BILAN TP n 4 n 7 (Extrait de votre livre Belin 2000, SVT)

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1 BILAN TP n 4 n 7 (Extrait de votre livre Belin 2000, SVT) Les êtres vivants semblent avoir entre eux peu de points communs. Pourtant, sous le microscope, on découvre qu'ils sont tous constitués d'unités structurales comparables : les cellules. Ce sont elles qui possèdent toutes les caractéristiques structurales et fonctionnelles permettant à tout être vivant de se développer et de conserver son intégrité et ses caractéristiques propres. 1. La cellule est l'unité structurale de tous les êtres vivants. - Tout être vivant, qu'il soit végétal, animal ou bactérien est constitué d'une ou de plusieurs cellules entourées d'une membrane plasmique les séparant du milieu extérieur. La taille des cellules varie de 1µm à plusieurs centaines de µm selon le type cellulaire. - Il existe deux grands types cellulaires : les cellules eucaryotes et les cellules procaryotes. - La cellule eucaryote est compartimentée. Elle renferme dans son cytoplasme plusieurs organites, petites entités exerçant des fonctions propres et qui sont isolées par une ou des membranes. Les mitochondries, les vacuoles, le noyau qui contient les chromosomes et les chloroplastes présents chez les végétaux chlorophylliens sont des organites. - La cellule procaryote n'est pas compartimentée. Elle ne renferme aucun organite. Le chromosome baigne dans le cytoplasme, sans aucune séparation. Les procaryotes sont représentés par les bactéries. - Chez les organismes pluricellulaires, les cellules exerçant les mêmes fonctions sont regroupées en tissus, lesquels forment les organes. 2. La cellule est le siège d'un métabolisme - Les cellules sont le siège de réactions métaboliques qui conduisent à la synthèse des molécules organiques nécessaires à leur activité et à leur multiplication. - Il existe deux types de métabolismes : le métabolisme autotrophe et le métabolisme hétérotrophe. - Le métabolisme autotrophe caractérise les cellules chlorophylliennes des végétaux et de certains bactéries. Les sels minéraux, l'eau et le dioxyde de carbone, absorbés par la cellule, fournissent à celle-ci les atomes nécessaires à la synthèse de molécules organiques. La lumière fournit l'énergie nécessaire à cette synthèse. Celle-ci se déroule dans les chloroplastes. - Le métabolisme hétérotrophe caractérise les cellules non chlorophylliennes des végétaux, celles des animaux, des levures et de certaines bactéries. Les cellules absorbent des matières organiques qui sont dégradées au cours de la respiration. Cette dégradation nécessite un apport de dioxygène et s'accompagne d'une libération de dioxyde carbone.

2 LEXIQUE TP n 4 à TP n 7 ADN : Acide désoxyribonucléique : Molécule constitutive des chromosomes, support de l'information génétique. Bactérie : être vivant unicellulaire de type procaryote. Cellule : Unité structurale et fonctionnelle des êtres vivants Chloroplaste : Organite présent dans la plupart des cellules végétales, qui contient la chlorophylle. Chlorophylle : Pigment végétal de couleur verte qui absorbe l'énergie lumineuse. Chromosome : matériel formé d'un assemblage d'adn et de protéines. Les chromosomes sont localisés dans le noyau des cellules eucaryotes. Différenciation : La différenciation cellulaire est le processus par lequel les cellules se spécialisent en un type cellulaire. La morphologie d'une cellule peut changer radicalement durant la différenciation. Être vivant : La vie est le nom donné à l'état et aux formes auto-organisées et homéostatiques de la matière (capacité que peut avoir un système quelconque à conserver son équilibre de fonctionnement en dépit des contraintes qui lui sont extérieures) ayant une capacité de duplication et d'évolution. Eucaryote : Une cellule de type eucaryote est une cellule compartimentée renfermant des organites dont le noyau. Grossissement : grandeur sans dimension qui correspond au rapport de l'angle sous lequel est vu l'objet observé à travers l'instrument d'optique par rapport à celui sous lequel il est vu à l'oeil nu. Pour un microscope optique, il se calcule en multipliant le grossissement de l'objectif par celui de l'oculaire. Membrane plasmique : ou plasmalemme est la membrane qui délimite une cellule, elle sépare le cytoplasme du milieu extérieur. Membrane nucléaire : double membrane biologique délimitant le noyau du cytoplasme. Métabolisme : ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant. Avoir un métabolisme hétérotrophe : Se dit d'un organisme qui utilise des substances organiques qu'il dégrade afin de fournir l'énergie suffisante à la synthèse de nouvelles molécules organiques. Avoir un métabolisme autotrophe : Se dit d'un organisme qui utilise des substances minérales, l'eau, le dioxyde de carbone en présence d'énergie lumineuse, pour synthétiser ses propres molécules organiques. Microscope : Instrument permettant d'obtenir une image agrandie d'un objet propre de petites dimensions. On distingue le plus couramment le microscope optique du microscope électronique. Mitochondrie : Organite intracellulaire impliqué dans la production d'énergie. Noyau : Organite eucaryote renfermant les chromosomes. Origine commune : On parle d'une origine commune des êtres vivants pour signifier qu'ils dérivent tous d'un ancêtre commun et unique. Organe : Élément d'un organisme, constitué de plusieurs tissus, participant à une même fonction. Exemple : le foie, le coeur... Organisme : ensemble des organes d'un être vivant et, par métonymie, l'être vivant lui-même. Organite : Élément d'une cellule eucaryote limité par une ou des membranes. Paroi végétale : épaississement essentiellement pectocellulosique à la périphérie de la membrane plasmique. Pluricellulaire : Un organisme pluricellulaire est un organisme vivant comportant plusieurs cellules et ayant des cellules différenciées assurant des fonctions spécifiques. Les organismes qui peuvent être vus à l'oeil nu sont habituellement pluricellulaires. Procaryote : Une cellule de type procaryote est une cellule non compartimentée. Unicellulaire : être vivant formé d'une seule cellule. Tissu : en biologie, un tissu est un ensemble de cellules de même origine concourant à une même fonction. Vacuole : cavité remplie de fluide dans les cellules végétales et dans les cellules des champignons. Végétaux chlorophylliens : Végétaux (majoritaires) qui présentent des pigments chlorophylliens. LEXIQUE TP n 4 à TP n 7 ADN : Acide désoxyribonucléique : Molécule constitutive des chromosomes, support de l'information génétique. Bactérie : être vivant unicellulaire de type procaryote. Cellule : Unité structurale et fonctionnelle des êtres vivants Chloroplaste : Organite présent dans la plupart des cellules végétales, qui contient la chlorophylle. Chlorophylle : Pigment végétal de couleur verte qui absorbe l'énergie lumineuse. Chromosome : matériel formé d'un assemblage d'adn et de protéines. Les chromosomes sont localisés dans le noyau des cellules eucaryotes. Différenciation : La différenciation cellulaire est le processus par lequel les cellules se spécialisent en un type cellulaire. La morphologie d'une cellule peut changer radicalement durant la différenciation. Être vivant : La vie est le nom donné à l'état et aux formes auto-organisées et homéostatiques de la matière (capacité que peut avoir un système quelconque à conserver son équilibre de fonctionnement en dépit des contraintes qui lui sont extérieures) ayant une capacité de duplication et d'évolution. Eucaryote : Une cellule de type eucaryote est une cellule compartimentée renfermant des organites dont le noyau. Grossissement : grandeur sans dimension qui correspond au rapport de l'angle sous lequel est vu l'objet observé à travers l'instrument d'optique par rapport à celui sous lequel il est vu à l'oeil nu. Pour un microscope optique, il se calcule en multipliant le grossissement de l'objectif par celui de l'oculaire. Membrane plasmique : ou plasmalemme est la membrane qui délimite une cellule, elle sépare le cytoplasme du milieu extérieur. Membrane nucléaire : double membrane biologique délimitant le noyau du cytoplasme. Métabolisme : ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant. Avoir un métabolisme hétérotrophe : Se dit d'un organisme qui utilise des substances organiques qu'il dégrade afin de fournir l'énergie suffisante à la synthèse de nouvelles molécules organiques. Avoir un métabolisme autotrophe : Se dit d'un organisme qui utilise des substances minérales, l'eau, le dioxyde de carbone en présence d'énergie lumineuse, pour synthétiser ses propres molécules organiques. Microscope : Instrument permettant d'obtenir une image agrandie d'un objet propre de petites dimensions. On distingue le plus couramment le microscope optique du microscope électronique. Mitochondrie : Organite intracellulaire impliqué dans la production d'énergie. Noyau : Organite eucaryote renfermant les chromosomes. Origine commune : On parle d'une origine commune des êtres vivants pour signifier qu'ils dérivent tous d'un ancêtre commun et unique. Organe : Élément d'un organisme, constitué de plusieurs tissus, participant à une même fonction. Exemple : le foie, le coeur... Organisme : ensemble des organes d'un être vivant et, par métonymie, l'être vivant lui-même. Organite : Élément d'une cellule eucaryote limité par une ou des membranes. Paroi végétale : épaississement essentiellement pectocellulosique à la périphérie de la membrane plasmique. Pluricellulaire : Un organisme pluricellulaire est un organisme vivant comportant plusieurs cellules et ayant des cellules différenciées assurant des fonctions spécifiques. Les organismes qui peuvent être vus à l'oeil nu sont habituellement pluricellulaires. Procaryote : Une cellule de type procaryote est une cellule non compartimentée. Unicellulaire : être vivant formé d'une seule cellule. Tissu : en biologie, un tissu est un ensemble de cellules de même origine concourant à une même fonction. Vacuole : cavité remplie de fluide dans les cellules végétales et dans les cellules des champignons. Végétaux chlorophylliens : Végétaux (majoritaires) qui présentent des pigments chlorophylliens.

3 Évaluation des connaissances SVT /10/2009 I. Restitution organisée des connaissances (/10) 25mn Vus à l œil nu, les êtres vivants sont tous très différents. En 1850, Rudolf Virchow ( ) synthétisa de nombreux travaux pour aboutir à la théorie cellulaire dont l'un des trois principes est que tout être vivant est constitué de cellule. Les cellules sont devenus dès lors l'unité de base du monde vivant. D après vos propres connaissances sur l'organisation des différentes structures de cellules, justifier sa théorie. Pour cela, organiser votre réponse sous la forme d un texte comprenant des schémas des différents types cellulaires. Ces schémas doivent présenter les ressemblances et les différences entre les types de cellule que vous connaissez. Source : Pierre Vignais. La Biologie, des origines à nos jours. Aides : votre exposé devra comporter une introduction, un développement structuré en une ou plusieurs parties et une conclusion : - Dans l introduction, il faut présenter le sujet, définir les termes importants et annoncer l'analyse qui sera suivie. L'introduction doit faire environ 3 à 5 lignes - Dans le développement, présentez les différents types cellulaires : un schéma et un paragraphe par type. N'oubliez pas les instruments qui vous ont permis vos observations. - Dans la conclusion, il faut récapituler le(s) point(s) fort(s) de l exposé et proposer éventuellement d'élargir le sujet d'étude. La conclusion doit faire environ 1 à 5 lignes.

4 II. Appliquer ses connaissances (/10) 25mn A. Métabolismes cellulaires (1) 10-15mn (/5) Les filaments d'une algue microscopique chlorophyllienne sont placés dans une goutte d'eau entre lame et lamelle et observés au microscope. - Dans le montage 1, l'ensemble est à l'obscurité. - Dans le montage 2, un rayon lumineux éclaire sur un disque les filaments. Des bactéries, avides de dioxygène (= qui en consomment), sont présents dans le milieu. - Une autre expérience non schématisée a montré que ces bactéries, en présence de lumière, ne produisait pas de dioxygène. Source : Ellipses, SVT MONTAGE 1 A L'OBSCURITE MONTAGE 2 AVEC UN DISQUE LUMINEUX Question n 1 : Comparer en décrivant la localisation des bactéries dans les deux montages (2 lignes) Question n 2 : Expliquer la différence (2 lignes) Question n 3 : Comment qualifie t-on le métabolisme de l'algue? De la bactérie? (1 lignes) Question n 4 : Plus globalement et avec vos connaissances chez les eucaryotes, à quels organites peut-on associer ces deux types de métabolismes? (1 lignes) B. Métabolismes cellulaires (2) 10-15mn (/5) Des levures sont mises en culture à l obscurité, dans un milieu contenant au départ une certaine quantité de sels minéraux, matières organiques et eau. On ne renouvelle plus ensuite le milieu de culture. On évalue régulièrement l effectif de la population vivante de levures : les résultats sont donnés dans le tableau ci-dessous. Temps (en minutes) Nombre de levures vivantes (en 10 8 cellules par ml de solution) ,2 0,3 0,6 1, ,5 Titre : Tableaux des résultats d'observation de l'évolution des populations de levures Question n 5 : Sur une demi-page, tracez la courbe montrant l évolution de la population de levures en fonction du temps. Question n 6 : Décrire ce que montre cette courbe (observations). (3 lignes) Question n 7 : A l aide de vos connaissances, expliquez les variations de population de levures observées (interprétations).

5 CORRECTION Evaluation des connaissances SVT 24 Octobre 2009 TP n 4 à n 7 I. Restitution organisée des connaissances Introduction : /1 A l'œil nu, les êtres vivants présentent des similitudes qui peuvent faire penser à une origine commune. Afin de le démontrer, l'échelle microscopique est exploitée. R. Virchow nous propose en 1850 la théorie cellulaire qui suppose que «tout être vivant est constitué de cellule». La cellule est définie comme l'unité structurale et fonctionnelle des êtres vivants. Avec nos connaissances actuelles, nous allons tenter de justifier cette idée. La cellule est l'unité structurale de tous les êtres vivants. /3 Les êtres vivants semblent avoir entre eux peu de points communs. Pourtant, sous les microscopes optiques et électroniques, on découvre qu'ils sont tous constitués d'unités structurales comparables : les cellules. Tout être vivant, qu'il soit végétal, animal ou bactérien est constitué d'une ou de plusieurs cellules entourées d'une membrane plasmique les séparant du milieu extérieur. La taille des cellules varie de 1µm à plusieurs centaines de µm selon le type cellulaire. Il existe deux grands types cellulaires : les cellules eucaryotes et les cellules procaryotes. - La cellule eucaryote est compartimentée. Elle renferme dans son cytoplasme plusieurs organites, petites entités exerçant des fonctions propres et qui sont isolées par une ou des membranes. Les mitochondries, les vacuoles, le noyau qui contient les chromosomes et les chloroplastes présents chez les végétaux chlorophylliens sont des organites. Schéma titré /0,5 Echelle /0,5 Schémas justes et légendes complètes : - animale /1 - végétale :1,5 - procaryote /1 Paroi Vacuole Enveloppe nucléaire Noyau (dont ADN) Cytoplasme Chloroplaste Mitochondrie Membrane plasmique µm Schéma d'une cellule eucaryote animale 200µm Schéma d'une cellule eucaryote végétale (chlorophylienne) - La cellule procaryote n'est pas compartimentée. Elle ne renferme aucun organite. Le chromosome baigne dans le cytoplasme, sans aucune séparation. Les procaryotes sont représentés par les bactéries. Paroi Cytoplasme Information génétique Membrane plasmique 1µm Schéma d'une cellule procaryote

6 - Chez les organismes pluricellulaires, les cellules exerçant les mêmes fonctions sont regroupées en tissus, lesquels forment les organes. /1 /0,5 Conclusion : En conclusion, on peut justifier la théorie proposée par R. Virhow puisqu'il n'existe que deux types cellulaires dans tout le monde vivant. On peut maintenant regarder l'unité à l'échelle cellulaire en s'intéressant au fonctionnement des cellules et en particulier les types de développement et les métabolismes. II. Appliquer ses connaissances (/10) 25mn A. Métabolismes cellulaires (1) 10-15mn (/5) Question n 1 : Comparer en décrivant la localisation des bactéries dans les deux montages (2 lignes) /1 Dans le montage 1, les bactéries sont exclusivement proches de la bulle d'air. Dans le montage 2, les bactéries se situent autour de la bulle d'air mais également près de l'algue éclairée par le disque lumineux. Question n 2 : Expliquer la différence (2 lignes) /2 Les bactéries sont avides d'oxygène. A l'obscurité, elles sont à côté de la bulle d'air qui contient l'oxygène. A la lumière, l'algue produit l'oxygène attirant ainsi les bactéries. Question n 3 : Comment qualifie t-on le métabolisme de l'algue? De la bactérie? (1 lignes) /1 L'algue présente un métabolisme autotrophe. La bactérie présente un métabolisme hétérotrophe. Question n 4 : Plus globalement et avec vos connaissances chez les eucaryotes, à quels organites peut-on associer ces deux types de métabolisme? (1 lignes) /1 Chez les eucaryotes, le métabolisme hétérotrophe est associé aux mitochondries. Le métabolisme autotrophe est associé aux chloroplastes et aux mitochondries. B. Métabolismes cellulaires (2) 3,5 Evolution du nombre de cellules en fonction du temps 3 Nombre de levures vivantes (10^8 /ml) 2,5 2 1,5 1 0,5 titre /1 axe :1 courbe / temps (mn) Question n 6 : Décrire ce que montre cette courbe (observations). (3 lignes) /1 Les levures se développent de 0 à 250 minutes. La population de levures baisse ensuite de 250 à 350 minutes. Question n 7 : (interprétations). A l aide de vos connaissances, expliquez les variations de population de levures observées /1 Étant donné que les levures ont un métabolisme hétérotrophe, les levures vont consommer la matière organique. Lorsque celle-ci sera épuisée, les levures n'auront plus de nourriture pour se développer. Elles meurent. NOTE FINALE ( /20)

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