PRINCIPES DE BIOLOGIE

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1 UNIVERSITÉ D OTTAWA FACULTÉ DES SCIENCES DÉPARTEMENT DE BIOLOGIE Plan de cours PRINCIPES DE BIOLOGIE BIO 1509 PROFESSEUR : FRANÇOISE COSSETTE AUTOMNE 2001

2 PRINCIPES DE BIOLOGIE BIO Professeur : Faculté : Département : Françoise Cossette, Ph.D. Sciences Biologie Bureau : Gendron 304 Téléphone : (6662) Courr. électr. : Année : 2001 Session : Durée : Période : Nombre d heures : Automne 15 semaines 6 septembre au 21 décembre 200, incluant la période des examens - début des cours: 6 septembre - fin des cours: 3 décembre - période d étude : 4 et 5 décembre - période d'examens: 6 décembre au 21 décembre 3 heures par semaine Nombre de crédits : 3 Horaire des cours : Lundi : 13h00-14h30 Mercredi : 11h30-13h00 Local : Lamoureux, local 242 Disponibilité : Mardi : 14h30 à 17h30 Il serait préférable de fixer un rendez-vous avant ou après un cours, au téléphone ou par courrier électronique.

3 CONTENU DU COURS 2 - Ce cours est une introduction à la biologie et aborde les grands principes de la chimie de la vie, de la biologie cellulaire, de la génétique, de l évolution, de la diversité biologique et de l écologie. - Le cours est divisé en sept chapitres. Le premier chapitre nous introduit sur les grandes caractéristiques de la vie, sur la cellule en tant qu unité fondamentale de la vie, sur les corrélations entre la structure et la fonction et sur la méthode scientifique. - Le deuxième chapitre présente des notions de chimie (atomes et molécules, propriétés importantes de l eau et diversité moléculaire) qui sont essentielles pour réussir un cours de biologie. La structure et les fonctions des macromolécules ainsi que le métabolisme y sont également discutés. - Le troisième chapitre étudie en premier lieu les cellules procaryotes et eucaryotes. La plus grande partie de ce chapitre est consacrée à l étude de la compartimentation cellulaire et des diverses composantes de la cellule (noyau, réticulum endoplasmique ). Le chapitre met également l emphase sur l importance des membranes sur la régulation de deux grandes activités des cellules : respiration cellulaire et photosynthèse. Une analyse de la reproduction cellulaire y est également présentée. - Le quatrième chapitre aborde la génétique dans une perspective historique depuis les découvertes de Mendel jusqu aux grandes manipulations génétiques. Les concepts qui y sont traités sont : la méiose et les cycles de développement sexué, les lois de Mendel, les bases moléculaires de l hérédité, la synthèse des protéines et les principales stratégies de manipulation génétique. - Le chapitre cinq est consacré au mode d évolution de la vie et à la façon dont les biologistes étudient l évolution. La partie L évolution selon Darwin présente la théorie évolutionniste comme exemple de démarche scientifique à l œuvre. Ce chapitre fournit également des notions de sélection naturelle. Il permet aussi de comparer diverses écoles de pensée relativement au mode d apparition des nouvelles espèces. - Le chapitre six examine la diversité des êtres vivants dans un contexte évolutif, par exemple l origine des procaryotes et l évolution de la cellule eucaryote. L importance de la diversité des organismes eucaryotes (Protistes, Mycètes, Végétaux et Animaux), illustre un intérêt pour les questions touchant la science, la technologie et la société. - Le septième chapitre aborde des principes importants en écologie en mettant l emphase sur les environnements terrestres et aquatiques. Ce chapitre est également consacré à l écologie des populations, des communautés et des écosystèmes. Il y met l accent sur les problèmes environnementaux qui alimentent certains débats écologiques actuels.

4 APPROCHE PÉDAGOGIQUE 3 - La matière sera présentée sous forme de cours magistraux accompagnés d explications sur acétates et au tableau et de présentations PowerPoint. - Les étudiants disposeront de notes de cours et de questionnaires qu ils devront compléter tout au long de la session académique. L assistance à tous les cours est donc préférable. La participation active des étudiants par leurs questions et leurs commentaires est également encouragée. ÉVALUATION - Les apprentissages de l étudiant seront évalués à l aide de deux examens partiels et d un examen final : Examen partiel #1 : 10 octobre 2001 (merc.) 25% Examen partiel #2 : 14 novembre 2001 (merc.) 25% Examen final : Date et endroit à déterminer 50% - Les examens seront composés de l un ou l autre des types de questions suivantes : Questions à réponses courtes, Énoncés à compléter, Choix multiples, Tests d association, Questions vrai ou faux et Cartes de concepts. - Des questions préparatoires pourraient être incluses dans certains examens. Manuel de référence : MANUEL DE COURS Campbell, N. A Biologie. Adaptation et révision pédagogique de R. Mathieu Sant-Laurent : Les Éditions du Renouveau Pédagogique. Manuel complémentaire : Arms, K. et P. S. Camp 1993 Biologie générale. Traduction et adaptation de J. Fontaine et L. Morin. Montréal : Éditions des études vivantes.

5 TABLE DES MATIÈRES (Les pages entre parenthèses correspondent à celles du manuel de référence : Campbell 1995) 4 SEMAINE 1: 10 septembre Chapitre 1- Introduction 1.1) Les grandes caractéristiques de la vie (p.3) 1.2) La cellule : unité fondamentale de la vie (p.7) 1.3) Corrélation entre la structure et la fonction (p.8) 1.4) La méthode scientifique (p.12) Chapitre 2- Chimie de la vie 2.1) Atomes et molécules 2.1.1) Les éléments essentiels à la vie (p.26) 2.1.2) Liaisons chimiques des molécules (p.33) 2.1.3) Les origines de la vie (p.37) 2.2) L eau 2.2.1) Propriétés importantes de l eau (p.41) 2.3) Diversité moléculaire 2.3.1) Groupements fonctionnels (p.58) 2.4) Structure et fonctions des macromolécules 2.4.1) Glucides (p.66) SEMAINE 2: 17 septembre 2.4.2) Lipides (p.69) 2.4.2) Protéines (p.73) SEMAINE 3: 24 septembre 2.4.4) Acides nucléiques (p.80) 2.5) Métabolisme 2.5.1) Énergie (p.92) 2.5.2) ATP et travail cellulaire (p.98) 2.5.3) Enzymes (p.100)

6 SEMAINE 4: 1 octobre 5 Chapitre 3- La cellule 3.1) Cellule procaryote et cellule eucaryote (p.122) 3.2) Compartimentation cellulaire (p.123) 3.3) Les composantes cellulaires (p.127 à 151) 3.3.1) Noyau 3.3.2) Ribosomes 3.3.3) Réticulum endoplasmique 3.3.4) Appareil de Golgi 3.3.5) Lysosomes 3.3.6) Vacuoles 3.3.7) Peroxysomes 3.3.8) Mitochondries 3.3.9) Chloroplastes ) Cytosquelette ) Paroi cellulaire ) Membrane cellulaire ) Relation entre les composantes cellulaires SEMAINE 5: 8 octobre Examen partiel #1 (10 octobre) 3.4) Respiration cellulaire (p.173) 3.5) Photosynthèse (p.199) (questions préparatoires pour l'examen final) SEMAINE 6: 15 octobre 3.6) Reproduction cellulaire 3.6.1) Le cycle cellulaire (p.224)

7 SEMAINE 7: 22 octobre 6 Chapitre 4- Génétique 4.1) La méiose et les cycles de développement sexué 4.1.1) Gènes, ADN et chromosomes (p.244) 4.1.2) Reproduction sexuée versus reproduction asexuée (p.245) 4.1.3) Mitose versus méiose (p.253) SEMAINE 8: 29 octobre 4.1.4) Variation génétique (p.253) 4.1.5) Cycle de développement d un organisme sexué (p.246) 4.2) Les lois de Mendel (p.260) 4.3) Bases moléculaires de l hérédité 4.3.1) ADN double hélice (p.303) 4.3.2) Réplication de l ADN (p.306) 4.3.3) Réparation de l ADN (p.313) SEMAINE 9: 5 novembre 4.4) Synthèse des protéines 4.4.1) Régulation génétique de la synthèse des protéines (p.316) 4.4.2) Synthèse des protéines (p.317) 4.4.3) Code génétique (p.319) 4.4.4) Transcription (p.322) 4.4.5) Traduction (p.324) 4.5) Manipulations génétiques 4.5.1) Principales stratégies de manipulation génétique (p.391) SEMAINE 10: 12 novembre Examen partiel #2 (14 novembre) Chapitre 5- Évolution (questions préparatoire pour l'examen final) 5.1) L évolution selon Darwin 5.1.1) Origine du Darwinisme (p.424) 5.1.2) Les deux volets du Darwinisme (p.426) 5.1.3) Les signes de l évolution (p.430) 5.2) Évolution des populations 5.2.1) Génétique des populations (p.439) 5.2.2) Cause de l évolution (p.442) 5.2.3) Fondements génétiques de la variation (p.445) 5.2.4) Évolution adaptative (p.449)

8 5.3) Origine des espèces 5.3.1) Conception de l espèce (p.457) 5.3.2) Isolement reproductif (p.459) 5.3.3) Spéciation (p.462) 7 Chapitre 6- Diversité biologique 6.1) L origine de la vie 6.1.1) Synthèse des monomères (p.507) 6.1.2) Synthèse des polymères (p.508) 6.1.3) Formation des protobiontes (p.508) 6.1.4) Origine de l information génétique (p.509) 6.2) Les procaryotes 6.2.1) Structure et fonctions (p.516) 6.2.2) Croissance de reproduction (p.520) 6.2.3) Diversité (p.522) SEMAINE 11: 19 novembre 6.3) Les eucaryotes 6.3.1) Protistes (p.533) 6.3.2) Mycètes (p.583) 6.3.3) Végétaux (p.559) 6.3.3) Animaux (p.598) SEMAINE 12: 26 novembre Chapitre 7- Écologie Concepts fondamentaux 7.1) Principes importants en écologie 7.1.1) Biomes terrestres (p.1054) 7.1.2) Biomes dulcicoles (p.1061) 7.1.3) Biomes marins (p.1065) 7.1.4) Biosphère (p.1068) 7.2) Écologie des populations 7.2.1) Densité et distribution (p.1084) 7.2.2) Démographie (p.1086) 7.2.3) Régulation de la taille des populations (p.1097)

9 SEMAINE 13: 3 décembre 8 7.3) Écologie des communautés 7.3.1) Concept de la communauté (p.1106) 7.3.2) Interactions des populations (p.1107) 7.3.3) Structures des communautés (p.1117) 7.3.4) Succession écologique (p.1121) 7.4) Les écosystèmes 7.4.1) Niveaux trophiques (p.1132) 7.4.2) Flux d énergie (p.1133) 7.4.3) Cycles biogéochimiques (p.1140) Problèmes environnementaux (Questions préparatoires pour l'examen final) 7.5 Ingérence de l'être humain dans les écosystèmes A) Destruction de l'habitat et crise de la biodiversité (p. 1145) B) Effet de la déforestation sur les cycles biogéochimiques: - La forêt expérimentale de Hubert Brooke (p. 1146) C) Effet de l'agriculture sur le cycle des nutriments (p. 1147) D) Accélération de l'eutrophisation des lacs (p. 1148) E) Présence de substances toxiques dans les chaînes alimentaires (p. 1149) F) Pollution de l'atmosphère (p. 1149) - Émission de dioxyde de carbone - Dégradation de la couche d'ozone G) Introduction d'espèces exotiques (p. 1151) 7.6) Impacts des êtres vivants sur la biosphère (p. 1152) SEMAINE 13, 14 ET 15: Période d'examens

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