ACTIVITE : Microscopie et la Théorie Cellulaire

Activité A5 : Présenter un exposé oral de 5 minutes, s'appuyant sur un diaporama de 4 à 5 diapos, et construit à partir d'une analyse de documents imposés et/ou construits.

Critères de réussite de l’exposé oral :

- J’ai formulé une problématique.

- J’ai utilisé seulement mes documents construits (tableau/frise) et des extraits des documents imposés mais pas de documents internet.

- J’ai défini les termes du cours et respecté les notions scientifiques :

Le bilan du cours : voir Cours ici

- J’ai répondu à ma problématique (objectif 1, 2, 3 ou 4).

- J’ai construit un schéma-bilan (présentée sur la dernière diapo) en respectant la méthode :

Fiche méthode :

https://svtolycee.blogspot.com/2021/02/notions-1-relire-le-cours-et-lister-les.html

- J’ai construit un diaporama (5 minutes = 4 à 5 diapos) répondant aux critères de l'exposé scientifique.

Fiche méthode :

http://svtolycee.blogspot.com/2012/01/realiser-un-diaporama.html

 

Calendrier :

Pour la prochaine séance : Avoir préparer ses questions concernant l'étude des documents, Avoir préparer ses documents originaux (tableau, frise, comparaison,...)

Pour la séance de l'exposé : Avoir préparer son exposé oral construit autour d'un diaporama enregistré sur clé USB, au format PDF.

IMPORTANT : Le jour de l'exposé et pour prévenir tout problème (un élève absent, une coupure de réseau,...) :

- Chaque élève du groupe possède sur clé USB un exemplaire du diaporama au format PDF.

- Un exemplaire papier des notes pour chaque diapo.

- Un élève, même seul, même sans réseau, doit pouvoir faire tout l'exposé à l'oral.

Objectif 1 : Montrer pourquoi et comment une théorie scientifique peut succéder à une autre.

Définir une théorie scientifique.

Montrer les conditions de ce remplacement et les grandes étapes de la mise en place de la théorie cellulaire au dépend de la théorie de la génération spontanée.

Objectif 2 : Montrer comment le progrès technologique en microscopie a permis l’élaboration de la Théorie Cellulaire.

Construire une frise chronologique sur l’évolution des techniques en microscopie.

Construire une frise chronologique des faits scientifiques à l’origine des 5 principes de la théorie.

Comparer les deux frises, répondre à l’objectif en dégageant quelques étapes historiques.

Objectif 3 : Montrer l’existence d’un cytosquelette au sein des cellules

Définir la composition et la structure du cytosquelette

Définir les fonctions possibles du cytosquelette

Imaginer des interprétations possibles de la présence d’actine dans les axones des neurones avant le développement de la nanoscopie (Doc 14). Qu’en est-il aujourd’hui?

Objectif 4 : Montrer comment la microscopie a permis de comprendre le lien entre échelle moléculaires et cellulaires.

Construire un tableau présentant trois techniques permettant de visualiser le cytosquelette.

Montrer en quoi ces techniques permettent de comprendre les observations illustrées par Flemming en 1876 (Doc 8 et 13).

Imaginer des interprétations possibles de la présence d’actine dans les axones des neurones avant le développement de la nanoscopie (Doc 14). Qu’en est-il aujourd’hui?

T1_C3_Une structure complexe : la cellule vivante

 

1.3 - Une structure complexe : la cellule vivante 

Dans le monde, la matière s’organise en structure d’ordre supérieur à l’échelle moléculaire. Un exemple est ici proposé : la structure cellulaire. 

1.3.1 - Microscopie et la Théorie Cellulaire

Définition d'une théorie scientifique :

Une théorie (du grec theorein, « contempler, observer, examiner ») est un ensemble cohérent d'explications, de notions ou d'idées sur un sujet précis, pouvant inclure des lois et des hypothèses, induites par l'accumulation de faits provenant de l'observation, l'expérimentation. Elle ne doit pas être confondue avec un principe philosophique, ni avec une hypothèse.

Une théorie scientifique doit répondre à plusieurs critères :

(1) valider la correspondance entre les principes théoriques et les phénomènes observés.

(2) prédire ce qui va être observé, et

(3) résister à l’expérience, être compatible avec les nouveaux faits ou rester valide dans de nouveaux domaines non encore explorés.

Si ce n'est pas le cas, la théorie doit être corrigée, voire invalidée.

La Théorie Cellulaire repose sur 5 principes ou axiomes :

1. Tous les êtres vivants sont constitués d'une ou plusieurs cellules (ce qui définit les êtres vivants et exclut les virus de cette catégorie) ;

2. Toute cellule provient d'une autre cellule par division cellulaire ;

3. La cellule est une unité vivante et l'unité de base du vivant, c'est-à-dire qu'une cellule est une entité autonome capable de réaliser un certain nombre de fonctions nécessaires et suffisantes à sa vie ; il est possible par exemple de cultiver des cellules in vitro en leur apportant les nutriments et le milieu convenable ;

4. Il y a individualité cellulaire grâce à la membrane plasmique qui règle les échanges entre la cellule et son environnement ;

5. La cellule renferme sous forme d'ADN l'information nécessaire à son fonctionnement et à sa reproduction. L'ADN peut être sous forme libre (procaryotes) ou stocké (eucaryotes) dans une structure particulière : les chromosomes réunis dans le noyau.

Ces cinq points peuvent être résumés comme suit : La cellule est l'unité structurale, l'unité fonctionnelle et l'unité reproductrice.

La découverte de l’unité cellulaire est liée à l’invention du microscope optique ou photonique. Il utilise la lumière (photons) et des lentilles optiques (verre). Il permet l’observation de cellules vivantes, naturellement ou artificiellement colorées. Il grossit 1500x au maximum avec une résolution de 350 nm.

L’observation de structures semblables (noyau, chromosomes), dans tous les organismes étudiés, a conduit à énoncer le concept général de cellule et à construire la théorie* cellulaire et ses 5 axiomes :

1/ cellule : unité structurale de base des êtres vivants,

2/ cellule provient d’une mitose (division d’une cellule préexistante)

3/ cellule : unité vivante et autonome pour beaucoup de fonction

4/ cellule : unité structurale individuelle (membrane plasmique, génome)

5/ cellule contient de l’ADN : information génétique et héréditaire.

Plus récemment, l’invention du microscope électronique (faisceau d’électrons,  x 10⁵  à 10⁶, résolution de 10 à 0,5 nm, années 30) puis du microscope à fluorescence (microscope optique amélioré, traitement avec des anticorps spécifiques liés à un fluorochrome, résolution de 200 à 20 nm, années 60 à 2000) a permis l’exploration plus précise de la cellule, à l’échelle des macromolécules (molécules polymères comme les protéines (chaîne d’acides aminés) ou l’ADN (séquence de nucléotides).

VIDEO : Les microscopes : https://www.youtube.com/watch?v=ormKJYtcV0A

Ces microscopes ont permis la compréhension du lien entre échelle moléculaire  et cellulaire.

Exemple du cytosquelette : relation entre les fibres de proteines :(microtubules et filaments d'actine) et la structure 3D des cellules et la fonction du cytosquelette (exemple du fuseau mitotique qui sépare les chromosomes).

Rôle du fuseau mitotique lors de la mitose : séparation des chromosomes

VIDEOS : Cytosquelette : https://www.youtube.com/watch?v=LQmFfKGc5yw

Les microtubules : https://www.youtube.com/watch?v=86ts4RjitYE

Filaments d’actine : https://www.youtube.com/watch?v=G2s4ApgTHaU

BILAN des exposés : Au milieu du 19è siècle, l'essentiel de la théorie cellulaire s'est construite avec un seul microscope : le microscope optique, de plus en plus perfectionné. Au milieu du 20è siècle, la microscopie électronique (MET : obs. en coupe ; MEB : obs. des surfaces "3D") a permis de compléter la Théorie cellulaire avec la découverte des structures moléculaires (organites, cytosquelette,...). Début du 21è siècle, la microscopie par fluorescence spécifique a permis de comprendre la composition et le fonctionnement dynamique des structures cellulaires. Elles ont contribué à préciser et tester la Théorie cellulaire.

1.3.2 La structure de la membrane plasmique

La cellule est un espace (milieu intracellulaire) séparé du milieu extérieur (extracellulaire) par une membrane plasmique.

Cette membrane est constituée d’une bicouche phospholipidique et de protéines. La structure membranaire est stabilisée par :
(1) le caractère hydrophile, en contact avec les milieux intra- et extra-cellulaires aqueux, et (2) le caractère hydrophobe ou lipophile, en contact entre les deux couches lipidiques,
 de certaines parties des molécules (lipides et protéines) constitutives.

Des chaînes glucidiques tapissent la surface extérieur de la membrane plasmique.

Les lipides membranaires sont des molécules polarisées, avec un pôle hydrophile ("qui aime l'eau") et un pôle hydrophobe ("qui repousse l'eau")

Même si la membrane plasmique est très stable, les diverses molécules constitutives et notamment les protéines, y sont très mobiles : c'est le modèle de la mosaïque fluide.

L'extinction de la fluorescence verte par le laser forme une tâche qui s'atténue avec le temps. La mobilité des protéines enchassées dans la bicouche phospholipidique est ici mis en évidence.

Le modèle de membrane plasmique : la mosaïque fluide.

VIDEOS :

STRUCTURE : https://www.youtube.com/watch?v=KjY6ruVXoG4

MOSAIQUE FLUIDE : https://www.youtube.com/watch?v=LKN5sq5dtW4

Thème 3 : L'histoire du vivant (Suite du Chapitre 1)

 3.1.2 L’évolution génétique des population

Rappel seconde :

La spéciation : des forces évolutives à l'origine de nouvelles espèces

Au cours de l’évolution, la composition génétique des populations d’une espèce change de génération en génération. En 1908, Godfrey Harold Hardy et Wilhelm Weinberg travaillent sur l’évolution des fréquences alléliques dans une population théorique.

Activité 4 : Comment estimer l’évolution des fréquences alléliques au fil des générations ?

Cliquez sur le lien pour avoir accès aux documents de l'activité.

1/ Lire l'ensemble des documents (Ne pas faire la partie TP, programme Python)

2/ Comprendre et apprendre le principe de la méthode de Hardy-Weinberg (Docs 3 et 5)

3/ Répondre aux questions 1 à 5.

NB : Correction disponible sur le cahier de texte Pronote.

BILAN  à retenir :

Au cours de l’évolution biologique, la composition génétique des populations d’une espèce change de génération en génération. Le modèle mathématique de Hardy-Weinberg utilise la théorie des probabilités pour décrire le phénomène aléatoire de transmission des allèles dans une population. En assimilant les probabilités à des fréquences pour des effectifs de grande taille (loi des grands nombres), le modèle prédit que la structure génétique d’une population de grand effectif est stable d’une génération à l’autre sous certaines conditions (absence de migration, de mutation et de sélection). Cette stabilité théorique est connue sous le nom d’équilibre de Hardy-Weinberg. 

Les écarts entre les fréquences observées sur une population naturelle et les résultats du modèle s’expliquent notamment par les effets de forces évolutives (mutation, sélection, dérive, etc.).

3.1.3  L’impact des activités humaines sur la biodiversité

Les activités humaines sont le principal facteur de l’érosion actuelle de la biodiversité, notamment à travers la surexploitation des ressources (biosphère, sol, ressources minières, etc.), la pollution, le réchauffement climatique, etc.

Activité 5 : Quels sont les impacts des activités humaines sur la biodiversité ? Comment gérer durablement un écosystème ? Cliquez sur le lien pour avoir accès aux documents de l'activité et au TP.

1/ Lire l'ensemble des documents

2/ Comprendre et apprendre les notions de fragmentations des écosystèmes et de dérive génétique

3/ Réaliser la partie TP : 

Modéliser la dérive génétique dans une petite population à l'aide d'un logiciel

Ne Pas Répondre aux Questions du site (sauf si vous voulez approfondir ce sujet)

BILAN à retenir:

Les activités humaines (pollution, destruction des écosystèmes, combustions et leurs impacts climatiques, surexploitation d’espèces...) ont des conséquences sur la biodiversité et ses composantes (dont la variation d’abondance) et conduisent à l’extinction d’espèces. 

La fragmentation d’une population en plusieurs échantillons de plus faibles effectifs entraîne par dérive génétique un appauvrissement de la diversité génétique d’une population. 

La connaissance et la gestion d’un écosystème permettent d’y préserver la biodiversité.

Schémas-bilan disponibles ici

https://www.lelivrescolaire.fr/page/10481695

G5 : Ressources géologiques et les Hommes

G1 : L'Altération des roches

G2 : L'Erosion des roches

G3 : Transports des produits de l'érosion

G6 : Risques géologiques et l'Homme

G4 : Les roches sédimentaires

2_SVT_T2 _C1 : EXPOSES Homme et paysages

 Consignes communes à tous les groupes

2G, Groupe 1 : G1: Naoelle, Lama, Salma ; G2 : Valentin, Niels, Yahié ; G3 : Sloane, Milo, Lucien ; G4 : Erwan, Leyan, Erlot ; G5 : Gharaa, Winny, Sumeyye ; G6 : Lola, Leann

2G, Groupe 2 : G1 : Elise, Emie, Léane  ; G2 : Yanis, Dylan, Mohammed ; G3 : Mathys, Noé, Charlie ; G4 : Inès, Sarah, Sabrinelle ; G5 : Johan, Naomi ; G6 : Nabintou, Tigui, Maëlys

2L, Groupe 1 : G1 : Kyllian, Emma, Pauline ; G2 : Kady, Sofia, Georgia ; G3 : Charlotte, Alicia, Rostelle ; G4 : Lisa, Léane, Laure-Line ; G5 : Anthony, Younès, Maxime ; G6 : Narimen, Maëva

2L, Groupe 2 : G1 : Lamia, Pauline, Kharla ; G2 : Timothé, Sacha, Jules ; G3 : Lauryne, Marie, Gwenola ; G4 : Ethan, Mathis, Aristide ; G5 : Evane, Elsa ; G6 : Oxana, julie, Léa

Objectif : Construire un cours de 20 minutes (10 minutes d'exposé (10 diapos) + 10 minutes pour réaliser une expérience devant la classe, cette expérience est intégrée dans le cours)

ETAPE 1 : Préparation de la séance "Test et mise en commun"

Travail personnel et/ou en groupe : 
Se répartir le travail 
Etudier les documents, chercher le vocabulaire et formuler des questions si nécessaire

Démarche possible :
I- Formulez une problématique
- Comprendre les questions posées dans le sujet
II - Etudier les documents imposés
- Rédiger au brouillon : nature du document, description et/ou comparaison des données,
- Réaliser les pistes de résolution, 
- Faire un bilan par document.
III- Inclure une démarche expérimentale dans l'exposé (partie à rédiger et à rendre à la fin)
- Formulez un problème et une hypothèse en fonction de l'expérience imposée
- Rédiger la liste du matériel nécessaire et un protocole de l'expérience
- Réaliser un schéma du dispositif expérimental
Bref, commencer la rédaction de la démarche scientifique (cliquez sur le lien)
IV- Construire et rédiger un plan modifiable mais complet
- Répondre à la problématique.
- Rédiger : Introduction / titres de parties / transitions / conclusion et perspectives
- Placer logiquement les documents et leur bilan et l'expérience imposée dans le plan


Pour vous aider : le cours est déjà disponible sur ce lien

ETAPE 2 : séance "Test et mise en commun"

En classe, par groupe :
Présenter son plan et les bilans au professeur pour avoir des conseils, poser les éventuelles questions sur des docs ou du vocabulaire.
Construire et tester le protocole de l'expérience imposée.

Rédiger la démarche expérimentale complète qui sera intégrée dans une partie de l'exposé.
Le professeur passe 10 minutes avec chaque groupe pour discuter et conseiller sur le plan, l'analyse des docs difficiles et l'expérience à réaliser. Pendant le reste du temps, les groupes auront le matériel pour tester leur expérience en autonomie.

ETAPE 3 : Préparation de la séance "exposé"

Travail personnel et/ou en groupe :

Préparer l'exposé oral 
Réaliser le diaporama intégrant seulement les documents donnés sur le blog Et ceux acquis (photos, vidéo,...) ou construits (tableau, graphique,...) lors de l'expérience (séance "Test").
Un schéma-bilan original est obligatoire en fin d'exposé.
Un seul document extérieur autorisé (manuel, internet, magazine,...) avec sa référence.
Respecter la méthode du diaporama scientifique (voir le blog svtolycee)

 La veille de l'exposé (dernier délai)
Envoyer par mail le diaporama et la démarche expérimentale au format PDF via e-lyco avant 18h00 !
ATTENTION : Noms à donner aux 4 fichiers :
- Diapo_2?G?_NomsDeFamille.pdf
- DemExp_2?G?_NomsDeFamille.pdf

ETAPE 4 : Séance "Exposé"

Exposé oral à l'aide d'une présentation diaporama de 15 à 20 minutes, expérience comprise.
- Respecter la méthode du diaporama scientifique (voir le blog svtolycee)
- Réaliser la manipulation durant l'exposé.

Pour les autres :

Evaluer ses camarades 

Prendre le cours en note pour une évaluation future

Bilan : 1 seule séance "Test" de préparation avec le professeur, deux périodes de travail personnel ou en groupe avant et après le séance "Test".

Thème et questions par groupes
(cliquez sur le G?,pour accéder aux consignes et aux docs : ils sont déjà scannés)

Attention : Pour certains groupes, des fichiers GoogleEarth ou LibreOffice sont postés dans cahier de texte sur pronote)

Pour vous aider dans la préparation : le cours final est déjà disponible ici

G1

G2

G3

G4

G5

G6