III- La synthèse des protéines. IV- Complexité des relations entre gènes, phénotypes et environnement.

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1 Liaison avec le chapître suivant : les enzymes comme les autres protéines sont synthétisées dans la cellule. Par quels mécanismes? III- La synthèse des protéines Activités pratiques Supports Notions construites TP5 : L expression de l information génétique : du gène à la protéine ( 2 séances? ) Travail sur documents Exploitation de banque de données sur divers gènes Documents papier Logiciel Adn1 Banque de données Anagène Vidéo La séquence des acides aminés des protéines est imposée par l information génétique située dans la molécule d ADN La molécule d ADN est le support de nombreux gènes, chacun étant défini comme une séquence de nucléotides d un brin d ADN déterminant la séquence d un polypeptide donné. L expression de l information génétique se fait en deux étapes : - la transcription au cours de laquelle un ARNm est synthétisé - la traduction qui permet la synthèse cytoplasmique de chaines polypeptidiques La séquence des acides aminés est gouvernée par celle des nucléotides de l ARNm suivant un système de correspondance, le code génétique. IV- Complexité des relations entre gènes, phénotypes et environnement. TP6 : Analyse de différents exemples Les groupes sanguins La couleur de la peau L hypercholestéroémie familiale La phénylcétonurie Documents papier Un phénotype macroscopique donné résulte de processus biologiques gouvernés par plusieurs gènes Un phénotype macroscopique peut correspondre à plusieurs génotypes albinisme ( expérience sur lapin himalayen observation chat siamois) ---- rôle de la température taux d hémoglobine rôle de la pression atmosphérique bronzage rôle des UV couleur des hortensias rôle de la composition minéralogique du sol Chez un individu donné, l effet des allèles va dépendre également de l environnement.

2 Nouveau programme de Première S - Sciences de la Vie Lycée Marlioz Thème général : Des phénotypes à différents niveaux d organisation du Vivant Partie I Du génotype au phénotype, relations avec l environnement ( 6 semaines ) L ensemble du programme s articule autour des relations existant entre le génotype d un organisme et son phénotype Dans un premier temps, la notion de phénotype est étudiée à travers diférentes échelles : macroscopique, et moléculaire. Les différents niveaux d organisation une fois établis, le rôle fondamental des protéines dans la réalisation du phénotype est approfondie à travers l exemple des protéines enzymatiques. L étude de la synthèse des protéines permet, en s appuyant sur les acquis de la classe de seconde, d établir le lien entre gènes et protéines. La compréhension du fait que la diversité phénotypique résulte d interactions complexes entre la variabilité génétique et l environnement est l aboutissement logique de cette progression I- La diversité des phénotypes Activités pratiques Activités pratiques Supports Notions construites TP1 Analyse de documents sur la drépanocytose. signes cliniques ;. aspect des hématies ;. les deux types d hémoglobine. les différents degrés de la maladie Documents papier : texte, photos Résultats d électrophorèse La notion de phénotype est fonction de l échelle de l observation : - échelle de l organisme - échelle - échelle moléculaire - les phénotypes alternatifs sont dus à des différences dans les protéines concernées. Liaison avec le chapitre suivant : le phénotype est directement lié à une protéine enzymatique exemple : albinisme (tyrosine II- Des protéines actives dans la catalyse : les enzymes mélanine) ou aspect des grains de maïs (ronds ou déprimés) TP2 : Digestion in vitro : pepsine et présure sur l albumine Action de la saccharase des levures Ovalbumine, présure pepsine Levures, bécher, entonnoir,batterie de tubes à essais, bec Bunsen, bain-marie Les protéines enzymatiques sont des biocatalyseurs Elles présentent une double spécificité : (d action) et de substrat TP3 : Mesure de la vitesse initiale d une réaction chimique en fonction de la concentration de substrat EXAO : catalyse de l oxydation du glucose par la GOD Logiciel de modélisation Formation du complexe enzyme-substrat

3 hormones (rapport aux/cytok.) contrôlent l'organogenèse. ports, ) 2. Applications horticoles (clonage+auxine+cytokinine) CONCLUSION : Expression gènes contrôlée par f.e. f.e.->hormone->croissance->port TP4 : Exp. d'inversion de dominance apicale sur Coleus et doc./ramifications/épitonie, acrotonie, basitonie/silhouettes végétales TP5 : clonage (obtention de cals) et obtention de racines et tiges par diff. rapports aux/cytok. sur St Paulia.

4 croissance. Dans la tige, la croissance est contrôlée par une hormone, l'auxine. Elles est synthétisée par l'apex et possède une double action: -une action à court terme sur la plasticité pariétale -une action à long terme sur l'expression de gènes participant aux divers événements du métabolisme nécessaires à la croissance. Le développement du végétale est influencé par la répartition des hormones en interaction avec les facteurs de l'environnement. La répartition inégale de l'auxine dans les tissus, conséquence d'un éclairement anisotrope, permet une croissance orientée. Les ramifications naturelles ou provoquées sont sous la dépendance d'un changement de répartition des hormones dans le végétal qui conduit à un changement de morphologie. La totipotence des cellules végétales permet le clonage. Les proportions des différentes 2. Les mécanismes de la croissance Pb : comment une modificaion de l'éclairement peut-elle entraîner une réponse? II. La croissance est contrôlée par une hormone, l'auxine 1. M.e.e. exp. 2. Nature et origine 3. Mode d'action +aux-croiss Pb : comment ce contrôle hormonal de la croissance peut-il modifier le développement du végétal? Ex: 2 types de ramifications III. Le développement du végétal résulte de la répartition des différentes hormones 1. Répartitions des hormones chez un végétal en croissance dans la nature (dominances, ramifications, ports, ) TP2 : auxèse=plasticité+turgescence -doc/paroi -analyse de doc./plasticité pariétale ; H+ et Ca++ -m.e.e. turgescence TP3 : m.e.e. d'un contrôle hormonal de la croissance -analyse des expériences historiques de Paal, Söding, Boysen-Jansen

5 Progression 1 S : La morphogenèse végétale et l'établissement du phénotype Notions Problèmatique Activités/Supports La diversité morphologique des végétaux. La morphologie d'un végétal dépend en partie de ces caractéristiques génétiques. En fonction de l'environnement des individus d'une même espèce peuvent avoir une morphologie différente. Des réponses morphologiques semblables peuvent être obtenues avec des espèces différentes dans un même environnement. La morphogenèse associe la division et la croissance s au niveau de territoires spécialisés. La mitose est localisée dans les méristèmes. Elle permet de produire : -des cellules qui vont se différencier et participer à la croissance et à la structuration de l'organisme (tiges, feuilles, racines) -des cellules qui restent indifférenciées et vont à leur tour constituer des méristèmes (apical ou axillaire) La mitose est un processus commun aux cellules eucaryotes. Au cours de l'interphase du cycle, la réplication de l'adn s'effectue selon un mécanisme semiconservatif fondé sur la complémentarité des bases. Les structures s se modifient. Chaque cellule fille contient le même patrimoine génétique que la cellule initiale. La paroi des cellules végétales en extension est essentiellement composée de polysaccharides, dont la cellulose et les hémicelluloses. La pression de turgescence et la plasticité pariétale permettent la Constat: -1 sp/diff milieux : écotype d'ombre/de lumière : vent/pas de vent -diff espèces/1 milieu : coussinets en montagne ; succulence dans le désert f.e. influence la forme Pb : sachant qu'on a vu que le phénotype dépend du génotype, comment peut-on expliquer qu'un facteur de l'environnement modifie la forme d'un végétal? Hyp : f.e. modifie la croissance, I. La morphogenèse végétale associe division et croissance 1. Méristèmes et zone de croissance Pb : sachant que cell. vég. Possède un cadre rigide, la paroi, comment peut-elle grandir? -rendre paroi moins rigide -faire grandir la cellule (cf. mue des Arthropodes) Obs. plants ombre/lumière Obs. diapos Obs. euphorbes/cactées succulentes Sortie montagne TP1 : qu'est-ce que la croissance? croissance=merèse (obs. de méristèmes ; coupes)+auxèse(exp. de Sachs ; observation des cell./zone de croissance) En cours : mitose (exp. de M et S., ) Cours ou TP? : mitose. Meselson et Stahl. Logiciel Réplication.