Contexte
Dans ce laboratoire Web, les élèves expérimentent avec des plants de pois de jardin (Pisum sativum) comme l’a fait le moine autrichien Gregor Mendel (1822-1884). Mendel a choisi d’expérimenter avec les pois parce qu’ils possédaient quatre qualités importantes :
- Il avait été démontré que les pois avaient une reproduction vraie (tous les descendants auront la même caractéristique génération après génération).
- Les pois présentent une variété de traits contrastés (fleurs violettes contre fleurs blanches ; graines rondes contre graines ridées).
- La forme de la fleur du pois le protégeait du pollen étranger. Les pois se reproduisent généralement par autopollinisation, c’est-à-dire que le pollen produit par une fleur féconde les œufs de la même fleur.
- Les plants de pois poussent rapidement et ne nécessitent pas beaucoup d’espace.
Les caractères que Mendel a étudiés sont énumérés ci-dessous :
- Forme de la graine mûre (R) lisse ou ridée
- Couleur de l’albumen de la graine (Y) jaune ou vert
- Couleur de la fleur (P) pourpre ou blanche
- Forme des gousses mûres (I) gonflées ou resserrées
- Couleur des gousses non mûres. (G) verte ou jaune
- Position des fleurs (A) axiale ou terminale
- Longueur de la tige (T) haute ou naine
Ce laboratoire Web comporte cinq sections accessibles par le bouton « Sections » situé dans le coin inférieur gauche de l’écran.gauche de l’écran. Les étudiants peuvent explorer l’ensemble du laboratoire web en cliquant dessus ou peuvent accéder à des sections spécifiques en utilisant le menu. Chaque section est décrite ci-dessous.
Introduction
Mendel est le guide des élèves tout au long du laboratoire Web. Lorsqu’il apparaît pour la première fois, il dit : « Bonjour. Mon nom est Gregor Mendel. Je vivais en Autriche dans les années 1800, bien avant que quiconque ne connaisse les gènes et la génétique. J’ai fait des expériences avec des plantes pour étudier comment les caractères sont transmis des parents à la progéniture et j’ai découvert les règles de base de l’héritage qui sont encore utilisées dans vos manuels aujourd’hui. Venez essayer certaines de mes expériences pour voir ce que vous pouvez découvrir sur l’héritage. Cliquez sur Suivant pour continuer. »
Le texte suivant se lit comme suit : « J’ai utilisé des plants de pois parce qu’ils poussent rapidement et facilement, et qu’il est facile de voir et de reconnaître leurs différents traits. »
Plante & Croisement
Cette section du laboratoire Web permet aux élèves d’explorer les traits sur lesquels Mendel a fait des expériences, puis de croiser des plants de pois pour voir quelle progéniture ils produisent.
Mendel incite les élèves à : « Planter cinq plants de pois et observer à quoi ils ressemblent. » Lorsque les élèves cliquent sur le bouton « Planter », le Mendel animé plante et arrose cinq plants de pois. Chacun des plants de pois germe rapidement. En passant sur les plantes avec le curseur, l’étudiant peut voir la couleur de la cosse du pois, la forme de la cosse, et la couleur et la forme de la graine mûre.
Toutes les différentes variations de plantes de pois peuvent être vues dans ces pois en croissance, bien que les plantes soient choisies au hasard chaque fois que l’application est exécutée. Après avoir planté et fait pousser cinq plantes, Mendel demande aux élèves combien de traits distinctifs ils voient dans les plantes. Sur l’écran suivant, il révèle qu’il y a sept traits différents :
- Forme de pois (rond ou plissé)
- Couleur de pois (vert ou jaune)
- Forme de gousse (resserrée ou gonflée)
- Couleur de gousse (vert ou jaune)
- Couleur de la fleur (violette ou blanche)
- Taille de la plante (haute ou naine)
- Position des fleurs (axiales ou terminales)
.
Ces traits sont tous illustrés dans les plantes ci-dessous :
On demande ensuite aux élèves d’expérimenter des croisements de plantes. En utilisant les cinq plantes qu’ils ont cultivées, ils peuvent croiser n’importe quelle plante avec elle-même ou avec une autre plante. Les élèves peuvent commencer à remarquer certains modèles dans la façon dont les traits sont hérités. Par exemple, ils pourront constater qu’une plante à fleurs blanches croisée avec elle-même ou avec une autre plante à fleurs blanches ne produira que des plantes à fleurs blanches, alors qu’une plante à fleurs violettes croisée avec elle-même ou avec une autre plante à fleurs violettes produit parfois des descendants à fleurs blanches. En encourageant les élèves à regarder les traits individuels pendant leur expérimentation, vous pouvez constater qu’ils commencent à reconnaître ces modèles par eux-mêmes.
Après avoir effectué cinq croisements, le bouton Suivant est activé et les élèves peuvent passer à la section suivante.
Prédire les résultats
Dans cette section du laboratoire Web, les élèves explorent les croisements de plantes et prédisent à quoi ressemblera la descendance de ces croisements.
Une plante avec des pois ronds et un assortiment aléatoire d’autres traits apparaît à l’écran. Mendel dit : « Croisez cette plante avec elle-même. Quelles formes de pois ont les descendants ? »
Lorsque l’élève fait glisser la plante dans l’une des cases Parent, le bouton Croisement apparaît. Lorsque l’élève clique sur le bouton Croix, cinq progénitures se développent. Certains des descendants de la plante aux pois ronds ont des pois ridés. Mendel demande alors : » Avez-vous été surpris qu’une plante à pois ronds produise quelques descendants à pois ridés ? «
Une plante à pois ridés apparaît à l’écran et on demande aux élèves de croiser cette plante avec elle-même. Comme précédemment, lorsque l’élève fait glisser la plante dans l’une des cases Parent, le bouton Croiser apparaît. Lorsque l’élève clique sur le bouton Croisement, cinq descendants poussent.
Mendel apparaît et dit : « Qu’avez-vous appris sur vos pois ? ». Les élèves reconnaîtront probablement que, tandis qu’une plante avec des pois ronds a produit une certaine descendance avec des pois ridés, la plante avec des pois ridés a produit uniquement une descendance avec des pois ridés. C’est une des clés de l’expérimentation de Mendelun trait qui n’était pas apparent dans une génération parentale est apparu dans la génération F1.
Lorsque l’élève clique sur Suivant, deux plantes apparaissent à l’écran, toutes deux avec des pois ridés. On demande à l’étudiant de prédire la forme des pois des descendants (à la fois ronds et ridés ; tous ronds ; tous ridés ; ou ne peut pas prédire). Comme l’allèle qui produit des pois ridés est récessif, les descendants de ce croisement auront tous des pois ridés.
Mendel explique ensuite le concept d’allèles dominants et récessifs en disant : « En réalisant mes expériences avec les pois, j’ai beaucoup appris sur la génétique et la façon dont les traits sont transmis. J’ai remarqué que, parfois, les descendants semblaient avoir des traits que leurs parents ne présentaient pas. J’ai appelé dominants les traits qui semblaient masquer (ou cacher) d’autres traits. J’ai appelé les traits qui semblaient être cachés récessifs. »
Pedigree
Dans cette section du laboratoire Web, les élèves expérimentent avec des plants de pois pour essayer de découvrir quels allèles sont dominants et lesquels sont récessifs. En utilisant quatre plantes de pois différentes, les élèves peuvent croiser les plantes avec elles-mêmes ou entre elles pour déterminer la dominance. Une stratégie que les élèves pourraient employer est de croiser les plantes avec elles-mêmesLa progéniture qui présente un trait différent de celui du parent d’un tel croisement possède l’allèle récessif (qui était caché par l’allèle dominant dans la génération parentale).
Mendel dit : « En utilisant ces plantes, déterminez comment le trait pour la couleur des fleurs est transmis. Quelle est la couleur dominante, blanche ou violette ? Ceci est un pedigree. Vous pouvez croiser les plantes avec elles-mêmes ou entre elles. »
Lorsqu’un élève clique sur l’un des symboles de la plante (une boîte blanche ou noire), le bouton de croisement apparaît. Si l’élève sélectionne deux plantes, alors les deux plantes sont croisées et la descendance apparaît ci-dessous. Si l’élève ne sélectionne qu’une seule plante et clique sur le bouton Croiser, la plante s’autoféconde et les descendants apparaissent ci-dessous. Les élèves peuvent croiser les plantes autant de fois qu’ils le souhaitent avant de décider quel allèle est dominant.
Explorer
Les élèves peuvent explorer les sept traits de pois que Mendel a explorés dans cette section. Quatre plants de pois apparaissent dans le pedigree et les élèves peuvent sélectionner le caractère qu’ils étudient à l’aide du menu déroulant dans le coin supérieur gauche de l’écran.
Lorsque les élèves ont déterminé quels allèles sont dominants, ils peuvent enregistrer leurs choix dans leur bloc-notes en cliquant sur le bouton Afficher le bloc-notes. Le bouton Vérifier permet aux élèves de vérifier les réponses qu’ils ont saisies dans leur bloc-notes. Le tableau suivant présente chacun des traits et indique quels traits sont dominants et quels traits sont récessifs.
| Trait | Expression dominante | Expression récessive |
| Forme de la graine mûre (R) | Lisse | Granulée |
|
Couleur de l’albumen de la graine (Y)
|
Jaune | Vert |
| Couleur de la fleur (P) | Pourpre | Blanc |
| Forme des gousses mûres (I) | Inflation | Constriction |
| Couleur des gousses non mûres (G) | Vert | Jaune |
| Position des fleurs (A) | Axial | Terminal |
| Longueur de la tige (T) | Tall | Nain |
Glossaire
Axial
Fleurs situées près du milieu de la plante.
Dominant
Traits qui semblent masquer (ou cacher) d’autres traits.
Pedigree
Schéma de l’histoire familiale utilisé pour retracer un caractère sur plusieurs générations.
Recessif
Traits qui peuvent être cachés dans une génération puis apparaître dans la suivante.
Terminal
Fleurs situées à l’extrémité des tiges.
Trait
Caractère distinctif.
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