Karamö, le prof virtuelLeçon 15 sur 28
La scissiparité
Je sais expliquer comment un être vivant formé d'une seule cellule se reproduit en se divisant en deux, et calculer combien d'individus il donne après plusieurs divisions.
- 40 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir la scissiparité et la classer parmi les modes de reproduction asexuée
- Décrire les étapes de la division d'un être unicellulaire (bactérie, paramécie, amibe)
- Calculer le nombre d'individus obtenus après n divisions
- Expliquer pourquoi la scissiparité permet de peupler très vite un milieu
Avant de commencer : La notion de cellule (membrane, cytoplasme, noyau) ; la différence entre reproduction sexuée et reproduction asexuée vue avec les végétaux.
1Je découvre
Pendant les vacances, à Kindia, Aïssatou garde dans un bocal un peu d'eau de la mare derrière la maison, avec quelques feuilles mortes et des brins d'herbe. Au bout d'une semaine, l'eau est devenue trouble et dégage une odeur forte. Au collège, son professeur de biologie en dépose une goutte sous le microscope. Aïssatou découvre alors des dizaines de minuscules êtres vivants qui nagent dans tous les sens : certains ont la forme d'une semelle de chaussure, d'autres changent de forme sans arrêt.
« Il n'y en avait presque pas au début, s'étonne-t-elle. D'où viennent-ils tous ? Ils n'ont ni œufs, ni graines, ni fleurs ! »
Le professeur sourit : « Regarde bien celui-ci. Il est en train de s'étrangler par le milieu… Dans quelques minutes, il y en aura deux. »
Comment un être vivant formé d'une seule cellule peut-il se reproduire, et pourquoi sa population augmente-t-elle si vite ?
2Je comprends
1. Rappel : les êtres unicellulaires
Tu as appris que tout être vivant est formé de cellules. Certains, comme toi, le manguier ou la chèvre, en possèdent des milliards : ce sont des êtres pluricellulaires. D'autres sont formés d'une seule cellule : ce sont des êtres unicellulaires. Ils sont si petits qu'on ne les voit qu'au microscope.
Exemples d'êtres unicellulaires :
- les bactéries : cellules très simples, sans vrai noyau (leur matériel héréditaire est libre dans le cytoplasme) ;
- la paramécie : cellule en forme de semelle, couverte de petits cils qui la font nager, très commune dans les eaux stagnantes riches en débris végétaux ;
- l'amibe : cellule qui change constamment de forme (tu l'étudieras dans la leçon suivante) ;
- l'euglène : cellule verte, munie d'un long filament (un flagelle), qui vit dans les mares.
Chez ces êtres, la cellule est l'individu tout entier : elle se nourrit, respire, se déplace, rejette ses déchets… et se reproduit.
2. Qu'est-ce que la scissiparité ?
La scissiparité (du latin scindere, « couper », et parere, « engendrer ») est un mode de reproduction asexuée par lequel un individu se divise en deux individus identiques. On parle aussi de division binaire ou de bipartition.
Trois idées sont à retenir :
- il n'y a qu'un seul parent : pas de mâle, pas de femelle, pas de fécondation ;
- l'individu de départ disparaît en donnant deux individus nouveaux, appelés cellules filles ;
- les deux cellules filles sont identiques entre elles et identiques à la cellule mère : elles portent exactement le même matériel héréditaire. On dit qu'elles forment un clone.
Tu retrouves ici l'idée de la multiplication végétative étudiée chez les plantes (bouturage, marcottage) : un seul parent, des descendants identiques, pas de fécondation.
3. Les étapes de la division
Chez un être unicellulaire à noyau, comme la paramécie ou l'amibe, la scissiparité se déroule en trois grandes étapes.
- 1Croissance : la cellule se nourrit et grossit jusqu'à une taille maximale.
- 2Division du noyau : le noyau s'allonge puis se partage en deux noyaux identiques.
- 3Étranglement : le cytoplasme se resserre au milieu de la cellule, comme un sac qu'on serre avec une ficelle.
- 4Séparation : l'étranglement se referme, deux cellules filles se séparent.
- 5Croissance des filles : chaque cellule fille grossit et pourra à son tour se diviser.
Chez la bactérie, qui n'a pas de vrai noyau, c'est son matériel héréditaire (une longue molécule en boucle) qui est d'abord copié, puis chaque copie part d'un côté de la cellule avant l'étranglement.
Chez la paramécie, l'étranglement se fait en travers (perpendiculairement à la longueur de la cellule) : on obtient une paramécie « de devant » et une paramécie « de derrière », qui reconstituent chacune la partie qui leur manque.
4. Une multiplication extrêmement rapide
Chaque division double le nombre d'individus. Si tout se passe bien (nourriture abondante, bonne température, eau), le nombre suit la suite : 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64…
Après n divisions, une cellule a donné 2n cellules. Si l'on part de N0 cellules, on obtient :
N = N0 × 2n
Certaines bactéries peuvent se diviser environ toutes les 20 minutes dans de très bonnes conditions. La paramécie se divise plutôt une à deux fois par jour.
La courbe monte de plus en plus vite : c'est une croissance exponentielle. Voilà pourquoi l'eau du bocal d'Aïssatou s'est remplie d'êtres vivants en quelques jours seulement.
Exemple
Une bactérie se divise toutes les 20 minutes. Combien de bactéries obtient-on à partir d'une seule bactérie au bout de 3 heures ?
Étape 1 : nombre de divisions. 3 heures = 3 × 60 = 180 minutes. 180 ÷ 20 = 9 divisions.
Étape 2 : nombre de bactéries. N = 1 × 2⁹ = 512.
Réponse : au bout de 3 heures, on obtient 512 bactéries.
Exemple
On place 5 paramécies dans un milieu nourrissant. Elles se divisent une fois par jour. Combien y en a-t-il au bout d'une semaine ?
Étape 1 : nombre de divisions. 1 division par jour pendant 7 jours = 7 divisions.
Étape 2 : N = 5 × 2⁷ = 5 × 128 = 640.
Réponse : au bout d'une semaine, il y a 640 paramécies.
Méthode
Pour calculer le nombre d'individus obtenus par scissiparité :
- Je mets la durée totale et la durée d'une division dans la même unité (minutes ou heures).
- Je calcule le nombre de divisions : n = durée totale ÷ durée d'une division.
- Je calcule 2 puissance n (je double n fois : 2, 4, 8, 16…).
- Je multiplie par le nombre d'individus de départ : N = N₀ × 2ⁿ.
- Je fais une phrase de réponse avec l'unité (bactéries, paramécies…).
5. Pourquoi la population ne devient-elle pas infinie ?
Dans la nature, cette croissance s'arrête vite : la nourriture s'épuise, les déchets s'accumulent et empoisonnent le milieu, la place manque, d'autres êtres vivants mangent les unicellulaires. Quand les conditions deviennent mauvaises (mare qui sèche pendant la saison sèche, froid, manque de nourriture), beaucoup d'unicellulaires fabriquent autour d'eux une enveloppe épaisse et résistante : ils forment un kyste. Protégés, ils attendent le retour de conditions favorables (par exemple les premières pluies) pour reprendre leur vie et leurs divisions.
6. Avantages et limites de la scissiparité
| Avantages | Limites |
|---|---|
| Un seul parent suffit : pas besoin de partenaire. | Tous les descendants sont identiques. |
| Reproduction très rapide : le milieu est vite peuplé. | Si le milieu change (maladie, sécheresse, produit toxique), tous les individus risquent d'être touchés de la même façon. |
| Les descendants gardent les qualités d'un parent bien adapté à son milieu. | Pas de mélange de caractères entre individus. |
Cette rapidité explique aussi un fait très important pour ta santé : les bactéries responsables de maladies (choléra, fièvre typhoïde…) se multiplient très vite par scissiparité dans l'eau souillée, dans les aliments mal conservés ou dans le corps. C'est pourquoi on conserve les aliments au frais, on les couvre et on consomme vite les plats cuisinés, surtout pendant la chaleur. Tu retrouveras ces maladies dans le chapitre sur l'eau.
3Je retiens
Je retiens
La scissiparité (division binaire) est une reproduction asexuée : un être unicellulaire se divise en deux cellules filles identiques entre elles et à la cellule mère.
Il n'y a qu'un seul parent, pas de fécondation ; les descendants forment un clone.
Étapes : croissance, division du noyau (ou copie du matériel héréditaire chez la bactérie), étranglement du cytoplasme, séparation.
Exemples : bactéries, paramécie, amibe, euglène.
Après n divisions, N = N₀ × 2ⁿ : la population double à chaque division et peuple très vite le milieu.
En conditions défavorables, beaucoup d'unicellulaires s'enkystent pour résister.
4Erreurs fréquentes
- Croire que la scissiparité donne des individus « mâle » et « femelle » : les deux cellules filles sont identiques, il n'y a ni sexe ni fécondation.
- Ajouter au lieu de doubler : après 4 divisions, une cellule donne 2 × 2 × 2 × 2 = 16 cellules, et non 2 + 2 + 2 + 2 = 8.
- Oublier de convertir les durées : 2 heures avec une division toutes les 20 minutes font 120 ÷ 20 = 6 divisions, et non 2 ÷ 20.
- Dire que la cellule mère « reste vivante à côté de ses filles » : elle disparaît en se partageant en deux.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Définis la scissiparité.
b) Pourquoi dit-on que c'est une reproduction asexuée ?
c) Cite trois êtres vivants qui se reproduisent par scissiparité.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) La scissiparité est un mode de reproduction par lequel un être unicellulaire se divise en deux cellules filles identiques.
b) C'est une reproduction asexuée car il n'y a qu'un seul parent, sans cellules sexuelles ni fécondation.
c) Les bactéries, la paramécie, l'amibe (ou l'euglène).
2Exercice 2
Remets dans l'ordre les étapes de la scissiparité d'une paramécie : A. séparation de deux cellules filles ; B. étranglement du cytoplasme ; C. croissance de la cellule ; D. division du noyau.
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L'ordre est : C (croissance), D (division du noyau), B (étranglement du cytoplasme), A (séparation des deux cellules filles).
3Exercice 3
Une bactérie se divise toutes les 30 minutes.
a) Combien de divisions se produisent en 4 heures ?
b) Combien de bactéries obtient-on à partir d'une seule bactérie au bout de 4 heures ?
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a) 4 heures = 240 minutes ; 240 ÷ 30 = 8 divisions.
b) N = 1 × 2⁸ = 256 bactéries.
4Exercice 4
Mariama place 3 paramécies dans une goutte d'eau nourrissante. Elles se divisent une fois par jour.
a) Complète le tableau : nombre de paramécies après 0, 1, 2, 3, 4 et 5 jours.
b) Au bout de combien de jours dépasseront-elles 1 000 ?
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a)
| Jours | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Paramécies | 3 | 6 | 12 | 24 | 48 | 96 |
b) On continue à doubler : 6 jours → 192 ; 7 jours → 384 ; 8 jours → 768 ; 9 jours → 1 536. Les paramécies dépassent 1 000 au bout de 9 jours.
5Exercice 5
(Type devoir) Un plat de riz sauce est laissé à l'air libre, par une journée chaude, de 12 h à 18 h. Quelques bactéries y sont tombées. On admet qu'elles se divisent toutes les 20 minutes.
a) Combien de divisions ont eu lieu entre 12 h et 18 h ?
b) Calcule, sous forme de puissance de 2, le nombre de bactéries issues d'une seule bactérie à 18 h, puis donne sa valeur.
c) Explique pourquoi il est conseillé de couvrir les plats et de les conserver au frais.
d) Cite deux raisons pour lesquelles, dans la réalité, ce nombre ne continue pas à augmenter indéfiniment.
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a) De 12 h à 18 h, il s'écoule 6 heures, soit 6 × 60 = 360 minutes. 360 ÷ 20 = 18 divisions.
b) N = 2¹⁸ = 262 144 bactéries à partir d'une seule bactérie.
c) À la chaleur et à l'air libre, les bactéries tombées sur les aliments se multiplient très vite par scissiparité ; certaines provoquent des maladies (diarrhées, fièvre typhoïde). Couvrir le plat empêche d'autres bactéries et les mouches d'y arriver ; le froid ralentit beaucoup les divisions.
d) La nourriture finit par s'épuiser ; les déchets des bactéries s'accumulent et deviennent toxiques ; la place manque (deux raisons suffisent).
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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