Chap2 : Parenté et diversité des organismes vivants

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1 Introduction : Chap2 : Parenté et diversité des organismes vivants La biodiversité actuelle est le fruit de l évolution : toutes les espèces actuelles et fossiles ont pour origine les 1ères formes de vie apparues sur Terre, il y a plus de 3 milliards d années. Bien que très différents, on observe des ressemblances entre des groupes d êtres vivants à diverses échelles (organisme, cellule, molécule). Elles constituent des arguments en faveur de la parenté des espèces appartenant à ces groupes. Comment sont organisés les êtres vivants à différentes échelles et comment l étude de leur organisation témoigne de leur parenté? -> Recherche d arguments sur l origine évolutive de la biodiversité à l échelle de l organisme, de la cellule, de la molécule. I) Des arguments à l échelle de l organisme Activité 1: L organisation morphologique des Vertébrés Quels sont les attributs communs à tous les Vertébrés?(point de vue morphologique) TP4 : L organisation interne des Vertébrés (Anatomie) L étude des êtres vivants montre l existence de similitudes dans leur organisation. Ainsi, chez les vertébrés, nous observons la présence systématique de différents caractères : - un plan de symétrie bilatérale, qui sépare le corps en 2 parties droite et gauche. - Une polarité antéro-postérieure, selon laquelle se succèdent, d avant en arrière, une tête, un tronc et une queue - Une polarité dorso-ventrale, avec un système nerveux central contenu dans la colonne vertébrale et situé dorsalement et un appareil digestif en position ventrale - un squelette osseux, constitué entre autres d un crâne et de vertèbres. Toutes les espèces actuelles ou fossiles qui possèdent les caractères cités précédemment les ont hérités d un ancêtre commun. Elles sont donc apparentées et constituent le groupe des Vertébrés.

2 II) Des arguments à l échelle de la cellule 1 ) La cellule unité fonctionnelle du vivant (Métabolisme) TP5 : Peut-on trouver des points communs au niveau métabolique entre différents êtres vivants? Bilan : Dans toutes les cellules, il y a des réactions chimiques qui se déroulent, elles permettent la production d énergie et la fabrication de matière organique. C est ce qu on appelle le métabolisme. Certaines cellules (levures) utilisent de la MO pour fabriquer leur propre matière et utilisent la respiration (absorption d O 2 et rejet de CO 2 ) pour produire l énergie nécessaire à leur croissance.(métabolisme hétérotrophe) D autres, les cellules chlorophylliennes n ont besoin que de matière minérale pour fabriquer leur matière à condition d être éclairées : c est ce qu on appelle la photosynthèse (absorption de CO 2 et rejet d O 2 ). A l obscurité, par contre, les euglènes, consomment du O 2 et rejettent du CO 2 : elles respirent. (Remarque importante : les cellules chlorophylliennes respirent tout le temps mais ce phénomène est caché par la photosynthèse à l obscurité). Ces cellules ont un métabolisme autotrophe car elles n ont pas besoin de prélever de la MO dans le milieu. Le métabolisme est commun à toutes les cellules : la cellule est donc une unité fonctionnelle du monde vivant. Rappels Pb : Comment expliquer la production de matière organique chez les autotrophes alors qu ils n en prélèvent pas dans leur environnement? HYPOTHÈSE : La structure des cellules diffère en fonction du type de métabolisme.

3 STRATÉGIE DE RÉSOLUTION : Si le métabolisme dépend de la structure des cellules, alors on devrait trouver des différences de structure entre une cellule de levure et une cellule d euglène. observer des cellules autotrophes et hétérotrophes au microscope optique. comparer les cellules autotrophes et hétérotrophes au niveau structural pour dégager des structures communes (afin de définir une cellule au niveau structural) et différentes (afin de comprendre ce qui permet au cellules autotrophes de produire de la matière organique). TP6 : Qu est ce qui différencie une cellule autotrophe d une cellule hétérotrophe au niveau de la structure? 2 ) La cellule unité structurale du vivant Une cellule est un volume délimité par une membrane plasmique qui sépare le milieu intracellulaire appelé cytoplasme du milieu extracellulaire (milieu de vie de la cellule). La cellule est l unité structurale des êtres vivants. On distingue 2 types de cellules en fonction de leur organisation : - les cellules eucaryotes dont le cytoplasme contient des organites comme le noyau, les mitochondries ou les chloroplastes - les cellules procaryotes qui ne contiennent aucun organite (le chromosome est libre dans le cytoplasme) Les réactions du métabolisme (échanges de matière et d énergie) ont lieu dans le cytoplasme des cellules. Ce sont les chloroplastes (structures contenant de la chlorophylle) qui permettent aux cellules autotrophes de produire de la matière organique à partir de la matière minérale et de la lumière. Un organite : structure spécialisée contenue dans le cytoplasme et délimitée du reste de la cellule par une membrane ou une enveloppe (ex : noyau, chloroplaste, vacuole, mitochondrie ) Cellule : espace limité par une membrane, contenant le liquide cytoplasmique et le matériel génétique, qui échange de la matière et de l énergie avec son environnement.

4 Calcul de la taille d une cellule : x = longueur réelle de l élément A= distance réelle représentée par l échelle Pour déterminer x, appliquer une règle de proportionnalité : x = A X (longueur mesurée de l élément)/ (longueur mesurée de la barre d échelle). A et x sont exprimés avec la même unité. Schéma bilan 3 ) Des facteurs qui contrôlent le métabolisme Pourquoi ces métabolismes sont-ils différents? Qu est ce qui peut agir sur le métabolisme? Activité 2: rôle de l environnement (O2/ Pas d O2 ->fermentation)/ + rôle génét Le métabolisme est soumis à un double contrôle : - l information génétique détermine le type de transformations chimiques réalisables. Ainsi, les mutants d une même espèce peuvent présenter des métabolismes différents. - Les conditions du milieu extérieur influent également sur le déroulement du métabolisme. III) Des arguments à l échelle de la molécule (ADN) Comment peut-on mettre en évidence le caractère universel de la molécule d ADN? Quelle est sa structure? Comment expliquer la variabilité génétique? 1 ) L ADN, support universel de l information génétique Animations transgénèses

5 2 ) Structure et variabilité de la molécule d ADN TP 7 : La structure de l ADN et le codage de l information génétique L ADN est une structure présente chez quasiment tous les êtres vivants. Organisée en double hélice, elle est composée de nucléotides associés par paires : A avec T et C avec G. Le message porté par la molécule est contenu dans la séquence de nucléotides le long de celle-ci. Tout changement de la séquence en nucléotides ou mutation modifie cette information. Les mutations sont à l origine des versions ou variants des gènes : les allèles.

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