BIOLOGIE & ENVIRONNEMENT A.Gryspeert Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 1 Codification GESETU : TB2CBI Intitulé du cours Biologie et environnement Type de cours Théorie (20 H) et Laboratoires / Exercices (10 H) Enseignant(s) Gryspeert A Volume horaire 30 H Fréquence : annuel Crédits ECTS 2 Langue utilisée : français Autre langue : anglais Niveau BAC + 2 TYPE : long Section : Bachelier en sciences industrielles / Deuxième année / groupe Construction, Bachelier en Sciences industrielles / Deuxième année / groupe Chimie - Biochimie, Bachelier en Sciences industrielles / Deuxième année / groupe Génie électrique Pré-requis requis : Notions de base en Chimie Objectifs :Le cours de Biologie-Environnement est une introduction aux concepts majeurs de la biologie. Des sujets tels que la biologie cellulaire, la génétique, la diversité du monde biologique (classification et évolution), l'écologie et l'évolution seront abordés. Le cours sera divisé en 3 modules où nous étudierons la biologie en allant du plus simple (la cellule) au plus complexe (l'organisme et les populations) pour terminer par l étude de divers écosystèmes Contenu Théorie : Étude des théories et des principes de la biologie, des origines de la vie, de la théorie cellulaire, du métabolisme, de la génétique, de la classification des animaux, des micro-organismes, organismes, des plantes, des relations entre la structure et la fonction, de l'écologie et de l'évolution. Méthodologie Exposé théorique avec supports PowerPoint et discussions de situations pratiques Analyse d articles. Support théorique disponible sur le campus électronique de l'isims + qcm. Réalisation d un projet. Evaluation Tests dispensatoires écrits (QCM et questions à développer) et Évaluation certificative écrite. Ouvrages de référence syllabus et notes mises en ligne sur le campus numérique. Lectures conseillées BIOLOGIE, 2ÈME ÉDITION. NEIL CAMPBELL ET JANE REECE. Adaptation française : Richard Mathieu, Éditions du renouveau pédagogique, ISBN 2-7613-1379-8 Dictionnaire de Biologie, Th.Lender, Ed.Presses Universitaires de France ISBN 2-13046428-9 Biologie Moléculaire de la CELLULE, B.Alberts, Ed. Med. Sc. Flammarion ISBN 2-25716219-6 Guide illustré de l Ecologie, B.Fischerrer, Ed. de la Martinière ISBN 2-73242246-0 Gry Ecosystèmes, S.Frontier, Biologie Environnement Ed. Masson En ISBN 2-22582127-5 Lien: Campbell, Reece,2déd. 2 1
Année académique 2010_2011 Support cours Syllabus Notes en lignes http://www.isims.be/ Choix formation Choix courss Psw : student Ressources + qcm + qo Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 3 Année académique 2010_2011 Pondération/évaluation M1 M2 Projet 25% 50% 25% $$$$ session juin $$$$ Session sept Session sept / Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 4 2
Qu est-ce que la biologie? o bios = vie o logos = science o Science du vivants cellules organisme nature environnement santé Qualité vie Évolution espèces comportement écosystèmes biosphère 10 thèmes intégrateurs (fils conducteurs) en biologie Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 5 Biologie Définition Plan Principes fondateurs Techniques Spécialités Vivant Définition Caractéristiques Niveaux d'organisation Taxinomie Classification Méthode scientifique 6 3
Principes fondateurs Biologie Définition Principes fondateurs Techniques Spécialités Vivant Méthode scientifique 7 Techniques Biologie Définition Principes fondateurs Techniques Spécialités Vivant Méthode scientifique Dissection anatomique et vivisection Centrifugation Spectrophotométrie Utilisation de radio-isotopes Cultures de cellules et de tissus 8 4
Biologie Spécialités Définition Principes fondateurs Techniques Spécialités Vivant Méthode scientifique 9 10 thèmes intégrateurs Biologie Vivant Définition Caractéristiques Niveaux d'organisation Taxinomie Classification Méthode scientifique Un organisme vivant est un système complexe généralement formé d'organes qui interagissent comme un ensemble stable en s'adaptant à divers changements internes et externes. Un organisme doit avoir un apport continu d'énergie et conserve généralement un environnement interne homéostatique. Un organisme vivant peut être unicellulaire (constitué d'une seule cellule comme les bactéries et les levures) ou pluricellulaire (constitué de plusieurs cellules comme les animaux et les végétaux). Il est difficile de définir avec précision ce qu'est la vie, mais on peut déterminer quelques caractéristiques du vivant : 10 5
L organisation BIOLOGIQUE o Hiérarchie de l organisation biologique Émergence De nouvelles propriétés apparaissent à chaque niveaux de l organisation biologique i (< interactions entre composants) Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 11 Hiérarchie de l organisation biologique-2 Niveaux structuraux ATOMES : unité structurale chimique MOLÉCULES : comme les pr otéines Chlorophylle Or ganism e unicellulaire ORGA NITES: comme le noyau CELLULE: comme un neurone Organisme pluricellulaire Chloroplaste Cellules vertes des feuilles les cellules semblables forment des TISSU: tissu nerveux ORGANE : cerveau, moëlle épinière Organisme ou SYSTÈME : Gry Biologie Environnement En Lien: com Campbell, m e le système Reece,2déd. ner veux 12 SUITE 6
Hiérarchie de l organisation biologique-3 ORGANISME POPULA T ION gr oupe d'organismes dorganismes de même espèce, région et à un moment déterminés COMMUNA UTÉ diverses populations ÉCOSYSTÈME communautés et composantes non-vivantes du milieu BIOME ensemble d'écosystèm es var iés, disper sés sur une vaste étendue géogr aphique BIOSPHÈRE englobe tous les m ilieux où on retrouve de la vie Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 13 Fig.1.2. Hiérarchie de l organisation biologique-4 Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 14 7
Hiérarchie de l organisation biologique-5 Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 15 La VIE??????????????????????????????? Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 16 8
Ordre Reproduction -Perpétuation Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 17 Croissance développement Energie Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 18 9
Réponse aux facteurs de l environnement homéostasie Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 19 Adaptation Mouvement Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 20 10
Schéma récapitulatif caractéristiques de la vie Ordre homéostasie Energie Réponse aux facteurs de l environnement Reproduction - Perpétuation Adaptation Croissance développement Mouvement Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 21 La cellule = unité fondamentale de la vie o Tout être vivant est constitué de cellules (Schleiden et Schwann, 1839) o C est le fondement de la théorie cellulaire. l Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 22 11
1665 Robert Hooke Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 23 M.J. Schleiden and Theodor Schwann. Ø "all living i things are composed of living cells" Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 24 12
1855 Rudolf Virchow Ø "Omnis cellula e cellula" Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 25 Microscopes Microscope optique Microscope électronique résolution R Microscope à effet champ n : indice du milieu u : ouverture du faisceau d'électrons (demi grand angle au sommet) 0,61 : coefficient lié àla diffraction de Fraunhofer. est la longueur d'onde du rayonnement pour un rayonnement de particule de masse m et de vitesse v. faisceau électronique faisceau de lumière lentilles lentilles optiques électromagnétiques résolution 0,5 micromètre résolution 0,2 nanomètre Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. h : constante de Planck 26 13
X 50 Zoom sur une épingle X 1250 Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 27 X 6000 Zoom sur une épingle X 30 000 Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 28 14
Comparaison de taille 1 µm = 1/1000 mm 1 nm = 1/1000 µm Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 29 Limite domaine visible Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 30 15
Cellule pro- ou eu- caryote Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 31 Neurones Les cellules du système nerveux. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 32 16
Les cellules d une feuille. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 33 Des cellules adipeuse ( gras). Autres structures de la cellule Sac rempli de gras Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 34 17
Une cellule typique contient des petites parties appelées organites. ribosome Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 35 Deux catégories de cellules Organites Paroi Membrane nucléaire (du noyau) ADN Procaryotes Peu (et simples) Presque tous absente Nu (ou presque) Eucaryotes Beaucoup (et élaborés) Plus rare (Végétaux) Membrane double Associé à des protéines dimensions Environ 1 m Plus grande Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 36 18
Types de cellules Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 37 Le Noyau Dirige les activités de la cellule Contient l ADN ladn (code génétique) Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 38 19
Nucléole Dans le noyau. Fonction: synthèse des ribosomes. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 39 Réticulum endoplasmique Fonction: o Synthétise les protéines et les lipides Fonction: acheminer les substances d une partie de la cellule à une autre Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 40 20
Il y a deux type de réticulum endoplasmique (R.E.) R.E. lisse Fonction: Synthèse des lipides R.E. granuleux Synthèse des protéines Le R.E. granuleux est parsemé de ribosomes. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 41 Fonction: Compléter la fabrication des protéines «emballage» des protéines Complexe Golgien Quantité 10 à 20 par cellule animale. Quantité plusieurs centaines par cellule végétale. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 42 21
Lysosomes 0.05 à 0.5 microns Quantité Une quarantaine par cellule. U i Fonction: Destruction de substances. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 43 La vacuole 20 microns et plus Fonction: entreposage de l eau et de substances. Dans les cellules végétales Représente 80% du volume d une cellule. Aide au maintien de la plante. Dans les cellules animales, les vacuoles sont plus petites. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 44 22
Mitochondrie Crêtes mithochondriales 1 micron membrane double ribosome Quantité 400 par cellule. Fonction: respiration cellulaire Elle extrait l énergie de la nourriture (glucose) et de l oxygène. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 45 Cellule végétale seulement Chloroplaste Quantité 40 à 50 par cellule granum 4 à 6 microns Fonction: faire de la photosynthèse, c est à dire transformer l énergie lumineuse en énergie chimique (glucose). Contient de la chlorophylle. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 46 23
Quantité des millions par cellule Les ribosomes Protéine 25 nm Associés au réticulum endoplasmique (granuleux) Fonction: synthèse des protéines Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 47 Le cytosquelette Fonction: * confèrent à la cellule l'essentiel de ses propriétés mécaniques * est à l'origine de la plupart des forces exercées par la cellule pour se déplacer et se nourrir http://cours.cstj.net/101-902-m.f/bio902/cellules/cytosquelette.htm Cytosquelette : en bleu, le noyau, en vert, Les microtubules et en rouge, les filaments d'actine. (Wikipedia) *microtubules résister à la compression, de *microfilaments d'actine supporter la tension et de *filaments intermédiaires supportent également la tension. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 48 24
La membrane plasmique et la paroi cellulaire 10nm Fonction de la membrane: Protège la cellule et laisse entrer ou sortir certaines substances. Chez les cellules végétales on remarque une seconde structure appelée paroi qui est composée de cellulose et de fibre. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 49 Jonctions cellulaires animales TOUS DROITS RÉSERVÉS - Chantal Proulx Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 50 25
Jonctions cellulaires végétales TOUS DROITS RÉSERVÉS - Chantal Proulx Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 51 Cellules eucaryotes Végét ale Animale vacuole centrale oui non paroi cellulaire oui non chloroplaste oui non centriole non oui cytosquelette non oui noyau, mitochondrie, appareil de golgi, ribosome, etc oui oui omnipotence oui non http://www. ccdmd.qc.c a/ri/cellule/ Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 52 26
L information génétique Permet la perpétuation de la vie Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 53 Corrélation structure et fonction Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 54 27
Interaction avec l environnement Producteurs Energie chimique Consommateurs Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 55 Régulation Les processus biologiques sont régis par des mécanismes de rétroaction. ti Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 56 28
Unité dans la diversité o La taxinomie Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 57 Trois domaines du vivant Bactéries Monères unicellulaires Bactéries Archéobacté ries Eucaryotes Monères Protistes Eumycète s* unicellulaires unicellulaires pluricellulaires pluricellulaires s* (tissulaires) Végétaux* pluricellulaires (tissulaires) Bactéries Protozoaires Algues Décomposeurs ou recycleurs Autotrophes : Photosynthétiques Animaux* pluricellulaires Hétérotrophes : (tissulaires) Consommateurs Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 58 29
Classification des êtres vivants Du général au particulier, on distingue les Domaine ex : Eucaryotes RÈGNE ex : Animaux EMBRANCHEMENT ex : Cordés CLASSE ORDRE FAMILLE ex : Mammifères ex : Carnivores ex : Félidés GENRE ex : Panthera ESPÈCE ex : pardu Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 59 Classification des êtres vivants : arbre de vie (http://perso.orange.fr/gonzales.manuel/tex tes/la%20mer/arbre_du_vivant.jpg) Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 60 30
Classification des êtres vivants : arbre de vie 2 : endosymbiose On l'appelle endosymbiose lorsque l'un des deux êtres vivants est contenu dans l'autre. On utilise ce terme pour désigner Les phénomènes qui ont conduit à la formation des mitochondries et des chloroplastes. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 61 L évolution 1859 Selon la théorie Darwinienne de la sélection naturelle, les populations s adaptent à leur environnement à la suite de leur reproduction différentielle. Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 62 31
L évolution 2 Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 63 Méthode scientifique Raisonnement scientifique hypothético-déductif» Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 64 32
Science, Technologie et Société La technologie consiste en grande partie à appliquer les découvertes scientifiques à des fins utilitaires. Science Techno Société Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 65 Introduction organisation vie cellule gène-corrélation interaction régulation unité évolution Sciences,technologie et société Contexte Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2 d éd. 66 33
fin Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 67 Gry Biologie Environnement En Lien: Campbell, Reece,2déd. 68 34