Martine DELVIGNE

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La membrane cytoplasmique porte dentrée et de
sortie de la cellule
Quelques expériences réalisables en classe sur
les transports passifs et un outil dévaluation
FORFOR 2010
Martine DELVIGNE Michel FAWAY
UCL
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Déroulement de latelier

• Trois situations différentes (Famille de tâches
  1) - présentation
• Des activités de découverte (Famille de tâches
  2)
• expériences
• Source
• http//www.vanin.be/cms_master/bioenligne/
• Résolution de la tâche (formatif)
• Un outil dévaluation
• - certicative
• Timing 3 1 4 H

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Trois situations différentes (Famille de tâches
1)

• Propositions de réalisation
• - tous les élèves reçoivent les 3 mises en
  situation.
• - répartir en X groupes de 3 ou 4 élèves de
  manière aléatoire les différentes situations (une
  couleur pour chaque situation) (6 groupes
  regroupés par couleur).
• Présentation de la tâche

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Familles de tâches

• Tâche
• Utilise des ressources
• Doit être
• novatrice ou inédite
• adidactique ?aucune démarche
• complexe utilise plusieurs ressources.
• Production texte, tableau, graphique, rapport..

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La 1ère situation
Tu es en blocus, tu veux être en pleine forme
pour réussir et tu appliques quelques règles
dhygiène. Il est 16 heures et tu fais une pose.
Sur la table de la cuisine un magnifique plat
de fraises que ta maman avait nettoyées, bien
égouttées et saupoudrées dun peu sucre, en début
de journée. Tu te sers de ces délicieux fruits
et ta maman constate la présence de jus rosé dans
le fond du plat. Dépitée, elle te pose la
question mais doù peut bien provenir ce
liquide rosé ? 
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La 2e situation
Une étudiante en médecine a réalisé des
préparations microscopiques de globules rouges
ayant séjourné dans différents milieux (eau
distillée, solution deau de mer, sérum
physiologique) mais elle a oublié de noter à
quelle préparation correspond chacun de ces
clichés photographiques.
A B
C
Les globules rouges observés dans un frottis
sanguin ont le même aspect que ceux du cliché C.
Indique sous chaque photographie, le milieu dans
lequel les globules rouges étaient placés en
justifiant ta réponse.
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3e situation
Samedi, journée scout, toute ta petite troupe se
promène dans la campagne voisine que vous
appréciez beaucoup. Mais quelle nest pas ta
surprise de constater que les abords
habituellement très fleuris du chemin sont
quasiment à nu. Inquiet, tu demandes au fermier
du coin sil en connaît la raison. Depuis la
création du club de golf et du restaurant y
attenant, il y a énormément de circulation, même
lhiver, et la commune ne lésine pas sur les
épandages de sel (chlorures de calcium, de
sodium) durant lhiver. Fournis une hypothèse
qui permettrait dexpliquer le lien existant
entre la disparition des plantes et les épandages
de sel.
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Activités de découverte (partie expérimentale)

• Faire découvrir le concept de DIFFUSION
• Les substances se déplacent
• Faire découvrir la PERMÉABILITÉ SÉLECTIVE des
  membranes biologiques
• ? La membrane laisse entrer et sortir certains
  composés
• Perméabilité des tissus animaux
• Faire découvrir le concept dOSMOSE
• ? Losmose à léchelle macroscopique
• Losmose à léchelle cellulaire

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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INTERPRÉTATIONS ET CONCLUSIONS 1) Explique les
résultats obtenus dans les différents berlins. 2)
Modélise la situation initiale et la situation en
fin dexpérience dans les trois berlins.
Les molécules deau seront représentées en bleu
et les molécules dencre dans une autre
couleur. 3) Le phénomène observé dans les berlins
1 et 2 porte le nom de diffusion. Construis
une définition de ce concept.
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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• INTERPRÉTATIONS ET CONCLUSIONS
• Quels sont les composés qui ont franchi le boyau
  de porc ?
• Justifie ton affirmation.
• 2) Comment expliques-tu le sens de migration ?
• 3) Comment appelle-t-on ce mode de transport ?
• 4) Quel composé traverse le plus rapidement le
  boyau de porc ?
• 5) Quel composé ne peut pas traverser le boyau de
  porc ?
• Fournis la preuve de ce que tu affirmes.
• 6) Dans le schéma ci-dessous, trace le trajet des
  différentes substances qui ont
• traversé le boyau de porc en indiquant la
  substance et le sens de migration.
• 7) Propose un modèle explicatif du phénomène
  observé. Emets une hypothèse
• qui permettrait dexpliquer ce phénomène.
• 8) Les biologistes affirment que la membrane
  cytoplasmique présente une
• perméabilité sélective. Avec tes propres
  mots, explique ce que signifie cette
• affirmation.

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BIO 4 Chapitre 3 Activité
Perméabilité des tissus animaux
Expérimenter
Tu vas étudier le passage de certaines substances
à travers les membranes cellulaires. La membrane
coquillière interne de lœuf te servira de
membrane expérimentale.
MATÉRIEL
Physique Biologique Chimique
- un verre de diamètre tel qu'il puisse servir de coquetier. - 2 berlins de 100 ml - 1 cylindre gradué de 50 ml - 1 tube à essai - une balance - un marqueur pour verre - une plaque chauffante ou un bec bunsen - une pince à dissection - œuf - eau distillée - amidon - solution de Lugol (solution de KI I2)
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BIO 4 Chapitre 3 Activité
Perméabilité des tissus animaux
Expérimenter

• MODE OPÉRATOIRE
• Verse 30 ml deau dans le berlin de 100 ml,
  ajoutes-y 2 g damidon et porte-la à ébullition
  afin dobtenir une solution translucide, un
  empois damidon. Note sur ce berlin empois
  damidon et laisse-le refroidir.
• Prélève 1 ml dempois damidon que tu verses dans
  un tube à essai, et ajoute quelques gouttes de la
  solution de Lugol. Le Lugol est un réactif
  spécifique à lamidon.
• Quelle couleur prend la solution ?
• Remplis le verre avec de lempois damidon.
• Casse un œuf en deux avec un couteau en donnant
  un coup sec à léquateur de lœuf et verse le
  contenu à la poubelle. Conserve la moitié de la
  coquille dans laquelle tu observes une poche
  dair entre la coquille et la membrane
  coquillière interne. Frappe sur le sommet de
  l'œuf avec la pince pour y provoquer des
  cassures, et enlève avec la pince quelques
  fragments de coquille enlève la membrane externe
  sans toucher la membrane coquillière interne pour
  découvrir une partie de la membrane sans
  lendommager. Vérifier que la membrane n'est pas
  percée en mettant un peu d'eau au fond de la
  coquille. Aucune goutte ne doit couler.
• Ajoute la solution de Lugol dans ta coquille.
• Place-ta coquille ainsi préparée sur le verre
  remplis dempois damidon, le fond de la coquille
  doit toucher lamidon..
• Schématise le dispositif ainsi réalisé et note
  les caractéristiques des solutions comprises dans
  le verre et dans la coquille dœuf.
• Observe périodiquement ton dispositif
  expérimental et note les modifications observées.

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BIO 4 Chapitre 3 Activité
Perméabilité des tissus animaux
Expérimenter
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BIO 4 Chapitre 3 Activité
Perméabilité des tissus animaux
Expérimenter
INTERPRÉTATIONS ET CONCLUSIONS 1) Quel est le
composé qui a franchi la membrane de lœuf ?
Justifie ton affirmation. 2) Comment expliques-tu
le sens de migration ? 3) Comment appelle-t-on ce
mode de transport ? 4) Quel composé ne traverse
pas la membrane de lœuf ? Fournis la
preuve de ce que tu affirmes. 5) Propose un
modèle explicatif du phénomène observé. Emets
une hypothèse qui permettrait dexpliquer ce
phénomène. 6) Les biologistes affirment que la
membrane cytoplasmique présente une
perméabilité sélective. Avec tes propres mots,
explique ce que signifie cette affirmation.
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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MODE OPÉRATOIRE ET OBSERVATIONS 1) Numérote les
3 boîtes de Petri et remplis-les respectivement
avec a) leau distillée b) la solution de
saccharose c) la solution de rouge neutre (si tu
nutilises pas des oignons rouges). 2) Coupe un
bulbe doignon en deux et prélève trois
fragments, les plus minces possible, dépiderme
de la face interne dune écaille charnue
(feuille transformée). 3) Si ce ne sont pas des
oignons rouges, place les 3 fragments dépiderme
dans la solution de rouge neutre pendant
cinq minutes. 4) Place un fragment dépiderme
doignon dans la boîte de Petri contenant leau
distillée et deux fragments dans la boîte de
Petri contenant du saccharose. 5) Laisse les
fragments cinq minutes dans leur solution. 6)
Réalise une première préparation microscopique,
dans une goutte deau distillée, avec le fragment
placé dans leau distillée. Observe ta
préparation au microscope. 7) Réalise une
deuxième préparation microscopique, dans une
goutte de solution de saccharose, avec un
des fragments placés dans la solution de
saccharose. Observe ta préparation sans
attendre. 8) Réalise un dessin légendé de
quelques cellules des deux premières
préparations. 9) Réalise une troisième
préparation microscopique, dans une goutte deau
distillée, avec le second fragment placé dans
la solution de saccharose. Observe ta préparation
au microscope sans attendre. 10) Décris en
quelques mots ce que tu observes. Compare tes
observations avec les précédentes. 11) Laisse
cette troisième préparation sous le microscope et
observe toutes les cinq minutes. Eteins la lampe
entre deux observations pour éviter la
dessiccation de la préparation. 12) Décris en
quelques mots les modifications qui apparaissent.
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Dans la solution de saccharose milieu
hypertonique
Plasmolyse
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Dans leau distillée milieu hypotonique
Turgescence
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PLASMOLYSE
DÉPLASMOLYSE
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INTERPRÉTATION Propose des hypothèses permettant
dexpliquer les phénomènes observés.
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Milieu hypotonique
Milieu hypertonique
Milieu isotonique
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Résolution de la tâche

• La 1ère situation les fraises
• Le sucre saupoudré sur les fraises se dissout
  dans le peu deau diffusant hors des fruits. La
  concentration en sucre étant grande à lextérieur
  des fruits, le phénomène dosmose va donc
  entraîner vers lextérieur la sortie de leau
  contenue dans les fraises, ce qui justifie leau
  présente dans le fond du plat. La couleur rosée
  résulte de la diffusion dun pigment rouge
  contenu dans les fraises? Du sucre va aussi
  entrer dans les fraises par diffusion.

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La 2 ième situation GR

• Photo A
• Les hématies se rétractent car elles perdent de
  leau. Le milieu extérieur hypertonique étant
  plus concentré que le cytoplasme hypotonique,
  leau quitte les globules par osmose pour tendre
  vers lisotonie.
• Photo B
• Les hématies gonflent car elles absorbent de
  leau. Le milieu extérieur étant moins concentré
  (hypotonique) que le milieu intérieur
  (hypertonique), leau pénètre dans les globules
  par osmose pour tendre à lisotonie.
• Photo C
• Les hématies ont le même aspect que dans le
  plasma sanguin parce que la solution A est
  isotonique au plasma sanguin ? aucun déplacement
  deau

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La 3 ième situation   épandage

• Aux abords du chemin, la concentration en sel est
  très grande dans le sol où poussent les plantes
  les plantes perdent une grande quantité deau par
  osmose et donc se dessèchent.
• - Le sel, plus concentré dans le sol que dans la
  plante, va diffuser dans les tissus de la plante.
  En grande quantité, le sel peut provoquer la mort
  de la plante par intoxication.

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• Proposition dévaluation certificative.

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Quel spray dois-je utiliser ?
Julien, 7 ans, a un gros rhume et son nez est
congestionné (accumulation de liquide dans les
tissus). Sa maman se dirige vers larmoire à
pharmacie familiale. Elle trouve 2 sprays
différents ayant un effet sur la sphère ORL
(oto-rhino-laryngologie  étude de l'oreille, du
nez et du larynx) mais elle ne sait lequel
utiliser et te demande conseil. Voici les
notices accompagnant ces deux produits.
HYPER BONNEMER
Solution physiologique d'eau de mer filtrée,
100 naturelle et sans conservateur qui bénéficie
des propriétés reconnues des sels minéraux et
oligo-éléments marins cuivre, fer, manganèse,
sélénium, zinc, .... Composition pour 100 ml 
Eau de mer 31,82 ml - Eau distillée  68,18
ml. L'utilisation de  BONNEMER est préconisée
quotidiennement à raison de 2 à 6 pulvérisations
par jour dans chaque narine.
BONNEMER
Solution deau de mer hypertonique filtrée, 100
naturelle et sans conservateur.
Riche en sels minéraux et
oligo-éléments marins, et plus particulièrement
en cuivre et manganèse. Pulvériser 1 à 3
pulvérisatons fois par jour dans chaque narine.
A partir de 6 ans.
Composition  Eau de mer 75 / Eau distillée
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Quel spray vas-tu conseiller à la maman de Julien
? Argumente ton choix.
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Consignes  Modélise la composition et le mode
daction de ces 2 sprays. Accompagne ta
modélisation dun texte utilisant les termes
scientifiques appropriés. Lensemble tiendra sur
une page A4, environ. Tu as 30 minutes pour
prendre connaissance du problème et rédiger le
document.
Critères dévaluation et pondération
Critères Indicateurs généraux Pondération
1. Qualité de lexplication. 1.1. Choix pertinent des concepts et des modèles. 1.2. Qualité du raisonnement, enchaînement logique des étapes 83
2. Qualité formelle de la production. 2.1. Utilisation des termes scientifiques appropriés. 2.2. Production structurée et soignée. 17
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OUTIL DEVALUATION Biologie Documents pour le
professeur
Famille de tâches n1 Expliquer/interpréter un phénomène ou le fonctionnement dun objet. Prévoir lévolution dun phénomène. (Voir documents introductifs   Familles de tâches en sciences générales  et  Présentation des outils en biologie en sciences générales)
Titre  Julien a un gros rhume
Public cible 4ème sciences générales.
Consigne  voir documents pour lélève.
Préalables à lépreuve  Prérequis  - membrane plasmique - osmose
Modalités de passation  Durée de lépreuve  30 minutes de cours. Forme du produit attendu  forme écrite  une page A4 illustrations.
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Compétences, savoirs et savoir-faire évalués dans
le cadre de cette épreuve 
COMPETENCES liées au référentiel
Cerner la question et sélectionner les ressources. Mobiliser des connaissances et expliquer. Situer lexplication dans le contexte. Utiliser des procédures de communication
SAVOIRS SAVOIR-FAIRE
Savoirs  Structure de la membrane cellulaires et leurs les modes de transport. Transformer des unités Savoir-faire Bâtir un raisonnement logique. Elaborer un texte. Modéliser
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Grille dévaluation
CRITERES INDICATEURS PONDERATION PROPOSEE PONDERATION PROPOSEE PONDERATION PROPOSEE
Qualité de lexplication. 1.1. Choix pertinent des concepts et des modèles. Identification des éléments qui interviennent dans la représentation du problème  Identification des différences au niveau de la composition des 2 sprays nasaux Identification des différences entre les actions des 2 sprays nasaux /4 /4 /8 /29
Qualité de lexplication. 1.2. Qualité du raisonnement, enchaînement logique des étapes et choix du bon spray (le deuxième). Explication de leffet joué par les deux compositions différentes des sprays Le premier spray a une composition identique aux cellules et joue juste le rôle de nettoyant Le second spray est plus concentré que les cellules de la muqueuse nasale et le phénomène dosmose intervient, ce qui entraîne une migration deau vers le conduit nasal et donc un effet décongestionnant. /6 /9 /15 /29
Qualité de lexplication.  La modélisation est correctement représentée Pertinence de lillustration  le modèle aide à la compréhension du texte ( (int . et ext. des cellules, membrane et flèches pour les échanges. /6 /29
Qualité formelle de la réponse. 2.1. Utilisation des termes scientifiques appropriés lélève utilise correctement la langue française. 2.2. Production soignée /3 /3 /6 /6
PENALITESPénalités Présence dinformation inutile - 2 pts Présence dune erreur grave - 3 pts Présence dune erreur fatale qui rend laffiche totalement fausse - 15 pts PENALITESPénalités Présence dinformation inutile - 2 pts Présence dune erreur grave - 3 pts Présence dune erreur fatale qui rend laffiche totalement fausse - 15 pts PENALITESPénalités Présence dinformation inutile - 2 pts Présence dune erreur grave - 3 pts Présence dune erreur fatale qui rend laffiche totalement fausse - 15 pts PENALITESPénalités Présence dinformation inutile - 2 pts Présence dune erreur grave - 3 pts Présence dune erreur fatale qui rend laffiche totalement fausse - 15 pts PENALITESPénalités Présence dinformation inutile - 2 pts Présence dune erreur grave - 3 pts Présence dune erreur fatale qui rend laffiche totalement fausse - 15 pts
TOTAL  /35 TOTAL  /35 TOTAL  /35 TOTAL  /35 TOTAL  /35