

    Vendredi 08 décembre 2017

    b – Les mécanismes de pollinisation et de dispersion des graines : des histoires de coévolution

     

    Coévolution : ensemble des transformations coordonnées et progressives de deux espèces en étroite interaction au cours du temps.

     

    Cette coévolution peut se voir dans certains mécanismes de pollinisation.

    Pollinisation

    Document

    L'autofécondation est rare chez les êtres vivants. L'existence de partenaires mâles et femelles permet d'obtenir le brassage génétique nécessaire à la variabilité au sein d'une espèce.  Chez les plantes à fleurs, leur immobilité leur interdit une recherche active d'un partenaire complémentaire. De plus, 90% des plantes à fleurs sont bisexuées.

    Dans le cas d’une fécondation croisée, les plantes étant fixées, la pollinisation nécessite un vecteur pour transporter le pollen à distance :

    • le vent (pollinisation anémophile) pour 12% des plantes (essentiellement les graminées) : les grains de pollen sont nombreux, de petite taille et lisse.
    • les animaux (pollinisation zoophile) pour 82% des plantes à fleurs, cultivées ou non : les grains de pollen sont assez gros et ornementés ce qui facilite leur adhésion aux corps des animaux (insectes par exemple).

    Coévolution et pollinisation :

    De nombreux insectes, quelques mammifères comme les chauves-souris et certains oiseaux se nourrissent du nectar des fleurs.

    Les plantes ont des méthodes pour attirer les pollinisateurs extrêmement variées :

    • des signaux visuels : corolles colorées, présence de marques attirant les insectes vers le cœur de la fleur (UV), mimétisme (leurres sexuels)...
    • des substances chimiques : émission de substances volatiles odorantes
    • des signaux trophiques : substances sucrées (nectar)

    Il y a coévolution entre plantes pollinisées et pollinisateurs (insectes le plus souvent) quand il y a évolution conjointe de l'organisation de la fleur avec les organes des pollinisateurs permettant de repérer les fleurs et d'y récupérer les substances nutritives. L'avantage sélectectif est pour la plante un reproduction plus efficace et pour l'insecte l'accès à de la nourriture.

    Divers exemples :

    • Le bec des Colibris et les fleurs visitées
    • Blastophaga psenes et Ficus carica
    • Les chauves-souris butineuses
    • Apis melifera et Ophrys apifera
    • Les osmophores
    • Les pollinies des Orchidées et les hyménoptères
    • Les couleurs des fleurs et les pollinisateurs
    • La fleur de sauge
    • Les nectaires et la forme des fleurs
    • Les odeurs des fleurs

    Dispersion des graines

    Les graines contenues dans les fruits germent et donnent naissances à de nouveaux individus. La probabilité de survie des nouvelles plantules dépend en grande partie de leur éloignement par rapport à la plante-mère : exemple d’un arbre.

     

    Les différentes modalités de dispersion des graines :

    • le vent (anémochorie) : graines petites et légères et souvent pourvues de structures portantes (pissenlit, érable...)
    • l’eau (hydrochorie) : lotus.
    • les animaux (endozoochorie / épizoochorie / myrmécochorie)

    Les graines dispersées par les animaux sont souvent contenus dans des fruits charnus, colorés et riches en sucre (ce qui attire les animaux). Les animaux les consomment et rejettent les graines dans leurs régurgitations ou leurs excréments. On peut parler de coévolution.

    D'autres graines sont contenues dans des fruits munis de crochets qui adhèrent au pelage des animaux.

    Dans les deux cas, les graines sont dispersées loin de la plante mère ce qui augmente la probabiblité de survie et augmente la colonisation du milieu.

    Exercices n°1, n°2, n°3

    FIN

    gallery/dispersion_graines