Thème 1. La Terre dans l Univers, la vie et l évolution du vivant : une planète habitée

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1 Thème 1 La Terre dans l Univers, la vie et l évolution du

2 1 )- Les conditions de la vie : une particularité de la Terre? 2 )- La nature du vivant 3 )- La biodiversité, résultat et étape de l évolution

3 Chapitre1 - Les conditions de la vie : une particularité de la Terre? Qu'est-ce qui a permis l'émergence d'une forme de vie sur notre planète? Quelles sont les conditions permettant la présence d'une forme de vie? Quelles sont les caractéristiques auxquelles une (exo)planète doit satisfaire pour héberger une forme de vie? Qu'est-ce qui permet aux scientifiques de penser qu'il y a peutêtre eu (qu'il y a encore?) une forme de vie sur Mars? En quoi une exoplanète peut paraître candidate à la présence d'une forme de vie? 05/09/13 3

4 Chapitre1 - Les conditions de la vie : une particularité de la Terre? A)- La Terre : une planète du système solaire Exploitation des informations d'une video 05/09/13 4

5 Chapitre1 - Les conditions de la vie : une particularité de la Terre? A)- La Terre : une planète du système solaire Exploitation des informations d'une video 05/09/13 5

6 Présence de la vie Présence d'eau en... à l 'état... Masse de la Terre (densité de la matière) Pression Effet de serre Influe sur épaisseur Caractérisée par Présence d'une atmosphère composition Température moyenne de surface Dépend de... Distance Soleil/Terre Quantité de Chaleur émise par le Soleil 05/09/13 6

7 Chapitre1 - Les conditions de la vie : une particularité de la Terre? B )- Les conditions d'habitabilité d'une planète La zone de vie ou d'habitabilité correspond à la région de l'espace autour d'une étoile à l'intérieur de laquelle la quantité d'énergie thermique reçue à la surface d'une planète tellurique permet la présence permanente d'eau à l'état liquide. La présence d'une atmosphère autour d'une planète située dans la zone d'habitabilité et répondant à certains critères d'épaisseur et de composition conditionne également la possibilité d'une présence de vie.

8 2 )- La nature du vivant A) Constitution chimique de la matière vivante B) Structure cellulaire du vivant C) Métabolisme cellulaire D) L'ADN : support d'une information Structure de l'adn Relation entre structure et information

9 Chapitre 2 - La nature du vivant Qu'est-ce qui caractérise la forme de vie présente à la surface de la Terre? vivants? Quelles sont les caractéristiques communes à tous les êtres A)- Constitution chimique de la matière vivante Qu'est ce qui distingue la matière vivante de la matière interne sur le plan chimique? Parmi tous les éléments chimiques connus, certains sont-ils propres à la matière vivante? La matière vivante est-elle constituée de molécules qui lui sont propres?

10 Chapitre 2 - La nature du vivant A)- Constitution chimique de la matière vivante Pratiquer un raisonnement scientifique Concevoir un protocole expérimental pour résoudre un problème Hypothèse - La matière vivante est constituée de molécules qui lui sont propres. Le cas de la molécule d'eau. Travail à réaliser : Proposer un protocole expérimental permettant de montrer que la matière vivante contient une plus grande proportion d'eau que la matière inerte. Pour cela vous disposez : de gros sel (=matière inerte), de salade verte (=matière vivante) d'une balance de précision, d'une source de chaleur (étuve à +40 c)

11 Chapitre 2 - La nature du vivant Constitution chimique de la matière vivante Conclusion La molécule d'eau n'est pas une molécule propre à la matière vivante. La matière vivante est constituée d'une proportion d'eau supérieure à celle de la matière inerte.

12 Chapitre 2 - La nature du vivant A)- Constitution chimique de la matière vivante Pratiquer un raisonnement scientifique Exploiter les informations tirées d'un document Problème à résoudre : Qu'est-ce qui caractérise la matière vivante? Qu'est-ce qui la distingue de la matière inerte? Hypothèse - La matière vivante est constituée à partir d'éléments chimiques qui lui sont propres. Vérification - A partir d'informations tirées du document A page 40 du livre, valider ou non cette hypothèse (argumenter). Conclusion (à noter dans votre cours)

13 Chapitre 2 - La nature du vivant Constitution chimique de la matière vivante La matière vivante est constituée des mêmes éléments chimiques que la matière inerte mais dans des proportions différentes. En particulier, les éléments carbone [C], hydrogène [H] sont plus abondants dans la matière vivante que dans la matière inerte.

14 Chapitre 2 - La nature du vivant Constitution chimique de la matière vivante Pratiquer un raisonnement scientifique Exploiter des informations obtenues à partir d'un logiciel de traitement de données moléculaires Problème à résoudre : Qu'est-ce qui caractérise la matière vivante? Qu'est-ce qui la distingue de la matière inerte? Hypothèse - La matière vivante est constituée de molécules qui lui sont propres. Vérification A l'aide du logiciel Rastop, déterminer les éléments chimiques entrant dans la constitution de molécules de la matière inerte (molécules minérales) et de molécules entrant dans la constitution de la matière vivante (molécules organiques). Conclusion (à noter dans votre cours)

15 Chapitre 2 - La nature du vivant Constitution chimique de la matière vivante Les molécules organiques sont propres à la matière vivante. Une molécule organique est constituée d'un 'squelette' carboné (atomes de carbone liés les uns aux autres) liés à : De nombreux atomes d'hydrogène Des atomes d'oxygène, d'azote, de phosphore... Le glucose : C 6 H 12 O 6 est un exemple de molécule organique

16 Chapitre 2 - La nature du vivant Constitution chimique de la matière vivante Les autres molécules sont qualifiées de molécules minérales. L'eau : H 2 O est une molécule minérale Le dioxygène (O 2 ), le diazote (N 2 ) de l'air sont des molécules minérales Le chlorure de sodium : NaCl est une molécule minérale.

17 Constitution chimique de la matière vivante La matière vivante est constituée d'un mélange de molécules organiques et de molécules minérales : L'eau représente en moyenne 60% de la masse de la matière vivante Les molécules organiques représentent 98% de la matière sèche. La matière inerte est constituée de molécules minérales.

18 2 )- La nature du vivant B )- Structure cellulaire de la matière vivante. De quelle façon les molécules constitutives de la matière vivante sont-elles organisées entre elles? Ne pas confondre «composition» et «structure» de la matière.

19 B )- Structure cellulaire de la matière vivante. La cellule est la structure constitutive des êtres vivants. Toute cellule est constituée : D'une membrane plasmique qui sépare le milieu intracellulaire ou cytoplasme du milieu extracellulaire D'un ou plusieurs chromosomes. La membrane plasmique de certaines cellules est 'recouverte' d'une couche de molécules constituant une paroi.

20 B )- Structure cellulaire de la matière vivante. On distingue deux catégories de cellules : Des cellules PROCARYOTES Ce sont des bactéries Elles ne possèdent ni noyau, ni mitochondries, ni chloroplastes Elles possèdent un chromosome Elles sont de petite taille (T<1µm)

21 B )- Structure cellulaire de la matière vivante. On distingue deux catégories de cellules : Des cellules EUCARYOTES Elles possèdent un noyau, délimité par une enveloppe nucléaire et contenant plusieurs chromosomes ; Elles possèdent des mitochondries. Ce sont les cellules végétales, animales et fongiques certaines cellules végétales possèdent des chloroplastes ; Mitochondries et chloroplastes sont des organites intracellulaires.

22 B )- Structure cellulaire de la matière vivante. On distingue deux catégories de cellules : Des cellules EUCARYOTES Certaines cellules possèdent une grande ou plusieurs petites vacuoles.

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28 2 )- La nature du vivant C) Métabolisme cellulaire Mise en évidence expérimentale d'un métabolisme respiratoire chez la levure du Boulanger Des cellules de levure sont placées dans de l'eau contenant des molécules minérales et des molécules organiques et en particulier du glucose. Le milieu est agité. Dans ces conditions, on constate qu'avec le temps qui passe : Le nombre de cellules de levure présentes dans le milieu augmente ; La concentration du milieu en molécules dissoutes diminue ; En particulier le milieu s'appauvrit en glucose et en dioxygène ; Le milieu s'enrichit en certaines substances et en particulier en dioxyde de carbone.

29 2 )- La nature du vivant C) Métabolisme cellulaire Toutes ces modifications témoignent de l'existence d'un métabolisme chez les cellules de Levure. D'une façon plus générale, le métabolisme cellulaire se manifeste par : Une augmentation de la population cellulaire, une croissance (augmentation de la taille et de la masse) cellulaire ; Une modification de la composition chimique du milieu extracellulaire due à des échanges de substances entre les cellules et leur milieu, à travers la membrane plasmique : Des molécules entrent dans la cellule (absorption) D'autres en sortent (excrétion ou sécrétion) Un faible dégagement de chaleur.

30 CELLULE Membrane plasmique Milieu intracellulaire Milieu extracellulaire Croissance Entrée Absorption ECHANGES Sortie Excrétion Sécrétion Eau Molécules organiques Molécules minérales

31 2 )- La nature du vivant A) Constitution chimique de la matière vivante B) Structure cellulaire du vivant C) Métabolisme cellulaire D) L'ADN : support d'une information Structure de l'adn A )- Utilisation d'un mlogiciel de traitrement de données moléculaires : rastop

32 2 )- La nature du vivant D) L'ADN : support d'une information Structure de l'adn A )- Montrer l'universalité de l'adn Documents pages 56 et 57 du livre

33 2 )- La nature du vivant D) L'ADN : support d'une information Relation entre structure et information Utilisation d'un logiciel de traitement de données : Anagene 2 Étude du caractère groupe sanguin ABO Hypothèse : puisqu'un caractère est réalisé par une information inscrite sur l'adn et que l'adn est constitué de chaines de nucléotides, alors deux individus ayant deux caractères différents ne possèdent pas la même information et donc les mêmes chaines de nucléotides. Vérification : comparaison des séquences de nucléotides d'individus de groupes sanguins différents, Séquence de nucléotides = portion d'une molécule d'adn, constituée de nucléotides et qui intervient dans la réalisation d'un caractère,

34 2 )- La Nombre nature du vivant total de D) L'ADN nucléotides : support d'une information Séquence Relation entre structure et information du groupe Utilisation d'un logiciel de traitement de données : Anagene 2 A Étude du caractère groupe sanguin ABO Séquence du groupe B Séquence du groupe O

35 2 )- La nature du vivant D) L'ADN : support d'une information Relation entre structure et information Au niveau de l'adn, une information réside dans une séquence de nucléotides. Une séquence de nucléotides est caractérisée par ; Un nombre total de nucléotides ; Un pourcentage de chaque nucléotides ; Un ordre de succession des nucléotides. Pour un même gène il existe plusieurs séquences de nucléotides différentes appelées des ALLELES. Chaque allèle permet la réalisation d'un variante pour un caractère donné. Par exemple pour le gène «groupe sanguin» il existe trois allèles différents : A, B et O.

36 2 )- La nature du vivant D) L'ADN : support d'une information Les informations portées par l'adn contrôlent le métabolisme cellulaire. Des modifications survenant dans des séquences nucléotidiques appelées MUTATIONS se traduisent par des perturbations du métabolisme cellulaire.