Niveau SECONDE Partie de programme Lorganisation fonctionnelle du

Niveau : SECONDE Partie de programme : L’organisation fonctionnelle du vivant Grandes idées : - Organisation fonctionnelle : niveaux d’organisation, spécialisation des cellules, cohésion en tissus grâce à MEC - Origine de la spécialisation cellulaire à partir d’un même génome : expression de gènes spécifiques (structure de l’ADN) - Métabolisme : nombreuses transformations chimiques interconnectées en voies, réalisées grâce à un équipement enzymatique spécifique - Métabolisme au niveau cellulaire : échanges, autotrophie/hétérotrophie

Situation déclenchante – constat Études documentaires : - reconstitution in vitro de tissus (ex. la peau ou le steak in vitro) - culture in vitro de plantes (à partir de cals) culture hors sol Comment s’organisent les cellules dans un organisme/un tissu? Notion de niveaux d’organisation Diversité des cellules (=> spécialisation) Cohésion des tissus/organismes grâce à la MEC Activité 1 : Observation au microscope d’organes/tissus animaux et végétaux Activité 2 : Docs sur la MEC et photos aux microscopes électroniques Comment expliquer que les cellules soient si différentes alors qu’elles ont la même information génétique ? Quels apports sont nécessaires pour mener à bien le développement des cellules ? Notion d’information génétique (structure de l’ADN) Spécialisation cellulaire et expression différenciée du génome Métabolisme * échanges cellulaires (autotrophie/hétérotrophie) * voies métaboliques et enzymes Activité 3 : Étude sur logiciel de la structure de la molécule d’ADN et définition du message génétique Activité 4 : Étude de cas sur vidéo : la reconstruction in vitro d’un organe (ex du cœur à partir de cœur fantôme) Activité 5 : Caractérisation des métabolismes autotrophes et hétérotrophes par Ex. AO (ou manip) +docs Activité 6 : Étude d’une réaction catalysée (ex : amylosynthase/amy lase ou tyrosinase)

Proposition d’activité : Activité en 2 parties Étude d’une réaction catalysée ex : tyrosinase Version formative - Synthèse de mélanine par extrait de champignon (prévoir un résultat préparé 48 h avant) -Utilisation d’Anagène -(permet d’introduire la notion d’allèles)

Site : http: //histologyguide. org/

Coloration Bronzage Albinisme

Coloration par les mélanocytes https: //lille 2 p 1. wordpress. com/2015/08/08/mecmatrice-extracellulaire-et-adherence/

Comment les mélanocytes produisent la mélanine? Pourquoi cette synthèse ne se fait pas chez les albinos?

http: //jean-jacques. auclair. pagesperso-orange. fr/tyrosinase/synthese. htm Intervention de la tyrosinase -Synthèse de mélanines in vitro - Principe Mettre en présence un petit volume d'une solution de tyrosine et quelques ml d'extait, dans l'eau, de chapeau d'un champignon de Paris. Préparer trois autres tubes de façon à montrer que la production de mélanines nécessite bien la présence de tyrosine mais aussi celle d'au moins un composant de l'extrait sensible à la chaleur.

La synthèse de mélanines à partir de la tyrosine nécessite l'intervention d'au moins un composé détruit par la chaleur. On pense à une protéine. Il doit s'agir d'une enzyme présente dans l'extrait de champignon: la tyrosinase.

Utilisation d’Anagène Exemple de l’albinisme Dans la banque, ouvrir gène de la tyrosinase Dans le fichier ouvrir tyrcod 1 ; tyralba 2 ; tyralba 5 tyrcod 1 permet d’avoir une pigmentation normale tyralba 2 ou tyralba 5 sont présents chez des individus albinos Avec le curseur regarder la longueur des séquences

Utilisation d’Anagène Exemple de l’albinisme Demander la comparaison simple des séquences tyralba 1 ou tyrcod 1 permet d’avoir une pigmentation normale tyralba 2 ou tyralba 5 sont présents chez des individus albinos Avec le curseur regarder la longueur des séquences Demander la comparaison simple des séquences Que constatez-vous ?

Utilisation d’Anagène Exemple de l’albinisme

Photos ou schémas des tubes Productions attendues Copie d’écran d’anagène

Suitevoies Les possible métaboliques sont interconnectées

Les voies métaboliques sont interconnectées par les molécules intermédiaires des métabolismes. Le métabolisme des cellules peut être modifié par les conditions du milieu : par exemple les cellules de la peau fabriquent plus de mélanine (pigment brun) lorsqu’elles sont exposées au soleil. Des mutations Point cours (changement) affectant l’ADN (=le patrimoine génétique) peuvent aussi aboutir à un fonctionnement différent des cellules. Ces mutations aboutissent à différentes variantes pour un même gène: un ou quelques nucléotides sont différents dans la séquence. Les différentes versions d’un même gène sont appelées des allèles. Exemple : Pour le gène permettant la fabrication de tyrosinase (enzyme aboutissant à la production de mélanine) il existe plusieurs allèles : l’allèle tyralba 1 permet la fabrication d’une tyrosinase normale, une quantité de mélanine normale, et donc une pigmentation de la peau normale l’allèle tyralba 2 aboutit à une enzyme non fonctionnelle, une absence de mélanine et à l’albinisme

Notions acquises et nécessaires : Proposition d’activité : Étude de la tyrosinase Version évaluation type ECE • Enzyme, voie métabolique • Structure de l’ADN et message génétique • Définition d’allèle I, 1 I, 2 Documents ressources aux élèves • Symptômes visibles de l’albinisme : défaut de pigmentation (par la mélanine) de la peau, les cheveux, l’iris • Origine génétique de l’albinisme : mutation au niveau d’un gène TYRP 1 codant pour une enzyme la tyrosinase • Intervention de la tyrosinase dans la biosynthèse de mélanine (cf ci-dessous) II, 1 II, 2 Suspicion d’albinisme Peau et cheveux plus pâles Plages lumineuses sur la peau Prélèvements effectués : • Séquençage du gène TYRP 1 chez les individus de la génération II • Utilisation de la transgenèse : obtention de solutions de tyrosinase à partir de l’expression des gènes TYRP 1 de l’ensemble des individus PROBLEMATIQUE : II, 1 souffre-t-elle effectivement d’albinisme ?

Proposition d’activité : Étude de la tyrosinase Version évaluation type ECE Remarque : utilisation du TP tyrosinase chez le champignon de Paris comme modèle Les extraits de champignons représenteront les solutions de tyrosinase des individus I, 1 ; I, 2 ; II, 1 et II, 2 Pour l’individu II, 2 sain : extrait pur de champignon Pour les individus de la génération I : diluer l’extrait avec ¼ d’eau distillée (ou extrait pur) Pour l’individu II, 1 (supposée malade) : eau distillée Remarque : utilisation des données ANAGENE concernant l’albinisme Utiliser la séquence tyralba 1 ou tyrcod pour l’individu sain II, 2 Utiliser la séquence tyralba 5 pour l’individu malade II, 1 (substitutions : la comparaison simple suffit)

Proposition d’activité : Étude de la tyrosinase Version évaluation type ECE Critères d’évaluation MISE EN PLACE DE LA DEMARCHE -Mise en place d’un protocole adapté mettant en évidence l’activité de la tyrosinase chez les différentes personnes test mettant la tyrosine en présence des extraits protéiques TYRP 1 comparaison des colorations entre les différents individus -Comparaison avec ANAGENE du gène TYRP 1 chez II, 1 et II, 2 pour mettre en évidence une ou plusieurs mutations du gène chez II, 1 COMMUNICATION DES RESULTATS -Techniquement correcte -Bien organisée -Bien renseignée EXPLOITATION DES RESULTATS -Chez II, 1 : deux mutations (substitutions) visibles sur le gène TYRP 1 -Pas de production de mélanine à partir du mélange tyrosine et extrait protéique de II, 1 => tyrosinase non fonctionnelle -Mise en relation entre la mutation et l’inactivité de l’enzyme -CCL : diagnostic confirmé