CHAPITRE 2 : LA NATURE DU VIVANT

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1 Introduction : vivant/non vivant. CHAPITRE 2 : LA NATURE DU VIVANT Citez des exemples de vivant et de non vivant. Vivant Non vivant Comment faites vous pour différencier le vivant du non vivant? - Critère chimique ( ils ne sont pas fait des mêmes atomes) - Critère structurale (minéraux dans les roches, structure cristalline, cellule chez les êtres vivants) - Critères fonctionnels : respire, - Le vivant possède des caractéristiques qui lui permettent d être différent du non vivant. Problématique : Quelles sont les caractéristiques chimiques, structurelles et fonctionnelles du vivant? I/ Les différentes échelles d étude du vivant Manipulation : Observation microscopique d élodée pour montrer les différents niveaux d échelle : Organisme Organe Cellule Organite (chloroplaste, noyau) Molécule de chlorophylle (=pigment) Schéma de la molécule de chlorophylle ( rasmol ( vidéoprojeteur), manuel) qui est constituée d atomes. La cellule est un espace limité par une membrane. Dessin d observation : évaluation diagnostic. Bilan : Schémas + donner les tailles des différents niveaux d échelles [TP MISE EN EVIDENCE DES DIFFERENTS NIVEAUX D ORGANISATION DU VIVANT] Introduction : Les êtres vivants peuvent être étudiés sur plusieurs niveaux d échelle (organisme, cellule, organe, ). Les outils de l étude des êtres vivants se doivent d être adaptés en fonction du niveau d échelle. Nous étudierons en deuxième partie l'elodée comme organisme vivant. Problématique : Quels sont les différents niveaux d organisation du vivant? I / Adapter les outils d observation au niveau d échelle étudié. Question 1 : Classer de la plus grande échelle à la plus petite les différents niveaux d organisation : cellule, organite, organisme, molécule, population, organe, tissu, biosphère, écosystème Question 2 : Pour chaque concept cité à la question 1, faites correspondre l outil d étude (microscope, oeil nu, la loupe binoculaire et le télescope) avec le ou les concepts de la question 1. II/ Etude de deux niveaux d échelle différents : A/ Echelle d observation de l organe Question 3 : Réaliser le dessin d observation d un des organes de l Elodée : la feuille B/ Echelle d observation des cellules

2 Question 4 : Réaliser une préparation microscopique d un fragment d Elodée et observer le tout au microscope en utilisant le premier et le deuxième grossissement. Question 5 : Comparer le dessin d observation avec celui d une bactérie C/ Echelle d étude des molécules Cette partie concerne le niveau d'organisation du vivant le plus petit: l'échelle des molécules. Vous procéderez à l'extraction des différents pigments ( molécule qui donne la couleur des végétaux). Vous disposez d une préparation obtenue après : - broyage de l organe utilisation d un mortier ( les cellules sont séparées et les organites cassés) Question 6: A l'aide de vos connaissances, émettez une hypothèse sur le nombre de pigment(s) dans l'elodée. Question 7: En vous aidant de la partie II, indiquer la localisation des pigments. Question 8 : Justifiez le fait que la préparation ne contient plus de cellule, ni d organite et que donc que la chromatographie est l'une des méthode d'étude des molécules Question 9 : En sachant que plus la molécule est lourde, plus elle migre moins, indiquez le nombre de pigments différents chez l Elodée et leur taille relative. Indication: Les pigments foliaires sont extraits, aprés broyage, par de l'acétone.les pigments de l'extrait acétonique sont séparés par chromatographie ascendante sur papier. Les pigments les plus apolaires seront ceux qui migreront le plus et que l'on retrouvera le plus prés du front du solvant, soit, dans l'ordre: les carotènes - les phéophytines - les chlorophylles - les xanthophylles Solvant de chromatographie: dichlorométhane : 98 cm3 méthane : 2 cm3 carbonate de calcium fin du TP ] Bilan : Le vivant est organisé en différentes échelles. De la plus grande à la plus petite, on trouve la biosphère, l écosystème, la population, l organisme, l organe, le tissu, la cellule, l organite et la molécule. Bilan : On distingue deux types de cellules : les cellules procaryotes qui disposent d un noyau et les cellules eucaryotes qui en disposent. Objectifs et mots clés. On étudie un exemple. Mutant, organite, ordres de grandeur de tailles (cellule, organite, membrane). Distinction procaryote / eucaryote. (Collège. Membrane, noyau, cytoplasme ; information génétique, gène, allèle.) Transition : on va étudier quelques échelles du vivant : du plus petit au plus grand II = atome III= exemple d une molécule qui porte une information génétique II/ Les éléments chimiques du vivant 1 ère étape :la matière qui forme les êtres vivants est-elle véritablement différente de la matière minérale de la Terre? Comparer p Bordas (exemple de l olivine et d un fragment membranaire). Dire que les êtres vivants prélèvent leur atome dans l environnement, mais ils ne prélèvent pas ceux qui sont les plus abondants. Bilan : Les êtres vivants sont constitués d éléments chimiques (atomes) disponibles sur le globe terrestre. Leur proportion sont différentes dans le monde inerte ( minéral) et dans le monde vivant. 2 ème étape: Les atomes étant différentes, quelles sont les différents types de molécules retrouvées dans le vivant? Objectif : eau, molécules minérales et molécules organiques ( glucide, lipide, protide)

3 Bilan : Les éléments chimiques qui composent le vivant sont le C, H, O, N ( atomes qui interviennent dans la formation des molécules organiques) et un peu d éléments minéraux qui restent sous forme de cendres (voir les proportions en montrant la différence avec le monde minéral).malgré la très grande diversité des molécules organiques, les molécules qui composent la matière des êtres vivants appartiennent à un nombre réduit de familles chimiques : les protides, les lipides et les glucides. Ces éléments chimiques se répartissent dans les différentes molécules constitutives des êtres vivants. Les êtres vivants se caractérisent par leur matière carbonée et leur richesse en eau. L unité chimique des êtres vivants est un indice de leur parenté. (La chimie est basée sur la chimie du carbone) Transition : Ces atomes du vivant se combinent en molécules organiques. On retrouve aussi des molécules minérales. Une molécule à l origine de l information génétique, souvent utilisé dans les enquêtes de police sera étudiée dans le prochain titre : l ADN ( rappel de 3 ème ) IV/ L information génétique du vivant Prérequis : L information génétique (ADN) est contenue dans le noyau ( 3 ème ). Doc appel : L affaire du petit grégory (article Sud Ouest) Lire ensemble + question : 1/ Où les scientifiques vont-ils chercher de l ADN? Les enquêteurs vont chercher des traces d Adn sur la cordelette qui a servi à ligoter l enfant, les habits qu ils portaient, les courriers et la seringue. 2/ Où se trouve normalement l ADN dans un organisme? dans le noyau d une cellule 3/ Que vont prélever les scientifiques en réalité? Les cellules épidermiques, les cellules bucales pour le timbre. 4/ Justifiez la phrase soulignée? L adn ne donne pas directement le nom de l assassin, il faut comparer la molécule avec la molécule de quelqu un. Introduction : L ADN, acide désoxyribonucleique, est une molécule située dans le noyau de toutes les cellules. Elle contient l information génétique qui est transmise de génération en génération. Quelle est sa structure et en quoi est-elle utile à l Homme? A/ Structure de l information génétique TP ADN : Deux séances : - la première consiste, à l aide de documents, de construire une molécule d ADN en rassemblant des morceaux de papier représentant les constituants de l ADN. Les élèves doivent correctement connectés les molécules les unes avec les autres - la seconde consiste, à l aide d un logiciel de visualisation moléculaire, de vérifier leur molécule d ADN papier. Voir fichier joint Bilan : L ADN est une molécule formée d un assemblage de désoxyribose, de phosphate et bases azotées. Il s agit d un polymère. Sa forme 3D est une double hélice. Schéma avec définition de nucléotide. La séquence de l ADN correspond à l enchainement des bases azotées ( A,T,C,G) Ces séquences peuvent être modifiées ( = mutation,). La séquence de l ADN correspond à l information portée par l ADN. Point programme : La variation génétique repose sur la variabilité de la molécule d ADN ( mutation) B/Utilisation par l Homme de l information génétique

4 Emballage du mais sans OGM + emballage avec OGM? Que veut-dire OGM? Organisme génétiquement modifiée = on a modifié l ADN. Recherche au CDI, travail à l oral Transition : Cette molécule permet de faire fonctionner le vivant. Comment le vivant fonctionne-t-il? III/ Le fonctionnement du vivant : métabolisme Doc d appel : Une des caractéristiques du vivant, c est qu ils fabriquent leur propre énergie pour réaliser de nombreuses activités. Pour pouvoir nous faire fonctionner (le demander aux élèves) : - aliments - O2 - rejet de CO2 (rappel de 5 ème ) EQUATION BILAN de la respiration: Nutriment + O2 = CO2 + énergie On a besoin d énergie de toute la journée. On a fait des réserves. Où ces réserves sont-elles présentes? Etude des différentes échelles : - dans l organisme - dans les organes ( foie, tissu adipeux) - dans les cellules - à l intérieur du cytoplasme, en dehors des organites - dans les molécules ( glucide, lipide, rappel!) Définition du métabolisme Où l énergie est-elle stockée chez les végétaux? TP Observation de grains d amyloplastes dans les Elodées. TP Stockage énergétique chez les végétaux et son contrôle. [TP STOCKAGE ENERGETIQUE CHEZ LES VEGETAUX ET SON CONTROLE PARTIE II: Le métabolisme à l origine du stockage de l énergie contrôlé Il existe deux grandes sortes de petits pois, les pois lisses et les pois ridés. Les pois ridés se rident en perdant leur eau de manière irrégulière au moment de leur mûrissement. Cette caractéristique des pois est héréditaire. Les cellules des graines de pois contiennent des réserves de glucides sous forme d amidon. Cet amidon est présent en grains, situés dans le cytoplasme des cellules. Il existe deux type de molécules constituant l amidon : l amylose, polymère linéaire non ramifié de glucose et l amylopectine, polymère ramifié de glucose qui a la propriété de retenir l eau. Les transformations chimiques à l'origine de la synthèse de l'amidon se déroulent à l'intérieur de la cellule: elles constituent le métabolisme. Les enzymes (molécule chimique qui contrôle les réactions chimiques) amylase et amylopectinase sont responsables de la synthèse respective des ces deux types d amidon. La composition de l amidon des grains est donnée dans ce tableau : Pois lisses Pois ridés

5 Composition de l amidon Amylose 50 % Amylopectine 50 % Amylose 100 % Question 1 : Tentez d expliquer la différence phénotypique observée entre les pois lisses et les pois ridés. Question 2 : Démontrer que le métabolisme est contrôlé par le patrimoine génétique. ] Bilan: 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. La cellule échange de la matière et de l énergie avec son environnement. Cette unité structurale et fonctionnelle commune à tous les êtres vivants est un indice de leur parenté. Transition : le métabolisme contrôlé par le noyau, contenant le patrimoine génétique