Science et technologie de l'environnement - STE. Section 4. Univers Vivant

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1 Science et technologie de l'environnement - STE Section 4 Univers Vivant Nom :

2 Univers Vivant 1 STE A. L'empreinte écologique Définition : Estimation de la surface nécessaire permettant à un être humain d'avoir toutes les ressources pour répondre à l'ensemble de ses besoins et assurer l'élimination de ses déchets. Cet outil permet de mesurer l'impact des activités humaines sur les écosystèmes. Si on divise à surface de la Terre par le nombre d'habitants (6,5 milliards), on estime que chacun disposerait de 1,8 hectare ( m 2 ). Au Canada, l'empreinte écologique moyenne est de 7,6 hectares par personne, soit 4 fois plus que la capacité écologique disponible de la Terre. Ainsi, si tous les humains étaient des Canadiens, nous aurions besoin de 4 planètes comme la nôtre pour subvenir à nos besoins. 1 Tiré d'observatoire, Francis Lapointe, Avril 2012

3 B. Les contaminants Écotoxicologie : Étude des conséquences écologiques de la pollution de l'environnement par les substances et les radiations qu'on y rejette. Ces substances qui causent du tord se nomment des contaminants. Ceux-ci causent la modification des propriétés physiques, chimiques ou biologiques d un milieu ou d un organisme. Classe de contaminants Inorganiques Organiques Microbiologiques Exemples Plomb, arsenic, mercure, oxyde d'azote, phosphore,... Insecticides, pesticides, biphényles polychlorés (BPC), benzène,... Virus et bactéries nuisibles Radioactifs Uranium, plutonium, radon,... La toxicité d'un contaminant dépend de 3 facteurs : 1) Sa concentration Plus un contaminant est concentré, plus il y a de risque qu'il soit toxique. 2) Le type d'organisme avec lequel il est en contact : Ce ne sont pas tous les organismes qui sont affectés de la même façon. Par exemple, certains herbicides sont toxiques seulement pour les herbes à feuilles larges. 3) La durée de l'exposition : Plus longtemps un contaminant est en contact avec un organisme, plus il risque d'être toxique. Par exemple, plus une personne fume ou est exposée à la fumée secondaire de la cigarette, plus elle risque de développer un cancer du poumon. Seuil de toxicité : Concentration au-delà de laquelle un contaminant produit un ou plusieurs effets néfastes sur un organisme.

4 C. La bioaccumulation et la bioconcentration des contaminants Bioaccumulation : Accumulation d'un contaminant dans un organisme vivant (tissus) à partir de son environnement ou de son alimentation. En se nourrissant, les organismes peuvent accumuler des métaux lourds, des produits chimiques appelés BPC (une substance aux propriétés isolantes) et le DDT (un insecticide puissant) qui ne peuvent pas être éliminés. Bioconcentration : Bioamplification: Cas particulier de bioaccumulation où un organisme accumule un contaminant par contact direct avec son milieu (sources autres qu'alimentaires). Phénomène qui fait en sorte que la concentration d'un contaminant dans les tissus des vivants a tendance à augmenter à chaque niveau trophiques. Dans l'exemple ci-dessous, les pesticides épandus dans les champs sont charriés par l'eau de pluie vers les rivières. Ils sont alors ingérés jour après jour par des organismes, le phytoplancton, qui sont mangés par les éphémères, qui, à leur tour, sont ingérées par les truites que les êtres humains consomment.

5 D. Les biotechnologies La biodégradation est la décomposition de la matière organique en matière inorganique par des micro-organismes. Méthode favorisant la biodégradation: La biorestauration est une biotechnologie qui consiste à dépolluer un milieu par l action de micro-organismes (bactéries, champignons) qui y décomposent les contaminants. La phytoremédiation est une biotechnologie qui utilise des plantes ou des algues pour éliminer les contaminants d un milieu. Les eaux usées sont les eaux rejetées après leur utilisation domestique ou industrielle et qui sont polluées à cause des activités humaines. Le traitements des eaux usées Les fosses septiques

6 Les stations d'épuration

7 E. L'hérédité Hérédité: Caractère : Transmission des caractères des parents à leurs descendants. Propriété physique, psychologique ou physiologique qui peut varier d'un individu à l'autre au sein d'une même espèce. Ex : la grandeur, la couleur des yeux,... Mais pourquoi ces caractères varient-ils d'un individu à l'autre? Il faut regarder à l'intérieur des cellules... Chromatine : Chromosome : Amas d'adn (acide désoxyribonucléique) et de protéines qu'on observe à l'intérieur du noyau de la plupart des cellules qui ne sont pas en division. Structure, visible au microscope, qui résulte de la condensation de la chromatine. L'être humain contient 46 chromosomes. Caryotype : Représentation ordonnée des chromosomes d'un individu obtenue par le regroupement de ceux-ci par paires et en fonction de leur taille. Pour chaque chromosome, on en trouve un autre qui a la même taille et la même forme. Ainsi, les 46 chromosomes de l'être humain forment 23 paires de chromosomes. La 23 e paire de chromosomes établissent le sexe de la personne (XX ou XY). Parfois on remarque la présence d'un 3 e chromosome sur la 21 e paire. Dans ce cas, la personne est atteinte de trisomie 21 (ou syndrome de Down).

8 F. L'ADN et les gènes Chaque chromosome est constitué d'adn et le tout ressemble à une double hélice. L'ADN contient : un sucre, le désoxyribosee un groupement phosphate une base azotée parmi un choix de 4, soit l'adénine (A), la thymine, (T), la guanine (G) ou la cytosine (C). Gène : Segment d'adn contenant l'information pour la fabrication des protéines.

9 L'appariement des bases azotées ne se fait pas au hasard. Chaque base azotée se lie toujours à la même base azotée qui lui est complémentaire : L'adénine se lie toujours à la thymine et vice-versa, soit A-T ou T-A La cytosine se lie toujours à la guanine et vice-versa, soit C-G ou G-C

10 G. Les protéines Protéine : Molécule qui joue un rôle précis dans le fonctionnement d'un organisme et dans l'expression de ses caractères. L'être humain possède plus de protéines différentes qui ont chacun un rôle précis. Tâche Soutien Transport des substances Contrôle et message Immunité Catalyse Exemple L'élastine est une protéine qui donne la rigidité à la peau tout en la gardant élastique. L'hémoglobine est une protéine qui permet le transport de l'oxygène dans le sang. Les hormones sont des protéines qui jouent le rôle de contrôleur ou de messager dans l'organisme. Par exemple, l'insuline participe au contrôle de la quantité de sucre présent dans le sang. Les anticorps sont des protéines qui nous protègent contre des maladies. Les enzymes sont des protéines qui permettent des réactions biochimiques dans l'organisme. Par exemple, l'amylase permet la digestion de l'amidon. Acide aminé : Molécule qui peut se lier à d'autres acides aminés pour former des protéines. Synthèse des protéines : Fabrication d'une protéine par la cellule. Les ribosomes, situés à l'extérieur du noyau, fabriquent les protéines à partir des instructions contenues dans les gènes, situés dans le noyau.

11 H. La transcription I. La traduction

12 Type ARN messager ARN m ARN de transfert ARN t Rôle Transporter les instructions du gène vers le ribosome. Transférer les acides aminés se trouvant dans le cytoplasme de la cellule vers les ribosomes pour fabriquer les protéines. J. Les croisements Lignée pure : Croisement : Allèle : Homozygote : Hétérozygote : Allèle dominant : Allèle récessif: Génotype : Phénotype : Groupe d'individus d'une même espèce qui, pour un caractère particulier, n'engendre que des descendants ayant le même caractère, sans variation. C'est Gregor Mendel qui fut le premier à comprendre comment les caractères sont transmis grâce à des croisements qu'il effectua avec des plants de pois. Il est considéré comme le père de la génétique. Échange de gamètes entre 2 individus différents qui se réalise lors de la reproduction sexuée. Variation possible d'un gène. La séquence des nucléotides de 2 allèles différents n'est pas la même. Par exemple, le gène de la couleur des yeux possèdent plusieurs allèles : brun, bleu, Individu qui possède 2 allèles identiques pour un caractère donné. Individu qui possède 2 allèles différents pour un caractère donné. Allèle qui s'exprime lorsque l'individu possède 2 allèles différents pour un gène (hétérozygote). On le représente par une lettre majuscule Allèle qui ne s'exprime pas lorsque l'individu possède 2 allèles différents. On le représente par la même lettre, mais minuscule. Patrimoine génétique d'un individu. Il décrit l'ensemble des allèles d'un individu pour certains gènes. Façon dont le génotype se manifeste. Il décrit donc l'apparence ou l'état d'un individu pour un ou plusieurs caractères.

13 K. La détermination des génotypes possibles et leur probabilité Grille de Punnett : Grille servant à évaluer les probabilités d'obtenir certains caractères. Règles à suivre pour l'utiliser : 1. On détermine le génotype des parents. 2. On trouve tous les génotypes possibles pour les gamètes de chacun des parents et on inscrit ces génotypes dans des cercles. Ces cercles représentent les gamètes possibles. 3. On place ensuite les gamètes possibles d'un parent au-dessus d'une grille de Punnett et les gamètes possibles de l'autre parent à gauche de la même grille. 4. On représente dans la grille toutes les possibilités de rencontre des gamètes et on inscrit le génotype ainsi que le phénotype obtenus. Résultats obtenus lors du croisement d'un plant de pois aux fleurs violettes hétérozygote avec un plant de pois aux fleurs blanches homozygote Il y a 50 % des chances d'avoir des plants aux fleurs violettes et 50 % des chances d'avoir des plants aux fleurs blanches.

14 L. Le clonage Définition : Reproduction d'un individu, d'une partie de celui-ci ou de l'un de ses gènes afin d'obtenir des copies exactes. Type de clonage Définition Exemple Naturel Artificiel végétal et animal Reproductif Thérapeutique Génique Engendre des individus génétiquement identiques grâce à la reproduction asexuée Identique au clonage naturel mais avec une intervention humaine afin d'obtenir des copies identiques d'individus qui qui présentent des caractéristiques recherchées Chez l'humain Obtenir un nouvel individu génétiquement identique à celui qui se fait cloner. Obtenir des tissus ou des organes génétiquement identiques à une personne devant subir une greffe. Production de multiples copies d'un même gène défectueux afin de mieux l'étudier. -bourgeonnement -marcottage -bouturage -un agriculteur pourrait être tenté de cloner un plant qui donne des carottes bien orangées, grosses et savoureuses. On peut alors faire une culture in vitro. -Starbuck, le célèbre taureau - un double de soi-même (interdit au Canada et dans bien d'autres pays). -produire des tissus de rechange identiques afin d'éliminer tout risque de rejet de la greffe. -la fibrose kystique résulte d'un gène défectueux