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Programme de Première S - Végétaux
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Biologie : La morphogénèse végétale et l'établissement du phénotype (5
semaines)
Le
phénotype morphologique d'un individu est le résultat des interactions entre
l'expression du génotype et son contrôle par l'environnement. L'établissement
de ce phénotype met en jeu un ensemble de processus biologiques dont des gènes
sont responsables (mitose, métabolisme cellulaire, action d'hormones, mise en
place des structures de l'organisme). Les gènes gouvernent à la fois les grands
traits de l'organisation et les détails de la structure, en permettant la synthèse
de protéines spécifiques aux diverses échelles qui constituent l'organisme (cellules,
tissus, organes, plan d'organisation). L'expression de ces gènes est soumise
à des facteurs externes (abiotiques ou biotiques) dont la variabilité s'ajoutent
à la diversité allélique pour aboutir à une diversité phénotypique individuelle.
L'étude
de la morphogénèse des végétaux permet d'aborder dans un cadre intégré ces différents
phénomènes qui contribuent à l'établissement du phénotype.
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Observation de ports différents de végétaux d'une même espèce et d'espèces
différentes.Observation de ports de végétaux dans différentes conditions
d'environnement (cf. sortie de terrain de géologie).
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La
diversité morphologique des végétaux
La morphologie d'un végétal dépend en partie des caractéristiques génétiques
de l'espèce.En fonction de leur environnement, des individus d'une même
espèce peuvent avoir une morphologie différente.
Des réponses morphologiques semblables peuvent être obtenues avec des
végétaux d'espèces différentes placés dans un même environnement. |
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Réalisation d'expériences permettant d'identifier les zones de croissance
enlongueur.
Observation microscopique de méristèmes.
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La
morphogénèse associe la division et la croissance cellulaire au niveau
de territoires spécialisés
La mitose est localisée dans les méristèmes.
Elle permet de produire :
- des cellules qui vont ensuite se différencier et participer à la croissance
et à la structuration de l'organisme (feuilles, tiges, racines) ;
- des cellules qui restent indifférenciées et qui vont à leur tour constituer
des méristèmes (apical ou axillaire).
Limites : la description détaillée des cellules différenciées, les
mécanismes de la différenciation cellulaire et de l'organogénèse,
la morphogénèse des feuilles, le contrôle du fonctionnement du méristème
et la croissance en épaisseur, ne sont pas au programme. |
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Réalisation de préparations et (ou) observation microscopique de cellules
en mitose.
Analyse de l'expérience de Meselson et Stahl.
Exploitation de données sur les taux d'ADNà différents moments de la
vie cellulaire.
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La
mitose est un processus commun aux cellules eucaryotes
Au cours de l'interphase du cycle cellulaire, la réplication de l'ADN
s'effectue selon un mécanisme semi-conservatif, fondé sur la complémentarité
des bases.
Les structures cellulaires se modifient lors de la mitose.
Chaque cellule fille issue de la mitose contient le même patrimoine
génétique que la cellule initiale.
Limites : le contrôle du cycle cellulaire n'est pas au programme. |
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Réalisation de préparations et (ou) observation de cellules végétales.
Mise en évidence de la paroi cellulosique : cellulose, lamelle moyenne.
Mise en évidence de la turgescence cellulaire.
Obtention et/ ou observation de protoplastes.
Étude des expériences historiques de la miseen évidence d'une hormone
végétale :l'auxine.
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Dans
la tige, la croissance cellulaire est contrôlée par une hormone : l'auxine
La paroi des cellules végétales en extension est essentiellement composée
de polysaccharides,dont la cellulose et les hémicelluloses.
La pression de turgescence cellulaire et la plasticité pariétale permettent
la croissance cellulaire.
L'auxine, facteur de croissance ou hormone végétale, contrôle la croissance
cellulaire.
Elle est synthétisée par l'apex des tiges. Elle possède une double action
:
- une action à court terme sur la plasticité pariétale ;
- une action à plus long terme sur l'expression de gènes qui participent
aux divers événements du métabolisme nécessaires à la croissance.
Limites : les détails des mécanismes de synthèse et de construction
de la paroi (métabolisme de la cellulose, de la construction de la paroi
ainsi que la diversité des molécules qui la composent),les mécanismes
détaillés des échanges hydriques et la notion de potentiel hydrique,
les mécanismes moléculaires détaillés de l'action de l'auxine sur la
paroi, ne sont pas au programme. |
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Réalisation et (ou) analyse d'expériences montrant le rôle de l'auxine
sur la croissance différentielle entre les deux faces d'un organe.
Réalisation et (ou) analyse d'expériences de clonage de végétaux.
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Le
développement du végétal 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 unchangement
de morphologie.
La totipotence des cellules végétales permet le clonage.
Les proportions des différentes hormones (rapport des concentrations
d'auxine et de cytokinine) contrôlent l'organogénèse (tige, racines).
Limites : les mécanismes d'action des cytokinines ne sont pas au
programme. |
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