. . .

Sciences de la vie et de la Terre

Votre position dans le site

icône du fil d'arianeAccueil du site → Niveaux → Lycée → 2nde → Article
Auteur :
Cyrielle Defer

Lycée Edouard Branly

94130 Nogent sur Marne

Date :
Niveau : 2nde
Types d'activité pédagogique : Exploitation documentaire, Progressions pédagogiques

La cellule, unité structurale et fonctionnelle du vivant

À propos de cet article

Descriptif

Etude, en seconde, de l’unité fonctionnelle et structurale des êtres vivants. Proposition concernant cette séance impliquant la mise en oeuvre de connaissances, de capacités et d’attitudes.

Sommaire

Diffusez cet article

En ce moment sur la Une

→ des articles connexes

Cet article est dans un premier temps un déroulement de séance réalisée avec les élèves de seconde où l’on étudie l’unité fonctionnelle des êtres vivants avant de traiter de l’unité structurale. Dans un second temps, il s’agit d’une proposition concernant cette séance impliquant la mise en oeuvre de connaissances, de capacités et d’attitudes.

La cellule, unité structurale et fonctionnelle du vivant : traiter l’unité fonctionnelle des cellules avant de traiter l’unité structurale.

Cet article est une proposition de progression qui a été réalisée en classe, niveau seconde concernant la séance pendant laquelle les élèves mettent en évidence l’unité structurale et fonctionnelle du vivant. A la séance précédente, nous avions établi les notions suivantes : le métabolisme est l’ensemble des transformations chimiques réalisées par la cellule. Les besoins nutritifs des cellules permettent de distinguer deux grands types de métabolisme : autotrophie et hétérotrophie.

Phase de motivation :

La situation de départ est un rappel sur les notions construites au TP précédent (voir paragraphe ci-dessus). A partir de cela, il est possible de construire un schéma comme ci-dessous. Ce schéma permet de soulever la problématique du TP, en effet les élèves remarquent que les organismes autotrophes produisent de la matière organique (MO) alors qu’ils n’en prélèvent pas dans leur environnement.

Schéma1

Problématique :

Comment expliquer la production de matière organique chez les autotrophes alors qu’ils n’en prélèvent pas dans leur environnement ?

Hypothèse :

La structure des cellules diffère en fonction du type de métabolisme.

Stratégie de résolution :

Si le métabolisme dépend de la structure des cellules, alors on devrait trouver des différences de structure entre une cellule autotrophe et une cellule hétérotrophe.

  • observer des cellules autotrophes et hétérotrophes au microscope optique.
  • comparer les cellules autotrophes et hétérotrophes au niveau structural pour dégager des structures communes (afin de définir une cellule au niveau structural) et différentes (afin de comprendre ce qui permet au cellules autotrophes de produire de la matière organique).

Objectifs travaillés :

- Objectif cognitif : la structure des cellules
- Objectif méthodologique : réaliser un dessin d’observation ou un schéma ou légender une micrographie
- Objectif technique : préparation d’une lame pour observer au microscope (évaluation formative)

Critères d’évaluation Satisfaisant A améliorer Non satisfaisant
L’objet à observer bien à plat dans la goutte
Liquide sous toute l’étendue de la lamelle bien horizontale
Préparation nette et propre
Organisation de la paillasse et respect du matériel

Déroulement de la séance :

Première partie :

Comment peut-on définir une cellule au niveau structural ? On va déterminer les points communs entre différentes cellules pour définir une cellule.

Pour définir ce qu’est une cellule, nous allons étudier quatre cellules différentes. Pour cela, nous allons nous partager le travail :

Préparation microscopique : observation au microscope Sur une photo
Binômes côté fenêtres Cellules bulbe d’oignon (hétérotrophe) Cyanobactérie (autotrophe)
Binômes côté mur Cellules feuille d’élodée (autotrophe) Cellules de l’épiderme buccal (hétérotrophe)
  • Réaliser une lame microscopique de l’échantillon, observer la préparation au microscope et réaliser un dessin d’observation ou un schéma ou annoter une micrographie (bulbe d’oignon ou feuille d’élodée).
  • Légender la photo de cellule à l’aide du texte (cyanobactérie ou cellule buccale (voir image ci-dessous)).
    Cellules à légender
    Cellules à légender
  • Compléter le tableau de comparaison ci-dessous (cocher la case si la cellule possède la structure).
Cellules étudiées Membrane plasmique Cytoplasme Vacuole Paroi Noyau Structure contenant de la chlorophylle
Feuille élodée
Cyanobactérie
Bulbe oignon
Epiderme buccal
  • À partir du tableau ci-dessus, déterminer ce qu’est une cellule au niveau structural (pour cela, repérer les structures présentes au niveau de toutes les cellules).
Mise en commun :

Annoter les cellules sur le diaporama (cyanobactérie, cellule buccale, bulbe d’oignon et feuille d’élodée) et compléter le tableau comparatif (voir les photos ci-dessous).

Tableau comparatif
Tableau comparatif
Annoter les cellules à l'aide du vidéoprojecteur
Annoter les cellules à l’aide du vidéoprojecteur
Notion construite :

Une cellule est un volume délimité par une membrane plasmique qui sépare le milieu intracellulaire appelé cytoplasme du milieu extracellulaire (milieu de vie de la cellule). La cellule est l’unité structurale des êtres vivants.

Seconde partie :

Qu’est ce qui différencie une cellule autotrophe d’une cellule hétérotrophe au niveau de la structure ?

Les cellules des feuilles d’élodée et les cyanobactéries ont un métabolisme autotrophe. Les cellules du bulbe d’oignon et de l’épiderme buccal ont un métabolisme hétérotrophe.
- À partir du tableau (voir ci-dessus), déterminer la différence structurale entre les cellules dont le métabolisme est hétérotrophe et celles dont le métabolisme est autotrophe.
- On connaît la définition d’une cellule. Nommer le lieu des réactions des métabolismes.

Notion construite :

Les réactions du métabolisme ont lieu dans le cytoplasme des cellules.

Réponse à la problématique :

Comment expliquer la production de matière organique chez les autotrophes alors qu’ils n’en consomment pas ?

Le chloroplaste est un outil qui participe à la production de la matière organique.

La cellule, unité structurale et fonctionnelle du vivant : tâche complexe.

Les objectifs :

  • Connaissances : la cellule au niveau structural mis en relation avec sa fonction
  • Capacités : réaliser une préparation microscopique, utiliser un microscope optique, communiquer
  • Attitudes : travailler en autonomie, respecter le matériel, ranger la paillasse

Phase de motivation :

Il y a eu une énorme catastrophe sur la planète Kalaédone et aucun organisme vivant n’a survécu, excepté trois habitants à bord de leur navette spatiale. Découvrant ce désert qu’est devenu leur planète, plus aucune trace de végétaux, ni d’animaux, ils décident de partir dans l’espace afin de trouver des formes de vie pour recoloniser leur planète. Ils ont fait une escale sur Terre et ont apporté des échantillons et des photos : Sur paillasse, les échantillons dont on ne connait pas le nom : A : Elodée, B : oignon, C : gelée, D : photo de cyanobactérie, E : un élève, F : farine…

Appel

Phase dialoguée : il faut leur faire dire que pour recoloniser la planète Kalaédone, il faut détecter parmi ces échantillons, ceux qui sont vivants et ceux qui ont un métabolisme autotrophe car ils n’ont besoin que de matière minérale…

Probléme : quels échantillons issus de la Terre permettra aux 3 survivants de recoloniser leur planète ?

Hypothèse(s) : ?

Question à laquelle l’élève doit répondre à l’issue du TP :

Après avoir observé au microscope deux des échantillons, communiqué vos observations ( dessin, phographie, schéma ou texte), vous comparerez vos observations en complétant le tableau. Cela vous permettra de déterminer le ou les échantillons qui seront utiles à la recolonisation de la planète Kaladéone.

Critères de réussites :

  • Annoter correctement les structures de l’échantillon visibles au microscope
  • Utiliser les observations des autres groupes

Compétences travaillés :

Non aqcuis A renforcer Aqcuis Expert
Observer, manipuler, communiquer pour chercher l’information

Ressources :

  • 1 : pour observer : microscopes optiques, fiches d’aides d’utilisation du microscope et de préparation de lame.
  • 2 : pour communiquer : appareil photo / feuilles pour dessin, schéma ou texte / des aides pour légender les cellules
  • 3 : pour comparer :
Echantillons étudiés Membrane plasmique Cytoplasme Vacuole Paroi Noyau Structure contenant de la chlorophylle
A
B
C
D
E
F

Aides :

  • Connaissances : La présence de cellules permet de conclure que l’organisme étudié est vivant Les organismes autotrophes possèdent dans leur cytoplasme des structures contenant de la chlorophylle participant à la fabrication de matière organique.
  • Démarche possible : 1) Réaliser une lame microscopique de l’échantillon, observer la préparation au microscope 2) réaliser un dessin d’observation ou un schéma ou annoter une micrographie (bulbe d’oignon ou feuille d’élodée). 
 3) Légender la photo de cellule à l’aide du texte (cyanobactérie ou cellule buccale. 4) Compléter le tableau de comparaison (cocher la case si la cellule possède la structure). 5) A partir du tableau, déterminer lesquels de ces échantillonssont vivants (constitués de cellules) et lesquels sont autotrophes (présence d’une structure contenant de la chlorophylle à l’origine de la fabrication de la matière organique). 6) À partir du tableau, déterminer ce qu’est une cellule au niveau structural (pour cela, repérer les structures présentes au niveau de toutes les cellules).
Mise en commun :
  • Utilisation des TICE : annoter les différents types cellulaires à l’aide du vidéoprojecteur
  • Exploitation du tableau de comparaison : notion d’unité structurale de la cellule et mise en évidence des échantillons vivants et autotrophes.
Notion construite :

Une cellule est un volume délimité par une membrane plasmique qui sépare le milieu intracellulaire appelé cytoplasme du milieu extracellulaire (milieu de vie de la cellule). La cellule est l’unité structurale des êtres vivants.