vendredi 27 septembre 2019

1 - Une longue histoire de la matière

L’immense diversité de la matière dans l’Univers se décrit à partir d’un petit nombre de particules élémentaires qui se sont organisées de façon hiérarchisée, en unités de plus en plus complexes, depuis le Big Bang jusqu’au développement de la vie.
Histoire, enjeux et débats
De Fraunhofer à Bethe : les éléments dans les étoiles.
Hooke, Schleiden et Schwann : de la découverte de la cellule à la théorie cellulaire.
Becquerel, Marie Curie : la découverte de la radioactivité, du radium. Industrie des métaux et du verre.

1.1 - Un niveau d’organisation : les éléments chimiques

Comment, à partir du seul élément hydrogène, la diversité des éléments chimiques est-elle apparue ? Aborder cette question nécessite de s’intéresser aux noyaux atomiques et à leurs transformations. Cela fournit l’occasion d’introduire un modèle mathématique d’évolution discrète
Savoirs
Savoir-faire
Les noyaux des atomes de la centaine d’éléments chimiques stables résultent de réactions nucléaires qui se produisent au sein des étoiles à partir de l’hydrogène initial.
La matière connue de l’Univers est formée principalement d’hydrogène et d’hélium alors que la Terre est surtout constituée d’oxygène, d’hydrogène, de fer, de silicium, de magnésium et les êtres vivants de carbone, hydrogène, oxygène et azote.
Produire et analyser différentes représentations graphiques de l’abondance des éléments chimiques (proportions) dans l’Univers, la Terre, les êtres vivants.
L’équation d’une réaction nucléaire stellaire étant fournie, reconnaître si celle-ci relève d’une fusion ou d’une fission.
Certains noyaux sont instables et se désintègrent (radioactivité). L’instant de désintégration d’un noyau radioactif individuel est aléatoire. La demi-vie d’un noyau radioactif est la durée nécessaire pour que la moitié des noyaux initialement présents dans un échantillon macroscopique se soit désintégrée. Cette demi-vie est caractéristique du noyau radioactif.
Calculer le nombre de noyaux restants au bout de n demi-vies Estimer la durée nécessaire pour obtenir une certaine proportion de noyaux restants. Utiliser une représentation graphique pour déterminer une demi-vie. Utiliser une décroissance radioactive pour une datation (exemple du carbone 14)
Prérequis et limites
Les notions, déjà connues, de noyaux, d’atome, d’élément chimique et de réaction nucléaire sont remobilisées. Aucune connaissance n’est exigible sur les différents types de radioactivité. L’évolution du nombre moyen de noyaux restants au cours d’une désintégration radioactive se limite au cas de durées discrètes, multiples entiers de la demi-vie. Aucun formalisme sur la notion de suite n’est exigible. Les fonctions exponentielle et logarithme ne font pas partie des connaissances attendues

jeudi 26 septembre 2019

modélisalisation de molécules / logiciels 3D

On ne peut pas voir les molécules au microscope mais la chimie nous ayant permit de connaître le nombre d'atome et leur disposition dans l'espace, on peut modéliser avec des logiciels de visualisation moléculaire pour repérer quelques caractéristiques des molécules du vivant.
? Dans le fichier chercher cinq minéraux de votre choix et donner leur composition atomique (qualitative). A travers ces exemples, écrire quels sont les atomes les plus représentés dans la matière minérale.
? Malgré leur grande diversité, les molécules qui composent la matière vivante
appartiennent à un nombre réduit de familles chimiques. Citer les quatre familles.Pour chaque exemple, un par famille, donner la composition atomique qualitative. On utilise en général des couleurs standard pour représenter les atomes les plus fréquents :
  • Oxygène (O) : rouge
  • Carbone (C) : noir ou blanc
  • Hydrogène (H) : blanc ou noir
  • Chlore (Cl) : vert
  • Soufre (S) : jaune
  • Azote (N) : bleu
  • Phosphore (P) : orange
  • Fer (Fe) : gris
? Quels sont les atomes les plus représentés dans la matière vivante ? Au niveau des quatre familles, quel est l'atome majoritairement représenté dans le squelette chimique des molécules ?
Conclusion: quelles sont les différences entre molécules minérales et organiques ?


Lipides CHO
protides CHONS
Glucides CHO
acides nucléiques CHONP
La matière connue de l’Univers est formée principalement d’hydrogène et d’hélium alors que la Terre est surtout constituée d’oxygène, d’hydrogène, de fer, de silicium, de magnésium et les êtres vivants de carbone, hydrogène, oxygène et azote.

1.2 - Des édifices ordonnés : les cristaux

Observation du sel et modélisation moléculaire / microscope et logiciel Rastop

fichier → Halite
Utiliser une représentation 3D informatisée du cristal de chlorure de sodium.
Relier l’organisation de la maille au niveau microscopique à la structure du cristal au niveau macroscopique
Le chlorure de sodium solide (présent dans les roches, ou issu de l’évaporation de l’eau de mer) est constitué d’un empilement régulier d’ions : c’est l’état cristallin.

Comparaison de roches / microscope

Mettre en relation la structure amorphe ou cristalline d’une roche et les conditions de son refroidissement
Dans le cas des solides amorphes, l’empilement d’entités se fait sans ordre géométrique. C’est le cas du verre. Certaines roches volcaniques contiennent du verre, issu de la solidification très rapide d’une lave.

qu'est-ce qu'une enzyme ?

A6/ Comparaison de métabolismes cellulaires / articles scientifiques

Sur ou soulignez dans les textes les mots que vous ne comprenez pas, à définir.
Schématisez les étapes chimiques décrites dans ces articles.
Quelle spécificité les enzymes donnent-elles à l’individu qui en est porteur ?
le métabolisme d’une cellule dépend de son équipement enzymatique
T°C ou pH optimums d’activité // métabolisme en fonction du milieu
- Étudier des profils d’expression de cellules différenciées montrant leur équipement enzymatique.
Les enzymes, issus de l’expression génétique d’une cellule, sont essentiels à la vie cellulaire et sont aussi des marqueurs de sa spécialisation.

Netographie

bilan

Connaissances
Les protéines enzymatiques sont des catalyseurs de réactions chimiques spécifiques dans le métabolisme d’une cellule.
La structure tridimensionnelle de l’enzyme lui permet d’interagir avec ses substrats et explique ses spécificités en termes de substrat et de réaction catalytique.
Notions fondamentales : catalyse, substrat, produit, spécificité.
Objectifs : les enzymes, issus de l’expression génétique d’une cellule, sont essentiels à la vie cellulaire et sont aussi des marqueurs de sa spécialisation.
Capacités
- Étudier les relations enzyme-substrat au niveau du site actif par un logiciel de modélisation moléculaire.
- Concevoir et réaliser des expériences utilisant des enzymes et permettant d’identifier leurs spécificités.
- Étudier des profils d’expression de cellules différenciées montrant leur équipement enzymatique.
- Étudier l’interaction enzyme-substrat en comparant les vitesses initiales des réactions et faisant varier soit la concentration en substrat ; soit en enzyme. Utiliser des tangentes à t0 pour calculer la vitesse initiale.

1,1,1/ Nature chimique des enzymes

Révision de 2dne : le bilan !

Nature chimique des enzymes :

A3/ observation de tissus végétaux au microscope

Coupes de feuilles de lierre

EV/ Dessin d'observation

Dessin :
  • papier, crayon,
  • orientation, taille,
  • netteté, finesse,
  • fidélité au modèle.
Légende :
  • position,
  • traits droits, flèches,
  • propreté,
  • précision : mb, noy, cytoplasme, paroi, chloroplaste
Titre :
  • organisme observé,
  • organe (coupe),
  • mode d’observation
  • grossissement
total /12

mercredi 25 septembre 2019

CORRIGÉ TD ISOSTASIE

§ comment la lithosphère se renouvelle-t-elle ?

TS TP isostasie ressource2correction.ods
Dia Isostasie.odp
Une simulation numérique de la profondeur de la racine crustale :
logiciel simulairy :
logiciel Airy :
isostasie, différences d'altitude, épaississement crustal
épaississement raccourcissement empilement
La lithosphère est en équilibre (isostasie) sur l'asthénosphère.

A2 : petits calculs marrant pour renforcer la notion d’isostasie

munis d'un stylo et d'un cerveau :
L’épaisseur moyenne de la croûte continentale de densité dc=2,7 est de 30 km au dessus d’un manteau de densité dm=3,2.
1. A quelle profondeur se situe le Moho sous une chaîne de montagne d’altitude h si l’équilibre isostatique est atteint (Modèle d’Airy) ?
2. Quel serait le temps nécessaire à son érosion complète (vit. erosion = 3 mm/an, avec h = 4800 m) ?
3. Quelle serait l’altitude de cette chaîne si elle était recouverte de 1000 m de glace ?

TD Isostasie corrigé.pdf

A3 : L’érosion tectonique par déformation de chaîne / article scientifique

Les données GPS montrent qu'actuellement Lyon s'éloigne de Turin de 0,5 mm par an
Un paradoxe : extension + effondrement des terrains dans une chaîne de montagnes de collision
Des analyses structurales montrent, dans une partie des Alpes qui n'est plus affectée par des mouvements de compression, l'existence de nombreuses failles normales (marqueurs de divergence) relativement récentes. Cette fracturation tardive en extension contrôle ainsi l'effondrement de la zone briançonnaise et de la zone piémontaise. En effet, le cœur de la chaîne a tendance à s'effondrer sur lui même avec un mouvement d'extension.
« Contrairement à une idée tenace, l'érosion de surface n'est pas seule à l'origine de la disparition des reliefs. Étirées en profondeur, les montagnes s'allongent, s'affaissent. Un processus tectonique d'une efficacité redoutable qui, en quelques dizaines de millions d'années, a raison de nos montagnes, les ramenant inexorablement au rang de simples plaines. » La Recherche : http://www.larecherche.fr/la-destruction-des-montagnes
système instable
phénomènes tectoniques & destruction des reliefs
Des phénomènes tectoniques participent aussi à la disparition des reliefs.

Bilan : Cycle des roches

Sedimentologie\erosion transport sedimentation.odg
©erosion transport sedimentation.pdf
Manuel p.194-5
cycle des roches : carnet sortie
schéma de l’arénisation : carnet sortie
recyclage des matériaux de la croûte
érosion, transport, sédimentation
L'ensemble de ces phénomènes débute dès la naissance du relief et constitue un vaste recyclage de la croûte continentale.

Bilan : La disparition des reliefs : érosion, sédimentation et recyclage des matériaux

Comme les matériaux océaniques, la lithosphère continentale est recyclée en permanence. Les mécanismes sont cependant différents, ce qui explique que la croûte continentale puisse conserver les roches les plus anciennes de la Terre. Les chaînes de montagnes anciennes ont des reliefs moins élevés que les plus récentes. On y observe à l'affleurement une plus forte proportion de matériaux transformés et/ou formés en profondeur. Les parties superficielles des reliefs tendent à disparaître. Altération et érosion contribuent à l'effacement des reliefs. Les produits de démantèlement sont transportés sous forme solide ou soluble, le plus souvent par l'eau, jusqu'en des lieux plus ou moins éloignés où ils se déposent (sédimentation). Des phénomènes tectoniques participent aussi à la disparition des reliefs. L'ensemble de ces phénomènes débute dès la naissance du relief et constitue un vaste recyclage de la croûte continentale.

A5 : Ex1 BAC 2018

Sujet bac 2018 : PARTIE I - (8 points) / Le domaine continental et sa dynamique
Expliquer la formation des reliefs associés aux chaînes de montagnes de collision ainsi que les mécanismes contribuant à leur disparition. La réponse prendra la forme d’un texte structuré et illustré