Sciences et technologies 8 e L organisation de la vie et les technologies Les cellules

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1 Sciences et technologies 8 e L organisation de la vie et les technologies Les cellules Fais une recherche à l aide d un des manuels de sciences suivants : Explorations A (pages 280 à 289) Explorations B (pages 276 à 285) Tu es composé de millions de cellules. Tout ce que tu fais, tout ce que tu penses, tout ce que tu ressens exige que ces millions de cellules collaborent ensemble. A. Réponds aux questions suivantes : 1. D après toi, à quoi ressemble une cellule dans un corps humain? 2. D après toi, à quoi ressemble une cellule dans une plante? 3. Pourquoi un organisme unicellulaire ne peut-il pas atteindre ta taille? Parce qu elle prendrait trop de temps à exécuter ses tâches et pourrait mourir en attendant. 4. Comment as-tu grandi jusqu à ta taille actuelle? Les cellules se sont divisées et ainsi multipliées. 5. Comment ton corps guérit-il une blessure? Les cellules se régénèrent d elles mêmes grâce à la régénération. Les cellules mortes ou endommagées sont remplacées par de nouvelles. Celles-ci croissent sur la plaie et réparent la blessure. 6. Comment une cellule fonctionne-t-elle? Chaque cellule doit s alimenter en substances et en énergie, fabriquer des produits et éliminer des déchets. La cellule : l unité de base de la vie La cellule est la plus petite unité vivante qui existe. Chaque être vivant est constitué d une ou plusieurs cellules. Les cellules sont composées d organites qui ont chacun un rôle spécifique pour le fonctionnement de la cellule, et par conséquent, de l organisme. La présence de cellules est une des caractéristiques du monde vivant. B. Qu ont en commun une baleine et une amibe vivant dans un étang? La différence primordiale est que l amibe contient une cellule, tandis que la baleine en contient plusieurs. 1

2 C. Définis : Organisme unicellulaire : organisme vivant constitué d une seule cellule. Organisme pluricellulaire : organisme vivant constitué de plusieurs cellules. D. Est-ce que les êtres vivants ci-dessous sont «unicellulaire» ou «pluricellulaire»? a) Humain : pluricellulaire b) Pissenlit : pluricellulaire c) Bactérie : unicellulaire d) Amibe : unicellulaire e) Champignon : pluricellulaire E. En utilisant la banque de mots ci-dessous, complète les phrases suivantes : taille cellules réparer forme êtres rester en vie respirer éliminer les déchets fonction organites rôles a) Les scientifiques ont découvert une caractéristique essentielle de la vie : tous les êtres vivants sont composés de cellules b) La cellule est comme une petite ville comprenant différentes parties. Chaque partie joue un rôle dans le fonctionnement du tout. Les cellules n ont pas toutes la même taille, la même forme ni la même fonction. c) Toutefois, même si les cellules de tes yeux sont différentes des cellules de ta peau ou de tes os, elles sont constituées des mêmes éléments, et ces éléments ont les mêmes rôles. d) Les cellules que l on retrouve dans une plante ou dans le corps d un animal fonctionnent un peu comme des usines où les activités ne cessent jamais. Chaque cellule doit exécuter certaines tâches pour rester en vie. e) Entre autre, la cellule doit : Se nourrir Éliminer les déchets Se réparer Se multiplier respirer Ce sont les activités cellulaires f) Pour arriver à accomplir ses tâches ou activités, la cellule a besoin de travailleurs dans son usine : les organites. Ce sont des structures internes de la cellule qui ont des rôles spécifiques à jouer. 2

3 F. À l aide des schémas des cellules ci-dessous, trouve l organite correspondant à son rôle. Compare ensuite l organite à une partie du corps humain. ORGANITE Organite : membrane cellulaire Partie du corps : peau Organite : cytoplasme Partie du corps : sang Organite : noyau Partie du corps : cerveau Organite : vacuoles Partie du corps : vessie, intestins Organite : réticulum endoplasmique Partie du corps : veines Organite : mitochondrie Partie du corps : RÔLE * analogie Elle enveloppe et protège le contenu de la cellule. Sa structure aide à contrôler l entrée et la sortie des substances dans la cellule. * garde du corps Substance a texture gélatineuse qui occupe une bonne partie de la cellule et dans laquelle baignent les autres organites. Maintient les organites en place. *support Dirige les activités de la cellule. Contient l information génétique. * centre de commande Espaces en forme de ballon qui servent à stocker les éléments nutritifs et d autres substances que la cellule n utilise pas immédiatement. Contiennent aussi les déchets qui ne sont pas encore évacués. * entrepôt Membrane repliée qui forme un réseau de canaux. C est par ces canaux que les substances parviennent aux parties de la cellule ou quittent la cellule. Joue un rôle important dans le transport cellulaire. * autoroute Dégradent les substances nutritives pour fournir de l énergie à la cellule. * centrale énergétique 3

4 ORGANITES PRÉSENTS DANS LA CELLULE VÉGÉTALE SEULEMENT Paroi plus épaisse et plus rigide que la membrane Organite : paroi cellulaire cellulaire. Formée de cellulose. Elle sert de support à la cellule et se forme à l extérieur de la membrane cellulaire. Structures où a lieu la photosynthèse (production Organite : chloroplastes de glucose à partir de l énergie lumineuse et du gaz carbonique). Comment fonctionne la cellule? Nous avons besoin de boire, manger et respirer. Ce sont des besoins essentiels. Nous ne pouvons pas vivre très longtemps sans satisfaire ces besoins. Mais pourquoi? On peut voir ces besoins essentiels du point de vue de nos cellules Quand tu bois, tes cellules utilisent l eau que tu as bue pour remplir leurs fonctions. Autrement dit, ta soif est un signal que tes cellules envoient à ton cerveau pour dire qu elles ont besoin d eau. De même, tes cellules utilisent l air que tu respires (oxygène) et l énergie provenant des aliments que tu manges (glucose) pour accomplir leurs fonctions. On nomme les intrants les substances qui entrent dans la cellule et qui sont indispensables à ses activités. La cellule utilise les nutriments comme matériaux de construction (pour grandir) ou de réparation (pour se soigner). Quand la cellule a utilisé ses nutriments, elle se retrouve avec des déchets, c est-à-dire des substances inutiles. Ces substances doivent sortir de la cellule. Ce sont les extrants. G. Remplis le tableau suivant. Les animaux Les végétaux 1. eau Intrants Extrants Intrants Extrants 1. eau 1. énergie solaire 1. oxygène 2. nutriments (glucide) 2. gaz carbonique 2. gaz carbonique 2. énergie 3. oxygène 3. déchets des fonctions cellulaires 3. eau 4

5 La respiration cellulaire (chez les animaux) Les organismes vivants vont puiser leur énergie dans la nourriture qu ils consomment. L énergie contenue dans la nourriture est libérée au cours d une réaction chimique. Ce phénomène se produit dans les mitochondries. La photosynthèse (chez les végétaux) Les plantes utilisent la lumière du soleil comme source d énergie, de l eau et du pour faire la photosynthèse. Celle-ci est le processus qui sert à fabriquer du sucre (glucose). Ce phénomène se produit dans les. Les prochaines pages se font avec l aide du manuel Omnisciences La membrane cellulaire H. Lis la page 40 du manuel Omnisciences 8 et réponds aux questions suivantes. 1. Que signifie l expression «membrane perméable»? Une membrane qui laisse toutes les substances la traverser. 2. Que signifie l expression «membrane imperméable»? Une membrane qui ne laisse rien la traverser. 3. Que signifie l expression «perméabilité sélective»? Une membrane qui ne laisse passer que certaines substances. 4. Imagine que tu es une ou un architecte cellulaire et qu on te demande de dessiner trois types de cellules. Pour tes schémas, utilise différentes formes géométriques, comme un carré ou un triangle, afin de représenter différents types de molécules qui peuvent ou ne peuvent pas entrer librement dans la cellule ou en sortir librement. Voici les spécifications dont tu dois tenir compte. Cellule 1 : Elle doit être imperméable au type de molécules que tu as dessinées. Cellule 2 : Elle doit être perméable au type de molécules que tu as dessinées. Cellule 3 : Elle doit être sélectivement perméable au type de molécules que tu as dessinées. Cellule 1 Cellule 2 Cellule 3 5

6 5. Pourquoi, d après toi, est-il important pour une cellule de se montrer sélective? Explique. La cellule ne fait entrer que les substances dont elle a besoin pour survivre et laisse sortir les déchets dont elle n a pas besoin. Si elle laisse entrer des substances étrangères, elle peut devenir malade et, par conséquent, rendre l organisme malade. I. Activité : du colorant alimentaire dans l eau Matériel Bécher Eau Colorant alimentaire Étapes à suivre 1. Place de l eau dans un bécher. 2. Ajoute-y une goutte de colorant alimentaire. 3. Observe l eau et le colorant alimentaire pendant quelques minutes. 4. Note tes observations dans l espace ci-dessous. Observations : Penses-y bien! 1. Les cellules ont besoin d oxygène pour survivre. Comment les particules d oxygène font pour parvenir aux cellules? 2. D où vient cet oxygène? 3. Si la cellule a besoin d oxygène, à quel endroit sa concentration est la plus élevée? à l intérieur ou à l extérieur de la cellule? Comment le sais-tu? 4. Les cellules produisent un déchet nommé le gaz carbonique. Comment les cellules vontelles faire pour s en débarrasser? 5. Si la cellule un excès gaz carbonique, à quel endroit sa concentration est la plus élevée? À l intérieur ou à l extérieur de la cellule? Comment le sais-tu? L eau est la substance la plus abondante tant à l intérieur qu à l extérieur de la cellule. La plupart des cellules meurent rapidement lorsqu elles sont privées d eau. Les particules d eau sont très petites. Elles sont donc capables de se déplacer de part et d autre dans la cellule. Les particules d eau cherchent à se déplacer d une région où les substances dissoutes sont peu nombreuses vers une région où elles sont plus nombreuses afin de les diluer. On appelle osmose le passage de l eau à travers une membrane semi-perméable. 6

7 J. Activité : expérience avec du céleri Matériel Céleri Bécher de 500 ml Eau Sel Étapes à suivre 1. Observe un morceau de céleri. 2. Note et dessine tes observations dans l espace ci-dessous. Observations : 3. Prépare une solution dans un bécher de 500 ml contenant 400 ml d eau et 50g de sel de table. Agite-bien jusqu à ce que le sel soit complètement dissout. 4. Dans un autre bécher, place uniquement 400 ml d eau. 5. Par la suite, plonge un morceau de céleri dans chacun des deux béchers. 6. Prédis, dans l espace ci-dessous, ce que tu observeras dans 2 jours pour chacun des deux morceaux et tente d expliquer ce qui se produira. Prédictions : Comme tu le sais, le céleri est constitué de la plus petite unité vivante qui soit : la cellule. 7. Après 2 jours, observe les morceaux de céleri trempés dans l eau salée. 8. Note et dessine tes observations dans l espace ci-dessous. Observations : 9. Après ces 2 mêmes jours, observe les morceaux de céleri trempés dans l eau pure. 10. Note et dessine tes observations dans l espace ci-dessous. Observations : Conclusion : Comment se nomme le phénomène que vous venez d observer? La diffusion 7

8 K. Lis la page 41 à 43 du manuel Omnisciences 8 et réponds aux questions suivantes. 1. Quel est le processus qui permet à l eau de pénétrer dans une cellule ou d en sortir? L osmose 2. En quoi l osmose et la diffusion sont-elles semblables? En quoi diffèrent-elles? Semblable : Ils se déplacent tous les deux d une région à forte concentration vers une région à faible concentration. Les deux ne nécessitent pas d énergie. Différence : L osmose est le passage de l eau à travers la membrane cellulaire tandis que la diffusion est le passage des trois différents types de particules à travers la membrane, comme les liquides, les solides et les gaz. 3. Tu ouvres la fenêtre et tu sens le parfum des fleurs que ta mère vient de planter dans le jardin. Explique pourquoi. Étant donné qu il y a une forte concentration de parfum de fleur dans le jardin, et qu il y a une très faible concentration dans la maison, les particules se déplacent dans la maison. 4. Pourquoi les supermarchés arrosent-ils leurs légumes frais avec de l eau? Pour que les particules d eau entrent dans les légumes par osmose, ce qui rend les légumes croquants par la suite. 5. Selon quel processus le colorant alimentaire se déplace-t-il dans l eau? Par la diffusion, le colorant se déplace dans les endroits à faible concentration pour finalement se répartir partout dans le bocal. 6. D après toi, que se passerait-il si tu versais plus d une goutte de colorant alimentaire dans l eau? Pourquoi? L eau aurait une couleur plus foncée étant donné que la concentration est plus forte. 7. Pourquoi, d après toi, la diffusion est-elle importante pour les cellules? La cellule n a pas besoin de dépenser d énergie supplémentaire pour se nourrir. Le transfert actif 1. Le schéma ci-dessous représente une membrane cellulaire animale. Écris-le nom de soit la partie ou du processus qui correspond à chaque lettre. a) Différentes substances ou particules b) La membrane cellulaire c) La protéine porteuse e) Diffusion et osmose d) Transport actif 8

9 2. Décris le rôle des protéines porteuses dans le transfert de particules vers l intérieur et vers l extérieur d une cellule. Ce processus requiert-il de l énergie? Pourquoi? Les protéines porteuses contrôlent les substances qui entrent ou qui sortent de la cellule. Chaque protéine attire les particules qui ont une substance particulière. La protéine se lie à la substance, la déplace à travers la membrane et la libère de l autre côté. Le transport actif nécessite de l énergie parce que les protéines porteuses doivent s ouvrir et se fermer. Comparer la diffusion, l osmose et le transfert actif à l aide d un diagramme de Venn Examine le diagramme de Venn ci-dessous. Compare la diffusion, l osmose et le transfert actif en remplissant les différentes sections du diagramme de Venn. Utilise les questions où il y a des flèches pour t aider à remplir les espaces où les cercles se chevauchent. Qu est-ce que la diffusion et l osmose ont en commun? La diffusion L osmose Particules (solide, liquide et gaz) Spontané, aucune énergie nécessaire Pas de particules seulement de l eau Théorie particulaire Particules solides qui entrent et qui sortent Surplus d eau est stocké dans les vacuoles Qu est-ce que la diffusion et le transfert actif ont en commun? Besoin d énergie et protéines porteuses Le transfert actif Qu est-ce que l osmose et le transfert actif ont en commun? Qu est-ce que la diffusion, l osmose et le transfert actif ont en commun? 9

10 Comment les cellules obtiennent de l énergie M. Lis les pages 48 et 49 du manuel Omnisciences 8 et réponds aux questions suivantes. 1. Quel est l organite qui produit de l énergie dans une cellule? Les mitochondries 2. Comment une plante s alimente-t-elle? Elle s alimente par des hydrates de carbone produits dans leurs feuilles grâce à la photosynthèse. 3. Qu est-ce que la photosynthèse? 4. C est le processus des plantes pour se nourrir. Elles se nourrissent grâce aux chloroplastes qui participent au processus de photosynthèse. 5. Comment appelle-t-on le processus qui libère de l énergie dans la cellule? La respiration cellulaire 6. Écris l équation en mots décrivant la réaction chimique de la respiration cellulaire. Hydrates de carbone + l oxygène dioxyde de carbone + eau + énergie 7. Écris l équation en mots décrivant la photosynthèse. Dioxyde de carbone + eau + énergie hydrates de carbone + oxygène 8. Pourquoi t attendrais-tu à voir plusieurs mitochondries dans une cellule musculaire? Les muscles ont besoin d énergie car les muscles permettent de se tenir debout. Par exemple, le cœur est un muscle. Le cœur a besoin de l énergie pour battre et envoyer le sang aux vaisseaux sanguins. 9. Outre le terme «génératrices», quels autres termes pourrais-tu utiliser pour décrire les mitochondries? Usine, industrie, productrice, etc. 10. Pourquoi la cellule a-t-elle besoin d énergie? (Donne quelques raisons) 1) Les membranes cellulaires ont besoin d énergie pour faire entrer les éléments dans les cellules ou pour les faire sortir de ces dernières par transport actifs. 2) Les cellules musculaires ont besoin d énergie pour se contracter. 3) Les cellules nerveuses ont besoin d énergie pour envoyer des signaux. 4) Les cellules utilisent de l énergie pour croître et se reproduire. 10

11 Les différents types de division cellulaire N. Lis les pages 53 et 55 du manuel Omnisciences 8 et réponds aux questions suivantes. 1. Pourquoi, d après toi, les cellules se divisent-elles? Elles se divisent pour permettre à l organisme multicellulaire de vivre, de grandir, de se régénérer (se guérir), 2. Qu est-ce que la régénération? Processus par lequel l organisme est capable de réparer ou même remplacer des parties endommagées ou manquantes grâce à la division cellulaire. 3. Qu est-ce que la mitose? C est le processus de division d une cellule. La cellule mère produit généralement deux cellules filles identiques ayant le même matériel génétique (chromosomes) qu elle. 4. Décris de quelle façon l hydre, cet organisme qui vit dans les étangs (voir p. 53), est capable de reconstituer des organes manquants. L hydre est capable de reconstituer des organes manquants grâce à la régénération. 5. Quelles cellules de ton corps sont remplacées au bout de quelques jours ou de quelques semaines? Les cellules de la peau sont remplacées au bout de quelques jours ou de quelques semaines. 6. Quelles cellules de ton corps durent le plus longtemps? Les cellules de ton corps qui durent le plus longtemps sont les cellules nerveuses. 7. Combien de temps durent-elles? Elles peuvent durer toute leur vie. 8. Donne trois exemples de la façon dont les organismes utilisent la régénération pour reconstituer des parties manquantes. une blessure qui guérit; un cerf qui pousse des nouveaux bois pour remplacer ceux qui sont tombés; la queue de certains lézards qui repousse si un prédateur la leur arrache; le hydre qui est capable de remplacer un organe manquant; un homard qui pousse des nouvelles pattes; etc. 9. Comment un fleuriste peut-il utiliser la capacité d une plante à se régénérer pour augmenter ses bénéfices? Un fleuriste peut couper une feuille ou une branche d une plante, la planter dans un nouveau pot et la feuille ou la branche va donner une nouvelle plante. Grâce à cette méthode, on peut pousser plusieurs plantes à partir d une seule. 11

12 Les cellules spécialisées O. Lis les pages 60 et 61 du manuel Omnisciences 8 et réponds aux questions suivantes. 1. Que veut-on dire par «cellules spécialisées»? Différents types de cellules ayant différentes tâches ou fonctions dans un organisme plus grand. 2. Pourquoi les cellules des organismes multicellulaires doivent-elles se spécialiser? Dans les organismes multicellulaires, les cellules doivent se spécialiser pour remplir les différentes fonctions nécessaires à la survie des organismes. 3. Nomme, décris et dessine quatre cellules spécialisées. Les cellules nerveuses : Les cellules musculaires : Cellules composées de longues fibres qui leur permettront d envoyer des signaux d une partie du corps à une autre. Cellules sont longues et fuselées afin de leur permettre de s allonger et de se raccourcir. Les globules rouges : Les cellules de la peau : Cellules ont une forme de disque. Elles transportent l oxygène et le gaz carbonique dans le sang. Elles sont fines et plates et s entremêlent, ce qui fait que la peau sert de barrière visant à garder l eau, les bactéries, etc. hors du corps. 4. Pourquoi les cellules nerveuses ont-elles de longues fibres, tandis que les globules rouges ont la forme d un mince disque? Pour répondre à leur fonction, le neurone transmet des messages tandis que le globule rouge transporte l oxygène aux organes. 12