Classe : Troisième Durée conseillée : 10 Nombre de séances de TP : 6 PARTIE 1 : Diversité et Unité des êtres humains En rouge : Bilans à faire noter aux élèves En bleu : Activités pratiques et capacités En vert : Problématique et hypothèses Chapitre 1 Tous pareils et tous différents Rappels : - Tous les êtres humains appartiennent à la même espèce - Une espèce correspond à des individus qui se ressemblent et qui peuvent se reproduire entre eux. Problématique : Comment expliquer les ressemblances et les différences qu il existe entre les êtres humains? I- Les caractéristiques de l espèce humaine TP1 - Tous pareils et tous différents Un crime a été commis au zoo de Saint Martin La Plaine. La victime porte des traces de coups, de morsures et des marques d étranglement au niveau du cou, ce qui semble être la cause de la mort. La victime n est pas connue des services de police. On n a retrouvé aucune empreinte digitale sur les lieux du crime mais deux empreintes de pas à proximité du corps. La police scientifique ouvre rapidement une enquête pour tenter de retrouver le(s) coupable(s). L'enquête commence par la recherche de témoin(s). Le gardien du zoo nous apprend que le même jour, Alfred, un jeune chimpanzé récemment arrivé dans le zoo s est échappé. De plus, le gardien du zoo a identifié un certain nombre de personnes au comportement bizarre. Problématique : Comment identifier un humain au sein des autres espèces et au sein de sa propre espèce? Activité 1 : - Comparer l espèce humaine et le chimpanzé (Document 1) - A partir de l observation des indices (Doc 2), en déduire quelle espèce est coupable du crime Activité 2 : - Identifiez les éléments qui permettront de dresser un portrait-robot du coupable (Document 3) - A partir du témoignage (Doc 4), En déduire quel individu est coupable du crime BILAN : - Un caractère correspond à une particularité présente chez tous les individus d une même espèce (ex : pouce écarté, forme du nez, couleur des yeux ). - Tous les individus de l espèce humaine possèdent les mêmes caractères (ex : couleur de l œil, couleur des cheveux ) et font partie du groupe des Mammifères. - Mais, chaque caractère d un individu peut présenter des variations qui lui sont propres et qui le rendent unique (ex : yeux bleus, yeux marrons ).
Document 1 : Caractéristiques de l Homme et du Chimpanzé Document 2 : Indices présents sur la scène du crime oximité du corps, une zone sableuse présente deux empreintes qui semblent avoir été déposées par le même individu. ques de morsure identifiée sur le bras droit de la victime.
Document 3 : Principaux suspects présents sur les lieux du crime Document 4 : Témoignages des gardiens du zoo Gardien 1 : «Pendant la journée, j ai fait beaucoup d aller-retours entre les enclos des chimpanzés et des gorilles et les bâtiments principaux (restauration, service). Au moment où on a identifié la disparition d Alfred, j étais à proximité de l enclos et j ai vu une personne de dos qui s enfuyait. C était une personne assez grande avec les cheveux courts et bruns». Gardien 2 : «Toute la journée, j étais au service en restauration. Au moment de la disparition d Alfred, j ai vu beaucoup de gens qui s agitaient et qui voulaient savoir où était le chimpanzé. Par contre, j ai vu un homme à la peau claire assez inquiet partir complètement dans l autre sens. Il avait les cheveux lisses, bruns et il était barbu.» Gardien 3 : «Moi, j étais à la caisse et j ai vu un jeune homme partir de chez nous assez vite. Il était brun avec des cheveux courts. Je lui ai demandé si ça lui avait plu et il a sursauté. Quand il s est retourné, j ai pu voir qu il avait un visage assez carré, le nez droit et surtout les yeux verts.»
CORRECTION TP1 Tous pareils et tous différents Activité 1 : Comparaison de l Homme et du Chimpanzé Je vois une empreinte de chaussure et une empreinte de pas avec des orteils courts et le pouce proche des autres orteils. J en déduis que l empreinte correspond à celle d un être humain. Le coupable de ce meurtre est DONC un être humain. L espèce humaine présente donc des caractères spécifiques (pied sans pouces écartés, fort volume du crâne, bras plus courts ) qui permettent de l identifier par rapport aux autres espèces. Activité 2 : L Homme au sein de son espèce J ai appris que le suspect était un homme assez grand présentant - la peau claire - des cheveux bruns, courts et lisses - une barbe - des yeux verts - le nez droit - un visage assez carré J en déduis que le suspect est Robert Pattinson et c est probablement lui qui est l auteur du crime. On peut donc identifier un humain parmi le reste de son espèce car il possède des variations des caractères qui lui sont spécifiques.
II/ L origine des variations individuelles TP2 L origine des caractères des êtres humains Capacités travaillées : C1- Observer, Analyser, Interpréter Nous avons vu que le suspect (Robert Pattinson) a été identifié grâce à la couleur de ses yeux (verts). Problème : Quelle est l origine de cette particularité chez un être humain? 1- Identifier le caractère qui varie entre les deux enfants de l'arbre généalogique (document 2 p 14). 2- Lire l'arbre pour trouver une origine à cette variation (document 2 p 14). Comment appelle-t-on ces caractères? 3- Le bronzage et la musculature peuvent être plus ou moins développés en fonction des individus (voir documents 1 et 2). La couleur de la peau et la musculature sont donc des caractères variables d'un individu à un autre. - Décrire les documents pour identifier l origine de ces deux caractères individuels (bronzage et musculature). Sont-ils héréditaires? Justifier votre réponse. Correction TP2 L origine des caractères des êtres humains Question 1 : Je vois que le garçon a les cheveux blonds alors que sa sœur a les cheveux bruns. J en déduis que le caractère qui change est donc la couleur des cheveux. Question 2 : Je vois que le père et la grand-mère ont les cheveux bruns alors que la mère et le grand père ont les cheveux blonds. J en déduis que les caractères ont pour origine les parents et les grandsparents. Ces caractères sont les caractères héréditaires. Question 3 : Doc 1 : Je vois que les pieds des 3 personnes sont bronzés mais pas partout (trace des tongs, sandales et chaussures). J en déduis que la couleur de la peau varie à cause du soleil. Doc 2 : Je vois que Raphael Nadal est beaucoup plus musclé en 2007 qu en 2004. J en déduis qu il a dû faire beaucoup de musculation, ce qui a augmenté le volume de ses muscles. Ces caractères dépendent de l environnement : ils ne sont pas héréditaires. Bilan : - Certains de nos caractères se transmettent des parents aux enfants (de génération en génération). On parle de caractères héréditaires : nous les possédons dès la naissance (ex : couleur des cheveux, couleur des yeux). - Mais l environnement peut modifier certains caractères au cours de notre vie. Ces modifications ne sont pas héréditaires (ex : le bronzage, la musculature, le langage ).
Exercice d application : exercice 6 p 25 sur feuille Question a : Je vois qu il y a 3 générations : - génération I avec 2 individus - génération II avec 4 individus - génération III avec 2 individus Question b : Je vois que l individu II.3 est un homme qui a pour parent les individus II.1 (mère) et II2 (père) Question c : Je vois que les individus au lobe détaché sont I.1, II.1, II.3, II4 (non numéroté) et III.2. Ce caractère est présent dans les 3 générations : il se transmet de génération en génération. J en déduis que ce caractère est héréditaire. Ainsi, les caractères héréditaires nous ont été transmis par nos parents. Problème : Comment s est produite la transmission? A quel moment de la vie? Quand il y a eu fécondation. (Rappels fécondation : spz + ovule Cellule œuf Etre vivant). Cela signifie que nous possédons cette information héréditaire depuis que nous sommes à l état de cellule-œuf. Bilan : L information responsable des caractères héréditaires s appelle l information héréditaire. Etant donné qu elle provient des parents, elle se trouve dans les gamètes (spermatozoïdes et ovules). Au cours de la fécondation, les informations de la mère et du père sont alors associées pour former la cellule œuf. Puis la cellule œuf s est multipliée en plusieurs milliards cellules identiques qui ont toutes reçu cette information héréditaire.
Exercice d application : exercice 8 p 25 sur feuille Question a : Je vois que les 2 groupes d humains qui ont été placés en altitude ont une quantité d hémoglobine plus forte. - Pour le groupe 1, elle passe de 16,8g / 100 ml de sang à 17,4 / 100 ml de sang (altitude qui passe de B : 2000/3500m à C : 5000m). - Pour le groupe 2, elle passe de 13,5g / 100 ml de sang à 16,6 / 100 ml de sang (altitude qui passe de A : 1300m à C : 5000m). J en déduis que l altitude augmente la quantité d hémoglobine dans le sang. Question b : Je vois que pour le groupe 2, l augmentation est plus forte (+ 3,1 g/100 ml contre +0,6 g/100 ml). Or, les parents du groupe 2 vivent au même endroit que les personnes du groupe 1. C est comme si le groupe 1 correspondait aux parents du groupe 2. Ainsi, si ce caractère était héréditaire, alors la quantité serait la même pour les 2 groupes mais ce n est pas le cas. J en déduis que plus l altitude augmente, plus la quantité d hémoglobine augmente. Ce caractère n est donc pas héréditaire : il dépend de l environnement.
III/ Localisation et nature de l information héréditaire Problématique : Où se localise l information héréditaire contenue dans la cellule-œuf et quelle est sa nature? Hypothèses : l information qui permet l expression des caractères héréditaires est située dans le noyau ou le cytoplasme ou la membrane plasmique de la cellule œuf. TP3 Identification et localisation de l information héréditaire Capacités travaillées : C1- Observer, recenser des informations ; A1- Développer le sens de l'observation ; A5- Observer des règles élémentaires de sécurité. Nous savons que les particularités des êtres humains sont héréditaires. Cette information héréditaire est présente chez les ancêtres et transmise aux descendants. Suite à l affaire du zoo de Saint Martin La Plaine, le père de Robert Pattinson prétend que ce dernier n est pas vraiment son fils et demande un test de paternité. Ces derniers sont réalisables facilement à partir d un prélèvement effectué dans la bouche. Problème : Quelle est la molécule qui contient l information héréditaire et où est-elle localisée? 1- Décrire le document 1p16 pour identifier dans quelle partie de la cellule se trouve l information héréditaire. 2- Réaliser la manipulation proposée en vous aidant du protocole (document A de la fiche) afin d identifier la molécule portant l information héréditaire. 3- Décrire le document B pour confirmer quelle est la molécule qui contient l information héréditaire et sa localisation dans la cellule et expliquer pourquoi on peut faire un test de paternité avec des cellules de la bouche. 4- Décrire le document C pour identifier les formes prises par la molécule contenant l information héréditaire. Question supplémentaire : 5- Décrire le document D (vidéoprojecteur) pour déterminer si Mr Pattinson est bien le père de Robert. Bilan : Les cellules contiennent une information héréditaire dans leur noyau. Cette information héréditaire permet la mise en place des caractères héréditaires L information héréditaire est appelée information génétique et elle est contenue dans la molécule d ADN. Parfois l ADN se compacte en filaments ou bâtonnets visibles au microscope appelés des chromosomes. CONCLUSION : L ADN et les chromosomes sont donc le support de l information génétique déterminant l apparition des caractères héréditaires.
Titre : L ADN et les chromosomes dans la cellule Titre : L ADN et les chromosomes dans la cellule
IV/ Les chromosomes de l espèce humaine Problématique : Comment expliquer l origine des différences entre les espèces? TP4 L organisation de l information génétique Nous avons vu que l information héréditaire est contenue dans l ADN, une molécule filamenteuse située dans le noyau des cellules et qui forme souvent des chromosomes. Problème : Combien avons-nous de chromosomes et quelle(s) information(s) portent-ils? 1- Définir le mot caryotype en vous aidant de votre livre (p19). 2- Comptez le nombre de chromosomes pour chaque caryotype (a et b) et identifiez comment les chromosomes sont triés. Puis, en déduire ce qui permet de distinguer un caryotype humain d'un caryotype d'une autre espèce. 3- Utilisez le document 3p18 pour comparer le caryotype d'homme au caryotype de femme et trouver de quels chromosomes dépendent le développement des caractères sexuels masculins et féminins. 4- Utilisez le document 5p19 pour identifier l anomalie présente dans le caryotype. Comment appelle-t-on ce type d anomalie? D autres anomalies du caryotype existent elles (document ci-dessous)? Bilan : Chaque cellule humaine contient 23 paires de chromosomes (soit 46) que l on peut classer dans un caryotype : c est un document qui présente tous les chromosomes, triés par paire, du plus grand au plus petit. La paire n 23 du caryotype humain porte les informations responsables du sexe de l individu : XX = Femme et XY = Homme. Des anomalies du nombre de chromosomes peuvent apparaître chez certains individus : trisomie (3 chromosomes au lieu de 2), monosomie (1 chromosome au lieu de 2). Dans ce cas, l embryon ne se développe pas ou présente des caractères différents chez l individu concerné (retards intellectuels et troubles physiques). CONCLUSION : Les êtres humains font partie de la même espèce et ont le même caryotype, à l origine des mêmes caractères. Leurs variations de caractères proviennent de leurs ancêtres (hérédité) qui leur ont transmis leur information génétique qui est contenue dans l ADN et les chromosomes. Nous sommes donc tous pareils mais aussi tous différents. Transition : Comment les variations de caractères sont-elles portées par les chromosomes et l ADN? Hypothèse : Les chromosomes et l ADN portent des informations différentes selon les personnes (gènes?).