2nde - Thème 2 - II La Terre est une planète habitée
II. La Terre est une planète habitée par des êtres vivants
A. Les êtres vivants sont constitués d'éléments chimiques disponibles sur le globe terrestre
Le monde inerte et le monde vivant sont constitués d'éléments chimiques disponibles sur le globe terrestre, mais dans des proportions très différentes. Ces éléments sont parmi les plus abondants du système solaire.
Alors que le globe terrestre est composé surtout de fer, d'oxygène, de silicium et de magnésium, tous les êtres vivants sont composés principalement de carbone, d'oxygène, d'hydrogène et d'azote.
Le carbone est l'élément central du vivant alors que le silicium est l'élément central du monde inerte. Les êtres vivants sont constitués de molécules organiques (longues chaînes d'atomes de carbone associés à des atomes d'hydrogène, d'oxygène, d'azote, de soufre...)
L'eau est également le constituant majeur du vivant (70% de la masse des êtres vivant en moyenne).
On observe donc une unité chimique des êtres vivants. Ils sont tous constitués de molécule carbonées (lipides, glucides, protéines). Cette unité chimique est un indice de parenté des êtres vivants.
Rappel sur la définition des molécules du vivant :
- Glucides : principale source d'énergie chimique pour la cellule.
- Lipides : réserve d'énergie, composant des membranes cellulaires...
- Protéines : impliquées dans la réalisation de toutes les fonctions d'une cellule
B. Les êtres vivants sont tous constitués de cellules : unité structurale et fonctionnelle du vivant
Chaque cellule est délimitée par une membrane plasmique. Le cytoplasme est constitué en majorité d'eau, d'ions et de diverses molécules dans lequel baigne des organites (chloroplastes, mitochondrie, noyau...). Les cellules qui possèdent un noyau sont appelées eucaryotes (« vrai » noyau) et celle qui n'en n'ont pas les cellules procaryotes. Toutes les cellules possèdent une information génétique contenue dans le noyau des cellules eucaryotes, dans le cytoplasme des cellules procaryotes.
Il existe donc des éléments communs à toutes les cellules (information génétique, membrane plasmique et cytoplasme) et des éléments spécifiques aux cellules eucaryotes (noyau, chloroplastes, mitochondries...). On peut donc mettre en évidence une unité structurale et une diversité structurale du vivant.
(d'après http://www.ac-grenoble.fr/lycee/elie.cartan/spip/IMG/pdf_BilanTP5-3.pdf)
Dans l'eau une petite paramécie est venue nous faire coucou, la voici!
Rappel: unité chimique du vivant (mélanine= molécule que l'on retrouve chez le champignon et chez l'homme par exemple)
Bilan: Unité fonctionnelle du vivant (des transformations chimiques se déroulent dans les cellules = métabolisme). On étudie la production de mélanine et les facteurs qui influencent sa production (le patrimoine génétique et l'environnement)
Compétence travaillée pendant le TP: mettre en oeuvre un protocole expérimental (notion de test témoin très importante!!).
Objectif pour les séances à venir: concevoir soi-même un protocole expérimental
Compétence évaluée: concevoir un protocole expérimental
C - Les êtres vivants possèdent une information génétique: l'ADN support de l'information génétique
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Bilan:
Un chromosome comporte de nombreux gènes. L’ADN est le principal constituant des chromosomes. Au laboratoire, il est possible de transférer un gène d’un organisme donneur à un organisme receveur : c’est la transgénèse. Le caractère déterminé par le gène (vert fluorescent chez la méduse) s’exprime chez le receveur (la souris). Cela fonctionne donc entre espèces différentes. L’information génétique portée par la molécule d’ADN est donc écrite dans un langage universel. L’universalité de l’ADN est un indice de la parenté de tous les êtres vivants.
La molécule d’ADN présente la même structure chez tous les êtres vivants. Deux chaines de nucléotides enroulées en une double hélice. Chaque nucléotide est constitué d’un groupement phosphate, d’un sucre, et d’une base azotée parmi 4 possibles : A (adénine), T (thymine), G (guanine), C (cytosine). Les bases azotées sont reliées par les liaisons hydrogènes au centre de la molécule et de manière complémentaire : A avec T et G avec C
Un gène est donc une séquence nucléotidique qui constitue l’information génétique codée. Le squelette sucre-phosphate est constant, ce qui change c’est l’ordre des bases. Un gène peut exister sous différentes formes ou versions : ce sont des allèles. Les séquences nucléotidiques sont très proches. Les quelques différences constatées entre allèles ont pour origine des processus aléatoires qui modifient la séquences de l’ADN : ce sont les mutations
Une variabilité génétique repose donc sur la variabilité de l’ADN, source de biodiversité.
D - Les vertébrés: un exemple d'unité entre êtres vivants habitant sur Terre
Les vertébrés présentent une organisation externe générale commune.
On reconnaît, de l’avant vers l’arrière : la tête, le tronc, et la queue. C’est l’axe de polarité antéro-postérieure. La face du corps située dessous (dans le sens de la pesanteur) est appelée face ventrale, la face opposée est la face dorsale. Ces deux faces révèlent la polarité dorso-ventrale.
Les axes de polarité antéro-postérieure et dorso-ventrale définissent un plan de symétrie qui sépare la moitié droite et la moitié gauche de l’organisme. On parle pour les vertébrés de symétrie bilatérale. (pour la langoustine aussi, ce qui signifie que les axes et plan de symétrie ne suffisent pas pour caractériser les vertébrés)
Tous les vertébrés présentent un squelette interne organisé de la même façon. Il comprend un crâne et une colonne vertébrale formée d’unité similaires, les vertèbres. Les membres sont soutenus par le squelette et reliés à des ceintures osseuses.
Grenouille (vertébré): squelette interne (os), symétrie bilatérale
Langoustine (qui n'est pas un vertébré): squelette externe (cuticule), symétrie bilatérale
Qu’en est-il de l’organisation interne ?
Bilan
Tous 3 possèdent un axe antéro-postérieur, un axe dorso-ventral et une symétrie bilatérale. Cependant, la souris et la grenouille ont une organisation anatomique générale très voisine par rapport à la langoustine.
Ils possèdent tous les deux des organes pairs (poumons, reins…) disposés de part et d’autre du plan de symétrie bilatéral, et des organes impairs (estomac, foie, cœur…). Le plan de symétrie bilatérale observé pour la morphologie de l’animal se retrouve donc dans son anatomie, même s’il n’est pas parfait.
Chaque organe a une position déterminée dans l’organisme, pour la souris et la grenouille / langoustine :
- chaine nerveuse dorsale / ventrale
- cœur/poumons en position ventrale / dorsale
- système digestif en position ventrale / dorsale
Les nombreuses ressemblances morphologiques et anatomiques des vertébrés appuient l’idée qu’ils ont une origine commune.
Pour aller plus loin...
Pour le prochain contrôle:
- J'ai compris que de nombreuses transformations chimiques se déroulent à l’intérieur de la cellule : elles constituent le métabolisme. Il est contrôlé par les conditions du milieu et par le patrimoine génétique.
- J'ai compris que la cellule est un espace limité par une membrane qui échange de la matière (CO2, 02, glucose...) et de l’énergie avec son environnement. Cette unité structurale et fonctionnelle commune à tous les êtres vivants est un indice de leur parenté.
- J'ai compris que la transgénèse montre que l’information génétique est contenue dans la molécule d’ADN et qu’elle y est inscrite dans un langage universel. La variation génétique repose sur la variabilité de la molécule d’ADN (mutation). L’universalité du rôle de l’ADN est un indice de la parenté des êtres vivants.
- Je suis capable de montrer l'effet de mutations sur le métabolisme, de repérer l'influence de l'environnement.
- Je maîtrise la notion de test témoin, et je suis capable de distinguer les échelles et ordres de grandeur associés (atome, molécule, cellule, organe, organisme...)
- Je suis capable de légender un schéma de molécule d'ADN, je connais sa structure et la nature de son message codé (bases)
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