Concept d information génétique au lycée
La place restreinte des connaissances! au collège les connaissances représentent 5 à 11 % du volume des manuels de mathématiques. 4 à 10 % en sciences de la vie et de la terre..! Au lycée, 17 à 32 % en mathématiques, 13 à 15 % en sciences de la vie et de la terre Une place plus grande faite à la pédagogie
Les spécimens Belin, Hachette proposent des spécimens numériques. Magnard des extraits de manuels. Les principaux éditeurs proposent des manuels numériques pour tablettes ou PC. Tous les éditeurs proposent des ressources en ligne
Travail de master2 P_DS de Prudence Gilles Mabiala Makele soutenu en juin 2012 Faisant suite à un premier travail effectué par Hélène Fayolle en 2009 Les deux travaux portent sur la notion d information génétique en lycée. Ce travail s intègre dans une recherche plus globale sur l apprentissage du concept d information génétique au lycée.
Elaborer une praxéologie institutionnelle de la notion d information génétique au lycée Effectuer une analyse comparative de plusieurs manuels de seconde (programme 2010) à l aide de la TAD Mettre en œuvre la TAD avec un exemple en SVT
Analyse écologique des programmes : pour dégager les habitats et les niches Analyse praxéologique des programmes Analyse écologique et analyse praxéologique de 4 manuels (Hachette, Belin, Nathan, Bordas)
Support de l IG chromosome : niveau cellulaire Support de l IG ADN : niveau moléculaire Structure en double hélice Support de l IG ADN : niveau moléculaire (information) Fonction : synthèse des protéines, réplication, variabilité. Support de l IG ADN : niveau cellulaire Fécondation facteur de biodiversité.
Lire Raisonner (mettre en relation des données, des informations) Observer Se représenter (modéliser, ) Résoudre un problème Répondre à une question Produire une trace écrite Mettre en œuvre la démarche expérimentale :! Formuler un problème! Tester des hypothèses! Prendre des données! Traiter des données! Comparer Manipuler Faire varier des paramètres et/ou leurs valeurs Prédire 8
Niche «le métabolisme cellulaire et son contrôle» T41 : Montrer l effet de mutations sur le métabolisme cellulaire T42 : Comprendre le rôle du génome T43 : Repérer l influence de l environnement sur le fonctionnement d une cellule τ : Mettre en œuvre un raisonnement expérimental Technologie : Le métabolisme (ensemble des transformations chimiques de la cellule) est contrôlé par les conditions du milieu et par le patrimoine génétique.
Identifier les tâches, les techniques et les technologies dans quatre manuels Identifier la démarche utilisée par chaque manuel en étudiant la succession d exercices Présenter les éléments sous forme de tableaux. Comparer les résultats entre les quatre manuels
T cm 1 : Montrer qu un type de métabolisme (la fermentation) interagit avec l environnement T11 : Reconnaitre un modèle expérimental : la fermentation de la levure T12 : Mettre en œuvre un raisonnement expérimental à partir de données T13 : Analyser une équation chimique T14 : Se représenter une molécule sous différents modes Technologie : la levure prélève des sucres et de l eau dans son environnement et rejette de l éthanol et du CO2
Mise en évidence des relations entre un métabolisme et son environnement Mise en évidence que les facteurs environnementaux peuvent modifier le métabolisme Mise en évidence de l effet de l information génétique sur le métabolisme Synthèse le métabolisme est contrôlé par l IG et par l environnement Programme : «De nombreuses transformations chimiques se déroulent à l intérieur de la cellule : elles constituent le métabolisme. Il est contrôle par les conditions du milieu et par le patrimoine génétique.» Mettre en œuvre un raisonnement expérimental pour :! montrer l effet de mutations sur le métabolisme cellulaire et comprendre le rôle du génome! repérer l influence de l environnement sur le fonctionnement d une cellule ;! comprendre les mécanismes d une démonstration expérimentale : comparaisons, tests, témoins.
Consigne : montrer que le métabolisme de la mélanine dépend de l information génétique et de l environnement. T cm 1 : Montrer qu un type de métabolisme (la synthèse de la mélanine) est sous le contrôle de l IG et de l environnement Technologie : la mélanine est fabriquée à partir de tyrosine par l action de la tyrosinase, elle même sous le contrôle d un gène. Le soleil augmente la production de mélanine. T11 : analyser les données d un texte informant qu il existe une relation entre la fabrication de la mélanine et l exposition au soleil (environnement) T12 : analyser les données d un texte informant que la fabrication de la mélanine n est pas effectuée chez les albinos et que chez ces personnes l allèle de l enzyme tyrosinase n est pas fonctionnelle. T13 : Mettre en œuvre un raisonnement expérimental à partir de données : la tyrosinase permet la transformation de tyrosine en mélanine. T14 : Observer des photographies
Consigne : doc 1 : comparez les conditions expérimentales et les résultats obtenus avec les cultures B et C. Que peut-on en déduire? T cm 1 : Comparer l influence des conditions expérimentales (l environnement) sur le développement des levures Technologie : l information génétique a une influence sur la respiration (métabolisme) des levures. T11 : analyser l évolution de deux courbes, présentant l évolution de la [O2] en fonction du temps pour des levures sauvages et pour des levures mutées T12 : Mettre en œuvre un raisonnement expérimental à partir de données : les levures sauvages consomment de l O2 en présence de saccharose, les levures mutées, ne rejettent ni ne consomment de l O2 en présence de saccharose.
Consigne : doc 2 : montrer que les mêmes euglènes peuvent développer deux types de métabolismes différents. T cm 1 : Comparer l influence des conditions expérimentales (l environnement) sur le métabolisme des euglènes Technologie : la lumière a un rôle sur le métabolisme (photosynthétique) des cellules végétales. La présence de glucose dans le milieu a un rôle sur le métabolisme (respiration) des cellules. T11 : analyser l évolution de la concentration de cellules (euglènes =algues unicellulaires) en fonction de différentes conditions du milieu T12 : Mettre en œuvre un raisonnement expérimental à partir de données : les euglènes placées à la lumière sont de couleur verte et augmente leur concentration. T13 : Mettre en œuvre un raisonnement expérimental à partir de données : les euglènes placées à l obscurité et sans glucose meurent. T14 : Mettre en œuvre un raisonnement expérimental à partir de données : les euglènes placées à l obscurité et en présence de glucose sont de couleur blanche et se développent.
Démonstration expérimentale que le métabolisme des levures dépend de l information génétique. Démonstration expérimentale que le métabolisme dépend de facteurs d environnement. Mise en évidence des échanges entre les cellules et l environnement. Synthèse des trois points précédents.
Consigne : (doc 1) Mobiliser vos acquis pour établir que la couleur des colonies de levures est un caractère héréditaire T cm 1 : Montrer que l information génétiques de deux souches de levure (sauvage et mutante) se transmet à sa descendance Technologie : les colonies de cellules sont constituées par un groupe de cellules vivant à la surface d un milieu de culture solide, généralement cultivé à partir d une cellule unique. Le repiquage cellulaire consiste à prélever une cellule d une colonie dans une boite de pétri et à la faire se développer dans une une autre boite de pétri. La couleur des colonies de levure est un caractère héréditaire. T11 : analyser les informations proposées dans un texte pour être capable de reconnaître visuellement les deux souches de levure. T12 : analyser des photographies présentant une expérience de repiquage cellulaire de deux souches de levures T13 : Mettre en œuvre un raisonnement expérimental à partir de données montrant que les deux colonies de cellules repiquées se développent de façon similaire.
Consigne : (doc 1 et 2) Montrez que le métabolisme des levures est sous le contrôle de l information génétique T cm 1 :comprendre le rôle de l IG sur le métabolisme de synthèse de l adénine des levures SC T11 : analyser les informations proposées dans un texte pour être comprendre le lien entre information génétique, synthèse de l adénine et couleur des colonies. Technologie : le gène Ade est responsable de la synthèse de l adénine. L absence de synthèse de l adénine produit une coloration rouge.
Consigne : (doc 2 et 3) Indiquez en analysant les résultats, l influence de l environnement sur le fonctionnement des cellules. Vous pouvez traduire les résultats sous forme d un graphique qui étayera votre réponse. T cm 1 : montrez expérimentalement l influence de l environnement sur le «fonctionnement»des levures. Technologie : le rayonnement UV induit des mutations sur les colonies de levure Ade2 (mutées). T11 : analyser les données expérimentales d une expérience faisant varier le temps d exposition de colonies de levures mutées à un rayonnement UV. T12 : Mettre en œuvre un raisonnement expérimental à partir de données montrant que le nombre de colonies rouges diminue de façon linéaire en fonction du temps d exposition et que le nombre de colonies blanches augmentent jusqu à 60 s d exposition puis diminue.
Consigne : (doc 2 et 3) Indiquez en analysant les résultats, l influence de l environnement sur le fonctionnement des cellules. Vous pouvez traduire les résultats sous forme d un graphique qui étayera votre réponse. T cm 1 : montrez expérimentalement l influence de l environnement sur le «fonctionnement»des levures. T11 : analyser les données expérimentales d une expérience montrant l influence de plusieurs conditions du milieu sur la synthèse du pigment rouge. Technologie : différents facteurs du milieu (surdosage d adénine, taux d O2) ont une influence sur le métabolisme de synthèse de pigment rouge chez la levure ADe2 (mutée).
Manuel Type de tâche technologie Belin Hachette Bordas Bordas Nathan Montrer qu un type de métabolisme (la fermentation) interagit avec l environnement Montrer qu un type de métabolisme (la synthèse de la mélanine) est sous le contrôle de l IG et de l environnement Comparer l influence des conditions expérimentales (l environnement) sur le développement des levures Comparer l influence des conditions expérimentales (l environnement) sur le métabolisme des euglènes Montrez expérimentalement l influence de l environnement sur le «fonctionnement»des levures. La levure prélève des sucres et de l eau dans son environnement et rejette de l éthanol et du CO2 La mélanine est fabriquée à partir de tyrosine par l action de la tyrosinase, elle même sous le contrôle d un gène. Le soleil augmente la production de mélanine. L information génétique a une influence sur la respiration (métabolisme) des levures. La lumière a un rôle sur le métabolisme (photosynthétique) des cellules végétales. La présence de glucose dans le milieu a un rôle sur le métabolisme (respiration) des cellules. Le rayonnement UV induit des mutations sur les colonies de levure Ade2 (mutées). Différents facteurs du milieu (surdosage d adénine, taux d O2) ont une influence sur le métabolisme de synthèse de pigment rouge
On constate une grande diversité des approches, des exemples et des techniques Certains manuels traitent d abord le milieu puis l IG, d autres mêlent les deux, d autres intègrent la dimension expérimentale ou non. Les technologies sont plus ou moins générales. Certains manuels généralisent à partir d un exemple. La praxéologie consiste soit exclusivement à l analyse des documents (Hachette et Belin) soit exclusivement à l expérimentation (Bordas) soit aux deux (Nathan).