THEME 3 – Une histoire du vivant
TP3 – L’évolution comme grille de lecture du monde : L’œil résultat de l’évolution ?
L'œil est un système sensoriel utilisé dans l'ensemble du règne animal. En effet, la lumière donnant un grand nombre d'informations sur l'environnement, elle est, et a été, une force sélective majeure, qui a conduit à la formation d'une grande variété de systèmes capables de percevo ir la lumière.
Problématique : On cherche à établir, à partir de données morphologiques et moléculaires, les liens de parenté entre ces primates actuels.
Matériel possible :
- ordinateur, logiciels Phylogène, anagène, clef étamine (logiciel œil).
Aide :
- Fiche Technique Phylogène : Fiche Technique Phylogène - Fiche Technique Anagène : Fiche Technique Anagène - Documents ressources
Activités et déroulement Capacités et indicateurs de réussite
Votre compte rendu présentera tous les résultats des 3 activités, et leur exploitation pour répondre au problème.
Activité 1 : Quelles sont la structure et l’organisation de l’œil qui permettent à l’œil de capter la lumière ? Quels sont les rôles du cristallin et de la rétine ?
Pour répondre à ces questions vous utiliserez le logiciel œil (à trouver sur la clef étamine) afin de compléter les schémas du document ressource n°1. Vous devrez précisez la fonction de chaque structure dans la vision.
Activité 2 : La vision des couleurs est liée à la présence dans la rétine de cellules nommées cônes qui synthétisent des protéines appelées opsines, codées par des gènes.
A l’aide du logiciel Phylogène réalisez la comparaison entre l’Homme et les autres Primates (document ressource 2) de la protéine nommée opsine bleue, afin de déterminer les liens de parenté entre ces espèces. On suppose que deux espèces ont un ancêtre commun d'autant plus récent que les différences entre les protéines de ces espèces sont faibles.
Appeler le professeur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.
Pouvez-vous replacer l’Homme au sein des Primates à partir de la comparaison de l’opsine bleue ?
Raisonner avec rigueur, modéliser
Etre capable de préciser le fonctionnement global de l’œil.
Communiquer et utiliser des outils informatiques L’arbre permet ou non de relier l’Homme aux autres primates
Activité 3 : L'homme et les autres primates sont trichromates, c'est à dire que leur vision des couleurs est due à la présence de trois catégories de pigments contenus dans les cônes. Les séquences nucléotidiques des gènes codant les opsines humaines sont très semblables. Ces gènes dérivent d’un même gène ancestral et constituent donc une famille multigénique (document ressource numéro 4).
Réalisez le traitement des séquences (document ressource 3) afin de déterminer les liens de parenté des gènes codant pour les opsines au sein de l’Homme et ainsi de retracer et compléter l’histoire évolutive de ces gènes (document ressource n°4).
Appeler l’examinateur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.
Votre compte rendu devra contenir le document ressource 1 complété, un arbre de parenté (activité 2), un tableau (activité 3) et l’histoire évolutive des gènes codant les opsines (document ressource 4 complété).
Le compte rendu devra se terminer par une conclusion sur l’histoire évolutive de l’œil chez les primates.
Communiquer et utiliser des outils informatiques Le tableau permet de comprendre l’histoire évolutive des
gènes codant les opsines
Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème
Communiquer et utiliser des outils informatiques Mon compte rendu est clair, synthétique et dans un langage
scientifique approprié
Document ressource 1 : Schéma de l’œil à légender à l’aide du logiciel œil.exe. Mettre un coup de Stabilo sur les structures transparentes.
Document ressource 2 : Comparaison des séquences des opsines et établissement des liens de parentés entre primates avec le logiciel « phylogène » Données à comparer : Molécules/homininés/molécules/opsines bleue
Espèces à comparer : Cebus, Saïmiri, Homme, Gorille, Chimpanzé, Bonobo, Macaque.
Protocole de comparaison des protéines « opsine bleue » à l’aide de Phylogène
- Lancer le logiciel Phylogène
- À l'aide du logiciel Phylogène, ouvrir le tableau de séquences de l'opsine bleue (opsine-bleu.aln) : pour cela ouvrir fichiers molécules/homininés/molécules/opsines bleue.
- Sélectionnez les espèces de primates : Cebus, Saïmiri, Homme, Gorille, Chimpanzé, Bonobo, Macaque.
- Cliquez sur le bouton matrice des distances.
- Copier le tableau obtenu. Le placer dans votre compte rendu.
- Cliquer sur le bouton arbre. Reproduire l'arbre obtenu, et le placer dans votre compte rendu.
- Placer sur l'arbre le dernier ancêtre commun à l'homme et au Macaque.
Document ressource 3 : Comparaison des données moléculaires avec le logiciel « anagène » Données à comparer : séquences de molécules homologues d’ADN du fichier ops_homme_adn.edi
Protocole de comparaison des gènes codant les opsines de l’Homme à l’aide d’anagène
1. Ouvrir les séquences du fichier ops_homme_adn.edi situé dans le dossier de classe 2. Sélectionner judicieusement les séquences à comparer.
3. Traiter les séquences par comparaison par alignements avec discontinuités.
Appeler l’examinateur pour vérification
Pour l’interprétation/présentation des résultats
Construire un tableau quantifiant les ressemblances ou les différences entre la séquence des gènes codant la molécule sélecti onnée.
Séquences Opsine L Opsine M Opsine S Rhodopsine
Opsine L 100% ? ? ?
Opsine M 100% ? ?
Opsine S 100% ?
Rhodopsine 100%
Tableau de pourcentages de ressemblances entre les séquences nucléotidiques des gènes codant pour les pigments rétiniens (rhodopsine et opsines) de l'Homme
Document ressource 4 : Histoire évolutive des gènes codant pour les trois opsines humaines. Les noms des gènes doivent être précisés à l’aide du tableau de ressemblance construit à l’aide du logiciel anagène
……….. ….. …..
Compte-rendu TP 3 : Grille de Notation
Nom Prénom : Date :
Nom Prénom : Note : /10
Communication : Résultats
Présenter les résultats pour les communiquer Je présente des productions :
- techniquement correctes (soignées, lisibles, appropriées, …)
- bien renseignées (informations complètes et exactes dans le cadre du moyen de communication choisi)
- bien organisées (informations traduites dans le sens du problème à traiter)
Niveau A = quatre documents
Niveau B = trois des quatre documents Niveau C = deux des quatre documents Niveau D = un des quatre documents Niveau E = rien à valoriser
5 pts 3 pts 2 pts 1 pt 0 pts
Conclusion
Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème - J’exploite l'ensemble des résultats = je vois
- J’intègre des notions (issues des ressources ou connaissances) = je sais - Je construis une réponse au problème posé explicative et cohérente intégrant les résultats = je conclus
Niveau A = trois critères
Niveau B = deux des trois critères Niveau C = un seul des trois critères Niveau D = rien à valoriser
5 pts 3 pts 1 pts 0 pts
