Thème 1 : Ultrastructure et dynamique cellulaire Partie A: (15 h) Situation déclenchante ou questionnement: Cellule, es-tu un corps en miniature? Tâche proposée : Construire un organigramme mettant en relation les principales fonctions cellulaires (assimilation, synthèse, digestion et excrétion). Réaliser un schéma de la cellule en parallèle à l'organigramme. Etablir un lien entre les différents systèmes du corps humain et les fonctions vitales de la cellule Compétence générale 2 : Rédiger un rapport structuré suite à une recherche expérimentale ou documentaire permettant d'élaborer de nouveaux concepts, de découvrir ou de valider des lois et des théories dans le cadre d'une situation concrète. Savoirs: Structure cellulaire et leur rôle dont : - membrane perméabilité - mitochondrie respiration - chloroplaste photosynthèse Compétences spécifiques: - Expliquer les mécanismes de l'excrétion. - Suivre un schéma et commenter les principales étapes de la respiration cellulaire. - Construire un modèle dynamique d'une cellule. Consignes données aux élèves : Dans un premier temps : - Répondre aux questions suivantes individuellement (par écrit) 1) Où trouve-t-on des cellules dans le corps humain? 2) Combien mesure une cellule? 3) Peut-on voir une cellule à l'œil nu? 4) Combien de temps vit une cellule? 5) Quel est le rôle d'une cellule? Mme Sallets Page 1 BIOLOGIE 4 ème
6) De quoi est constituée une cellule? 7) Comment classer par ordre croissant les mots suivants : atome, système, cellule, tissu, molécule, organe, organisme. Dans un second temps : - travaux de sous-groupes: tous A. Rôle de la membrane : lien avec la peau et les différents modes d'accès dans notre corps. Structure Fonction Diffusion Osmose Transport passif Transport actif EXPERIENCES (Voir annexe) - travaux par sous-groupes: chaque groupe fait un travail de B à F B. Respiration cellulaire : comparer la respiration humaine et son rôle avec le besoin respiratoire d'une cellule par le biais d'une recherche documentaire. Mitochondrie: réaction, lieu, pourquoi, schéma C. Chloroplaste : Certains organismes sont autotrophes serait-ce parce que certaines cellules peuvent puiser leur énergie dans le soleil? Comment se procurent-elles cette énergie? Pourquoi pas toutes les cellules? Recherche de documents. Chloroplaste: lieu, pourquoi et comment, réaction schéma D. La cellule possède un capitaine ( le noyau ) comme le corps une tête (cerveau) Nature Rôle Importance E. Anabolisme : la synthèse des protéines (rôle des organites) et enchaînement des différents organites F. Catabolisme : endo et exocytose par le intermédiaire du lysosome. Apport de notre nourriture et sécrètion. Chaque groupe réalise un poster ou transparent pour expliquer l'organite découvert. Ceux qui ont eux le même travail comparent le résultat de leur recherche, les autres posent des questions pour en savoir plus. Dans un troisième temps : rassembler toutes les notions découvertes en vue de réaliser un organigramme et un schéma logique d'une cellule (phase de Mme Sallets Page 2 BIOLOGIE 4 ème
structuration). Certains organites manquent à l'appel, les rajouter et expliquer leur rôle. Mise en commun des différents thèmes précédents. En sous groupe réaliser un organigramme et un schéma cellulaire en se référant aux systèmes du corps comme base. Mise en commun et choix du meilleur système pour l'ensemble du groupe. Dans un quatrième temps : laboratoire (observation de cellules au microscope) et dessiner une cellule à partir d'une photographie et savoir distinguer les différents organites. (Evaluation certificative) Structuration Rôle de la membrane Nature et rôle des différents organites Lien entre les différents organites Timing des activités: 1 h Premier temps: répondre aux questions: pré requis, représentation des élèves et mise en commun 2 h Second temps: A. rôle de la membrane Expérience : pomme de terre et concentration intracellulaire. Rédaction d'un rapport. Mise en commun: diffusion, osmose, transport actif et passif. 2 h Second temps: répartir les activités B à E parmi les élèves (3 par groupes) Apporter la documentation (CMM) Réalisation d'un support de présentation. 2 h Second temps: Présentation des différents posters 3 h Troisième temps : mise en commun des différents notions Phase de structuration Apport théorique de notions par le professeur des organites manquants, Présentation de Film ou dias donnant les dimensions et structures/représentations microscopiques des organites 1 h Troisième temps: Réalisation d'organigramme par sous-groupes avec poster 1 h Troisième temps: présentation et choix de l'organigramme et schéma cellulaire. 3 h Quatrième temps: Laboratoire et dessin de cellule (évaluation certificative) Mme Sallets Page 3 BIOLOGIE 4 ème
Matériel mis à la disposition des élèves: Pomme de terre Sel Eau distillée Récipient Photographies de cellules Evaluation: A. Formative: dans le cadre de la séquence / cotation de la séquence d'apprentissage à partir d'une grille et d'indicateurs. Rem : le professeur utilisera la même grille avec les numéros des groupes pour évaluer chaque groupe durant la séquence. NOM: Critères Indicateurs Elève Prof Respect des Respect du temps consignes Soin dans la manipulation Démarches Repérage des principaux facteurs scientifiques pouvant influencer un phénomène Lien entre le corps et la cellule Apport de documents adéquats Traitement de Pertinence des données relevées l'information dans les documents Communication Clarté du poster/transparent Langage correct et précis Présentation de qualité Créativité TOTAL Mme Sallets Page 4 BIOLOGIE 4 ème
B. Certificative: Après plusieurs exercices en laboratoire, observation des cellules et détection des différents organites avec leur rôle. Suggestions pour le professeur Partir des notions connues sur le corps humain. Donner le plus possible des photographies des cellules plutôt que des schémas. Répartir les documents en fonction des organites à traiter. Les différents points de la structuration doivent être trouvés par les élèves. Mme Sallets Page 5 BIOLOGIE 4 ème
Partie B: (4h) Questionnement: On dit que l'adn est le support de l'information génétique. Qu'est-ce que cela implique Mise en situation : S'interroger sur la pertinence d'un code à 3 lettres, comment envoyer un message sous forme de code. Compétence scientifique : Utiliser des procédures de communication Savoirs: Métabolisme cellulaire: structure biochimique grossière - ADN code génétique - ARN transcription - Protéine - traduction Compétences spécifiques: - Montrer le rôle des acides nucléiques dans l'expression des caractères héréditaires - Synthèse des protéines ou comment se construit une macromolécule à partir d'information codée. Consignes données aux élèves : Première étape: 2 heures Pendant 5 minutes, l'élève rédige un mode d'emploi pour l'envoi d'un message SMS à son voisin. Pendant 15 minutes, mise en commun de la procédure des SMS par GSM Comparaison avec le code génétique et le traduction en protéines sur base des connaissance des différents organites vus précédemment (mise en évidence de la structure grossière biochimique). Partie théorique donnée par le professeur. Durée 45 minutes. Explication du jeu de rôle Deuxième étape: 2 heures Synthèse grandeur nature: chaque élève reçoit un rôle à jouer (ADN, codon, ARNm, ARNt, AA). Durée 50 minutes. Synthèse sur papier, après avoir compris le code à trois lettre et l'utilisation du tableau de correspondance entre codons de l'arnm et les acides aminés, exercices de synthèse de petites portions de peptides. Durée 50 minutes Mme Sallets Page 6 BIOLOGIE 4 ème
Partie C: (3 heures) Activités connexes 1. Qu'est ce un modèle : La boite noire OUTILS 2. Découverte des organites grâce aux techniques en fonction du temps (historique du modèle) TRAVAUX 3. La taille des objets (puissance de dix) OUTILS Mme Sallets Page 7 BIOLOGIE 4 ème
Thème 2 : la multiplication cellulaire (12 périodes) Situation déclenchant ou questionnement: Toutes les cellules possèdent-elles le même ADN? Comment sont remplacées les cellules mortes de la peau, de l'intestin ou du sang? Une cicatrisation peut-elle être assimilée à une reproduction? Comment se développe un cancer? Tâche proposée : Expliquer l'utilisation des antimitotiques à un patient atteint par le cancer lors de son traitement. Compétence générale 5 : Communiquer oralement ou par écrit un raisonnement élaboré sur b ase de théories scientifiques afin d'éclairer une personne confrontée à des questions relatives à la santé, la sécurité, l'éthique Savoirs: - Reproduction asexuée - reproduction sexuée, degré de ploïdie - Cycle de développement - Reproduction cellulaire Noyau, chromatine ADN, réplication Mitose, chromosome, chromatine - Méiose Compétences spécifiques: - Modéliser la mitose (montrer que les cellules qui se multiplient doivent se diviser et mettre en relation la réplication de l'adn et la mitose) - Comparer la mitose et la méiose Consignes données aux élèves : Module 1: Les étapes de la mitose (4 heures) Reconnaître sur une photographie ou sur des schémas les principales phases d'une mitose ou d'une méiose et les replacer dans un ordre chronologique tout en justifiant ses choix Mme Sallets Page 8 BIOLOGIE 4 ème
1. Donner des schémas des cellules en mitose avec trois doubles chromosomes de couleurs différentes et essayer de trouver un ordre chronologique. A faire par groupes de deux ou trois (15 minutes) 2. Mise en commun (5 minutes) 3. Si l'ordre est difficile à faire donner les photos mises dans l'ordre. Les élèves devront faire un parallèle entre la réalité et les schémas afin de trouver l'ordre adéquat. Par groupes de deux ou trois (10 minutes) 4. Mise en commun (5minutes) 5. Une fois l'ordre trouver, essayer d'expliquer les différentes phases en donnant les mots-clé des termes scientifiques nouveaux. Individuellement (fin cours ou maison) avec support papier. 6. Structuration: explication théorique par le professeur à partir des idées des élèves (25 minutes). 7. Film démontrant la suite continue des opérations (20 minutes) 8. Faire dessiner les différentes étapes avec deux doubles paires et ainsi que de donner les légendes et retrouver les différentes étapes de la mitose dans des photographies. Evaluation formative. Individuellement (une période). 9. Pourquoi les cellules se divisent-elles? Qu'est-ce qui déclenche le mécanisme? En quoi l'usage des antimitotiques est important dans le traitement des cancers? Cours théorique par la participation du groupe (une période). 10. Rédaction d'un rapport expliquant au patient importance de la prise d'antimitotiques lors de son traitement (à domicile?) Module 2 : Reproduction sexué et asexuée. (1 heure) 1. Qu'est-ce que toutes les cellules du corps humain sont capables de mitose? Y a-t-il une différence entre les cellules sommatiques et les cellules reproductives. Faire réfléchir sur la fécondation de deux cellules diploïdes / aux nombres de chromosomes d'une cellule. Il y a des cellules haploïdes et des cellules diploïdes. Faire un schéma des deux types de cellules avec 4 chromosomes ( ou 2*4 X) Utiliser des couleurs différentes pour les X ou Paires de X. Partie théorie questionnement en groupe (25 minutes) et partie individuelle pour les schémas (15 minutes). Exposition des schémas et choix du meilleur. (5 minutes). Mme Sallets Page 9 BIOLOGIE 4 ème
2. Diploïde pour la mitose et haploïde pour la reproduction pour obtenir une cellule diploïde. Partie théorique pour comprendre l'importance des cycles diploïdes et haploïdes (une période) Module 3 : Méiose (3 heures) 1. Comment obtenir des cellules haploïdes car toutes les cellules du corps sont "identiques" du point vue ADN diploïdes. Cellules haploïdes (ovule et spermatozoïde). Comprendre dans la mitose ce qui fait qu'elle reste diploïde (à quelle étape se joue la ploïdie d'une cellule?). Travaux de groupe (15 minutes avec explication et rapport écrit à la question). Mise en commun (5 minutes). Comment casser le transport des chromosomes diploïdes? Groupes (10 minutes). Mise en commun (5 minutes). Synthèse étape réductionnelle. (une période) 2. Partie théorique méiose. Analyse des différentes étapes de la méiose. Deux mitoses successives, l'une réductionnelle (2N à N) et l'autre équationnelle (N double à N simple). La méiose aboutit à 4 cellules haploïdes permettant une "diversité" des chromosomes (une période). Mme Sallets Page 10 BIOLOGIE 4 ème
Thème 3 : la formation des gamètes (4 périodes) Questionnement: - Quelle est la durée de formation des gamètes chez l'homme? - A partir de que âge un organisme humain produit-il des gamètes? - Quelles sont les différences entre les spores et les gamètes? Mise en situation : Comparer le mécanisme de la formation des gamètes chez l'homme et chez les plantes à fleurs. Compétence scientifique 2 : conduire un recherche et utiliser des modèles Savoirs: - Gamétogenèse (ovogenèse et spermatogenèse) : mécanismes des points de vues anatomique et chronologique. Compétences spécifiques: - Montrer comment la reproduction sexuée engendre la diversité dans une espèce Consignes données aux élèves : 1. Réaliser un tableau comparatif entre la spermatogenèse et l'ovogenèse sur base de données fournies par un schéma ou dans un texte. Par sous-groupe (un période). 2. Mise en commun avec explication des étapes (une période) 3. Examiner la figure 274 et faire le lien avec la gamétogenèse chez l'homme (une période) 4. Mme Sallets Page 11 BIOLOGIE 4 ème