prépa ECE

https://svtlyceedevienne.wordpress.com/ece/

révisions

Comment s'est formée la terre ? la vie ? l'atmosphere ?

Comment s'est formée la terre ? la vie ? l'atmosphere ?

3,3/ Histoire de la Terre

3,3,1/ La formation de la terre

§ Une des théories menant à l’atmosphère actuelle de Vénus

© \dégazage.odt

 Comment expliquer la destinée différente de l’atmosphère terrestre ? Les êtres vivants ont-ils joué un rôle dans cette évolution ?

 Quel phénomène permet la naissance de l’atmosphère primitive ? Quelles informations concernant la composition de l’atmosphère primitive nous apportent ces documents ?

La formation du système solaire et de la planète terre

Diapo \Terre formation.odp

Comment expliquer l’évolution de la composition de l’atmosphère terrestre au cours des temps géologiques ?

\dégazage.odt©

 Déterminer la température critique au-delà de laquelle on ne peut trouver d’eau à l’état liquide quelle que soit la pression atmosphérique. Quelle température régnait au niveau de l’atmosphère terrestre durant la formation de l’océan primitif ? Sous quel état aurait dû être l’eau ? Emettez une hypothèse qui pourrait expliquer le rôle de certains gaz dans la naissance de l’océan mondial.

 Quelle équation chimique permet de faire passer le CO₂ de l’hydrosphère à la lithosphère ? Quels sont les réservoirs susceptibles de rejeter le plus de CO₂ ? Expliquer comment ce transfert de CO₂ a permis de maintenir l’eau à l’état liquide sur Terre.

Comment expliquer l’oxygénation du milieu marin puis de l’atmosphère ?

Diapo \atm oxydation.odp

BIF, stromatolites

3,3,2/ L'origine de la vie sur terre

Comment est expliquée l’apparition de la vie sur Terre ?

© \Origine vie theories.odt

 Qu’essaient d’expliquer les deux théories présentées ci-dessus ? Réaliser un schéma incluant les deux théories.

Schéma \theories origine vie.odg

http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/origine-vie-2006.xml

Des traces de vie de 3,7 milliards d'années : http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actu-des-traces-de-vie-de-3-7-milliards-d-anneesa-37433.php

Comment semblent s’être formées les premières cellules ?

\Origine vie theories.odt©

 Quelles propriétés observables chez les cellules actuelles présentent également les coacervats de Fox ? Quelle roche permet de dater l’apparition de la photosynthèse sur Terre ? Cette date vous paraît-elle en accord avec le début de la formation des BIF ? Compléter le schéma débuté précédemment

 Reporter sur le graphique ci-dessous l’apparition et l’évolution des enveloppes superficielles de notre planète.

Exp/coacervats : http://planet-vie.ens.fr/content/manipulation-coacervats

3,3,3/ Paléotectonique

Que sait-on sur les mouvements des plaques tectoniques ?

Diapo \paleotectonique.odp

http://www.scotese.com/earth.htm

http://www.biologieenflash.net/sommaire.html → géodynamique int → la valse des continents

Bilan 3,3/ L'histoire de la terre

- L'atmosphère initiale de la Terre était différente de l'atmosphère actuelle. Sa transformation est la conséquence, notamment, du développement de la vie. L'histoire de cette transformation se trouve inscrite dans les roches, en particulier celles qui sont sédimentaires.¹

Quelles sont les causes des changements climatiques et peut-on prévoir l'avenir ?

3,4/ L’effet de serre et les changements climatiques récents puis futurs

3,4,1/ L'effet de serre et l'atmosphere

A1 : principe de l'effet de serre / video

http://www.futura-sciences.com/magazines/environnement/infos/dico/d/climatologie-effet-serre-966/

http://www.futura-sciences.com/magazines/environnement/infos/qr/d/rechauffement-climatique-sont-gaz-effet-serre-52/

A2 : étude de la composition de l'atmosphere terrestre actuel

© \effet de serre.odg

http://eduscol.education.fr/obter/appliped/circula/theme/atmos22.htm

Formation de l'ozone :

O₂ + UV → O + O

O + O₂ → O₃

A3/ Mesure du taux de CO₂ / logiciel Excel

Construire la courbe de teneur en CO2 / Excel ou Libre Office à l'aide des fichiers placés sur le réseau

tab : co2_2200ans.xls

co2nat.xls

Résultats : courbe de taux de CO2: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/Global_Carbon_Emission_by_Type.png

http://cdiac.ornl.gov/trends/emis/overview

variation taux CO2 :

http://forum.alsacreations.com/upload/184-CO2-Temp.png

http://iter.rma.ac.be/en/img/CO2-concenNEW_EN.jpg => http://iter.rma.ac.be/en/img/Temperature_rise.jpg

http://acces.inrp.fr/acces/equipes/analyse_modelisation/application-seconde/Images/emission-co2

3,4,2/ Les causes des changements

\effet de serre.odg©

Les variations de la composition atmosphérique

http://www2.ac-lyon.fr/etab/colleges/col-42/massenet/aps/site_atmosphere/origine.html

Le cycle du carbone

http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s3/cycle.carbone.html

http://files.meteofrance.com/files/education/animations/cycle_du_carbone/highres/popup.html

http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/co2-depuis-4ga.xml

Les variations de l'albédo

pouvoir réfléchissant d'une surface, soit le rapport de l'énergie lumineuse réfléchie à l'énergie lumineuse incidente. C'est une grandeur sans dimension, comparable à la réflectance, mais d'application plus spécifique, utilisée notamment en astronomie et climatologie — ainsi qu'en géologie.

Sa valeur est comprise entre 0 et 1. Plus une surface est réfléchissante, plus son albédo est élevé. Les éléments qui contribuent le plus à l'albédo de la Terre sont les nuages, les surfaces de neige et de glace et les aérosols. Par exemple, l'albédo de la neige fraîche est de 0,87, ce qui signifie que 87 % de l'énergie solaire est réfléchie par ce type de neige.

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/contenu/alternative/alter_etape1_4.html

Le cycle de Wilson

différentes étapes qui mènent de l’ouverture et de l’apparition d’un océan à sa fermeture et à sa disparition.

http://www.futura-sciences.com/magazines/environnement/infos/dico/d/oceanographie-cycle-wilson-7381/

http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/actu/d/geologie-on-simule-formation-supercontinent-16000/

Les cycles de Milankovitch

http://svt.fenelon.free.fr/pages/Debliquy/milankovitch/milanko.swf

http://svt.ac-rouen.fr/tice/animations/fusin/parametres_astronomiques_variations_insolation.swf

http://aurelienb.pagesperso-orange.fr/downloads/MILAN.pdf

logiciel slimclimat : http://www.lmd.jussieu.fr/~crlmd/simclimat/

\simclimat-setup.exe

Les variations de l'activité solaire

http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/paleo/variations/paleoclimats/syntheses/variations-du-climats/astro/milanko9.htm

3,4,3/ Les hypothèses d'évolutions possibles du climat

\effet de serre.odg©

Le scénario A correspond à une continuité de la situation actuelle, aussi bien au niveau de la démographie qu’au niveau du mixte énergétique.

Le scénario B correspond à une baisse de la démographie mondiale et à une maîtrise des émissions atmosphériques de gaz à effet de serre par un grand nombre de pays.

Le scénario C correspond à une baisse de la démographie mondiale et à une transition énergétique vers les énergies renouvelables.

http://www.insu.cnrs.fr/image3026,modeles-tenant-compte-couplage-climat-carbone-montrent-tous-acceleration-augmentation-co2-atmospherique-concentration-plus-elevee-20-200-ppm-2100-par-rapport-aux-modeles.html

B3,4/ L’effet de serre et les changements climatiques récents puis futurs

- L'effet de serre, déterminé notamment par la composition atmosphérique, est un facteur influençant le climat global. La modélisation de la relation effet de serre/climat est complexe. Elle permet de proposer des hypothèses d'évolutions possibles du climat de la planète notamment en fonction des émissions de gaz à effet de serre induites par l'activité humaine.²

Conclusion video

https://youtu.be/dPpMdr9VqUY

un extrait : https://www.youtube.com/watch?v=dPpMdr9VqUY

la conférence en entier : https://www.youtube.com/watch?v=9afTvlz_TsQ

Logiciels

Paléobiome (version 29/10/2012) : (doc, odt, pdf)

Paléobiome 2 (version 22/03/2013) : (doc, odt, pdf)

paleovu : (doc, odt, pdf)

sitographie

http://www.academie-en-ligne.fr/Lycee/Ressources.aspx?PREFIXE=AL7SN03&CLASSE=Terminale%20S

http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/CCCIC/ressources/litho_point2

sujets oral : http://svt.site2.ac-strasbourg.fr/au-lycee/terminale-s/item/327-epreuve-de-controle-bac-s-oral-du-second-groupe

1 Il s'agit de traiter le passage de l'atmosphère primitive à l'atmosphère oxydante en s'appuyant sur un nombre limité d'arguments pétrographiques.

2 L'ensemble des mécanismes agissant sur le climat n'est pas au programme, mais on indiquera que l'effet de serre n'est qu'un facteur parmi d'autres. En particulier, l'influence des paramètres astronomiques pourra être évoquée, mais n'est pas exigible des élèves au baccalauréat.

Comment varie le climat sur « courte » échelle de temps ?

A1 : observation de pollens de différentes espèces / microscope

\pollen.doc

extraction de pollen à partir de tourbe ou de mousses : http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/paleo/paleobiomes/enseigner/propositions-dactivites-avec-le-logiciel-paleobiomes/protocoles-dextraction-de-pollen/

http://webetab.ac-bordeaux.fr/Pedagogie/SVT/ressciences%20geol/Palyno/Pollens/tppollen.htm

clé de détermination :

http://pedagogie.ac-montpellier.fr/disciplines/svt/hortus/act3/cledet.html

http://ww3.ac-poitiers.fr/svt/activite/s-remerand/Paleopal/cle-poll.htm

http://www.lyc-ferry-conflans.ac-versailles.fr/Disciplines/SVT/spe-TS/determination-des-pollens/cledeter.htm

http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/melet/pollens/determination.htm

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article3337

palynologie

Comment s'est formée l'atmosphere ?

Comment s'est formée la terre ? la vie ? l'atmosphere ?

3,3/ Histoire de la Terre

3,3,1/ La formation de la terre

§ Une des théories menant à l’atmosphère actuelle de Vénus

© \dégazage.odt

 Comment expliquer la destinée différente de l’atmosphère terrestre ? Les êtres vivants ont-ils joué un rôle dans cette évolution ?

 Quel phénomène permet la naissance de l’atmosphère primitive ? Quelles informations concernant la composition de l’atmosphère primitive nous apportent ces documents ?

La formation du système solaire et de la planète terre

Diapo \Terre formation.odp

Comment expliquer l’évolution de la composition de l’atmosphère terrestre au cours des temps géologiques ?

\dégazage.odt©

 Déterminer la température critique au-delà de laquelle on ne peut trouver d’eau à l’état liquide quelle que soit la pression atmosphérique. Quelle température régnait au niveau de l’atmosphère terrestre durant la formation de l’océan primitif ? Sous quel état aurait dû être l’eau ? Emettez une hypothèse qui pourrait expliquer le rôle de certains gaz dans la naissance de l’océan mondial.

 Quelle équation chimique permet de faire passer le CO₂ de l’hydrosphère à la lithosphère ? Quels sont les réservoirs susceptibles de rejeter le plus de CO₂ ? Expliquer comment ce transfert de CO₂ a permis de maintenir l’eau à l’état liquide sur Terre.

Comment expliquer l’oxygénation du milieu marin puis de l’atmosphère ?

Diapo \atm oxydation.odp

BIF, stromatolites

site officiel pour ECE : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/bankact/index.php?m=0

Comment évaluer l'évolution du climat ?

Bilan 3,1/ Les changements climatiques à l'échelle du million d'années

- Les bulles d'air contenues dans les glaces permettent d'étudier la composition de l'air durant les 800 000 dernières années y compris des polluants d'origine humaine. La composition isotopique des glaces et d'autres indices (par exemple la palynologie) permettent de retracer les évolutions climatiques de cette période.¹

Comment varie le climat sur une longue échelle de temps ?

3,2/ Les changements climatiques à l’échelle du milliard d’années

3,2,1/ Méthodes d'étude

Comment mesure-t-on le CO₂ « anté-glaciaire » ?

Très difficilement, d'où de grandes incertitudes :

• A partir du Jurassique (-200 Ma) : bulles d'air piégées dans de l'ambre (résine d’arbre fossilisée)
• Depuis le Carbonifère (-360 Ma) :  indice stomatique des feuilles végétales : plus il y a de CO₂ dans l'atmosphère et moins il y a de stomates (indice stomatique faible). On montre ainsi qu'au Carbonifère, la teneur en CO₂ était probablement aussi faible que maintenant. Puis elle a augmenté jusqu'au Crétacé (5 fois la valeur actuelle). Depuis cette teneur diminue... Pour les temps paléozoïques anté-carbonifères (pas de stomates car pas de feuilles !), l'estimation repose sur des bilans sédimentologiques, variés et complexes.
• Depuis 600 Ma : bilans sédimentologiques et géochimiques
• Avant 600 Ma (Précambien) : effet du soleil. Les astronomes nous indiquent la constante solaire de l'époque, et, connaissant la température de l'époque, on modélise l’effet de serre, donc la teneur en CO₂.
• A l'origine de la Terre : On estime la quantité de CO₂ il y a 4,5 milliards d'années de deux façons :

• en transformant toutes les roches carbonatées et les charbons du monde en CO₂,
• en appliquant à la Terre le rapport CO₂ / H₂O dans les chondrites (météorites) et en connaissant la quantité d' H₂O (océan), on trouve la quantité de CO₂ au début de l'histoire de la Terre.

Ainsi, il y a 4,5 Ga, on pense qu'il y avait entre 30 à 60 atmosphères de CO₂ (3 000 000 à 6 000 000 de pascals), soit 100 000 fois la quantité actuelle de CO₂.

http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/co2-depuis-4ga.xml

Existe-t-il d'autres méthodes de mesure ?

Oui : les fossiles !

Le principe d’actualisme prend pour postulat l’idée que les phénomènes géologiques actuels ou passés sont régis par les mêmes lois. Par extension, les espèces actuelles apparentées à des espèces fossiles doivent avoir les mêmes exigences vis-à-vis du milieu. Par exemple : lorsque l’on trouve des fossiles ressemblant ou apparentés aux huîtres actuelles, on peut supposer par principe d’actualisme que ces fossiles vivaient dans les mêmes conditions que les huîtres actuelles.

3,2,2/ Exemple du Crétacé

A1 : Etude de documents fossiles

© \Crétacé.odg

^Expliquer pourquoi les scientifiques ont pu définir le Crétacé comme une période plus chaude que l’actuelle.

^ Montrer quelques facteurs pouvant expliquer le réchauffement climatique de la période crétacée.

http://www.geofan.librox.net/spip.php?article179

A2 : Comparaison crétacé – carbonifère

cours sur ancien prg :

http://svt.prepabac.s.free.fr/accueil2/cours_seb.htm#theme1

A3 : échelle stratigraphique

http://www.stratigraphy.org/index.php/ics-chart-timescale

http://www.earthhistory.org.uk/images/4-2

http://www.geol-alp.com/0_geol_gene/strati_ech_generale.html

http://lithotheque-svt.ac-rennes.fr/echelle/echelle.htm

Bilan 3,2/ Les changements climatiques à l’échelle du milliard d’années

- Sur les grandes durées (par exemple pendant le dernier milliard d'années), les traces de variations climatiques importantes sont enregistrées dans les roches sédimentaires. Des conditions climatiques très éloignées de celles de l'époque actuelle ont existé.²

1 Les élèves doivent connaître les apports essentiels de la glaciologie. Aucun autre argument n'est exigible, mais les élèves devront pouvoir étudier des documents permettant de les mettre en évidence.

2 On étudie seulement un exemple permettant de reconstituer les conditions climatiques et leur explication en termes de géodynamique. L'histoire de la variation du climat en elle-même est hors programme ainsi que l'étude exhaustive des relations entre géodynamique et climat.

Comment varie le climat sur « courte » échelle de temps ?

A4 : Utilisation des données pour construire des graphes / excel

® TSS TP sédimentologie.odt

® fichiers xls et kmz

http://www.svt.ac-versailles.fr/spip.php?article251

http://ww2.ac-poitiers.fr/SVT/spip.php?article635&apmobile=mobile

manuel de micropaléontologie : http://paleopolis.rediris.es/cg/CG2011_B02/

Court traité de Foraminiférologie : http://paleopolis.rediris.es/cg/CG2010_BOOK_02/fr-index.html

https://fr.wikipedia.org/wiki/Foraminifera

3,1,2,2/ Les archives sédimentaires continentales, palynologie

A1 : observation de pollens de différentes espèces / microscope

© \pollen.doc

extraction de pollen à partir de tourbe ou de mousses : http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/paleo/paleobiomes/enseigner/propositions-dactivites-avec-le-logiciel-paleobiomes/protocoles-dextraction-de-pollen/

http://webetab.ac-bordeaux.fr/Pedagogie/SVT/ressciences%20geol/Palyno/Pollens/tppollen.htm

clé de détermination :

http://pedagogie.ac-montpellier.fr/disciplines/svt/hortus/act3/cledet.html

http://ww3.ac-poitiers.fr/svt/activite/s-remerand/Paleopal/cle-poll.htm

http://www.lyc-ferry-conflans.ac-versailles.fr/Disciplines/SVT/spe-TS/determination-des-pollens/cledeter.htm

http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/melet/pollens/determination.htm

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article3337

AM : Mélissopalynologie

http://apihappy.fr/apiculture-abeille/18-152-analyse-pollinique-du-miel-melissopalynalogie#Interet

http://www.apbg.org/wp-content/uploads/2014/01/TE_23.pdf

http://www.lyc-hoche-versailles.ac-versailles.fr/IMG/pdf/FROTTIS_DU_miel_x.pdf

https://youtu.be/BSzGuv984Xs

A2 : exploitation de données de palynologie / diagramme pollinique

© \Climats palynologie.odg

• construisez le diagramme pollinique de cette tourbière en utilisant comme type de graphique "aires". Choisissez pour chaque végétal une couleur correspondant à ses préférences climatiques.

http://tp-svt.pagesperso-orange.fr/pollen.htm

video : http://www.futura-sciences.com/videos/d/palynologie-reconstituer-paysage-epoque-grace-pollen-2532/

site : http://webetab.ac-bordeaux.fr/Pedagogie/SVT/ressciences%20geol/Palyno/Pollens/pollens.htm

exemples de diagrammes polliniques : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/melet/pollens/palynologie.htm

données : http://gis.ncdc.noaa.gov/map/viewer/#app=cdo&cfg=paleo&theme=paleo&layers=00000000000001

logiciel : http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/paleo/paleobiomes/enseigner/logiciel-paleobiomes2/paleobiomes-2/

http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/paleo/paleobiomes/

Bilan 3,1/ Les changements climatiques à l'échelle du million d'années

- Les bulles d'air contenues dans les glaces permettent d'étudier la composition de l'air durant les 800 000 dernières années y compris des polluants d'origine humaine. La composition isotopique des glaces et d'autres indices (par exemple la palynologie) permettent de retracer les évolutions climatiques de cette période.¹

1 Les élèves doivent connaître les apports essentiels de la glaciologie. Aucun autre argument n'est exigible, mais les élèves devront pouvoir étudier des documents permettant de les mettre en évidence.

annales

SUJETS ZÉRO DES ECE 2013

   Anticorps
   Parentés +  fiche technique Anagène +  fichier de séquences
   Photosynthèse +  fiche technique chromatographie
   Subduction +  fiche technique microscope polarisant
   Ensemble des fichiers

Vous pouvez encore consulter les sujets zéro initialement destinés à la préparation de l'épreuve écrite de sciences de la vie et de la Terre de la session 2013 du baccalauréat :

• Exemple 1 : Thème 1-A4 - Liens de parenté et données moléculaires
•  Document attaché
• Exemple 2 : Thème 1-B3 - Diversité des roches magmatiques des zones de subduction
• Exemple 3 : Thème 3-A2 - Le groupage sanguin ABO
• Exemple 4 : Spécialité - Thème 1 - Bractées et capacité de photosynthèse

Partie 1

• Exemple 1 : Thème 3-A : Le maintien de l'intégrité de l'organisme
• Exemple 2 : Thème 1-A : Génétique et évolution
• Exemple 3 : Thème 1-A : Génétique et évolution
• Exemple 4 : QCM sur l'ensemble du programme
• Exemple 5 : QCM dans le domaine de la géologie

Partie 2 - premier exercice

• Exemple 1 : Thème 1-A : Génétique et évolution
• Exemple 2 : Thème 3-A : Le maintien de l'intégrité de l'organisme
• Exemple 3 : Thème 1-B : Le domaine continental et sa dynamique
• Exemple 4 : Thème 1-A : Génétique et évolution
• Exemple 5 : Thème 2-B : La plante domestiquée

Partie 2 - second exercice

• Enseignement spécifique
  Exemple 1 : Thème 1-B : Le domaine continental et sa dynamique
• Exemple 2 : Thème 1-A : Génétique et évolution
• Exemple 3 : Thème 1-A : Génétique et évolution

• Enseignement de spécialité
  Exemple 1
• Exemple 2

Un bon prof (ça nous changeraaa) : https://www.youtube.com/watch?v=pbAnuTfAsHQ

Les enveloppes fluides de la Terre (atmosphère et hydrosphère) sont le siège d'une dynamique liée notamment à l'énergie reçue du Soleil. Elles sont en interaction permanente avec la biosphère et la géosphère. Le climat, à l'échelle globale ou locale, est à la fois le résultat de ces interactions et la condition de leur déroulement. La compréhension, au moins partielle, de cette complexité permet d'envisager une gestion raisonnée de l'influence de l'Homme. Sans chercher l'exhaustivité, l'objectif de ce thème est d'aborder quelques aspects de la relation entre histoire des enveloppes fluides de la Terre et histoire du climat.

Comment évaluer l'évolution du climat ?

© \Climat indicateurs.odg

Comment varie le climat sur « courte » échelle de temps ?

3,1/ Les changements climatiques à l'échelle du million d'années

3,1,1/ Les apports de la glaciologie dans la détermination des températures passées

A1 : Les missions de forage dans les glaces

Logiciel Vostok pour comprendre à qui ça sert :

\Vostok.exe

Logiciel « oxygène » pour comprendre le δ¹⁸O :

\Oxygene.exe

Pour télécharger ces logiciels : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/perez/clindex/clindex.htm

Site du CNRS : http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dospoles/

A2 : Exploitation des données des forages GRIP & Vostok / doc

Climat indicateurs.odg©

Arctique, ἄρκτος (árktos) signifie ours, en référence aux noms des constellations de la Grande et de la Petite Ourse, situées près du pôle nord céleste. +On ne trouve les ours polaires que sur la « Terre des Ours » (Arctique) et pas en Antarctique, ἀνταρκτικός (antarktikós) signifie « opposé à l'Arctique ».

Les tropiques sont les deux parallèles du globe terrestre qui délimitent une bande à l'intérieur de laquelle le soleil apparaît au zénith au moins une fois dans l'année. Chaque tropique est séparé de l'équateur par 23° 26′ de latitude : le tropique du Cancer au Nord, et le tropique du Capricorne au Sud (les noms de Cancer et Capricorne ont été attribués il y a environ 2 000 ans selon la position qu'occupait alors le Soleil dans le zodiaque au solstice d'été). La base Vostok se situe au-dessus du lac le plus austral du monde, le lac Vostok.

Selon la température, l’eau qui s’évapore contiendra des proportions différentes de molécules d’eau H216O (eau légère) et H218O (eau lourde). Une température élevée permettra à plus d’eau lourde de s’évaporer et la condensation favorisera la précipitation de cette eau lourde.

On peut alors calculer le rapport 18O/16O des échantillons d’eau récoltés et les normaliser par rapport à un standard : (18O/16O)SMOW. On obtient le delta O dixhuit, noté δ18O, qui nous permet ensuite de déterminer la température de l’atmosphère à laquelle cet échantillon s’est formé (formation d’une couche de glace).

Les variations climatiques montrent des alternances de périodes glaciaires et interglaciaires. Un cycle 100 000 ans rythme les glaciations. Des cycles de réchauffement refroidissement sont observés entre deux maxima glaciaires avec des périodes de 43 000, 24 000 et 19 000 ans.

3,1,2/ Les apports de la sédimentologie dans la détermination des températures passées

3,1,2,1/ Les archives sédimentaires marines, paléontologie

A1 : Missions de forages dans les océans et notions de sédimentologie

Diapo \carottage sédimentologie.odp

A2 : Observation de microfossiles / µscop

Lames minces

fiches de détermination :

Climat indicateurs.odg©

AM : Exploitation des données des forages sédimentaires / doc

Climat indicateurs.odg©

Comment fonctionne la cellule musculaire ?

§ crampes & courbatures

Production d'acide lactique

Comment fonctionne la cellule musculaire ?

2,2,3 : Energie musculaire

A1 : trois métabolismes musculaires

http://www.anatomie-humaine.com/Metabolismes-musculaires.html

http://www.f2smhstaps.ups-tlse.fr/tp/fichier/UE42/LES%20FILIERES%20ENERGETIQUES%20%20METABOLISME.pdf

\LES FILIERES ENERGETIQUES METABOLISME.pdf

1/ anaérobie alactique = phosphocréatine

2/ anaérobie lactique = fermentation lactique

3/ aérobie (alactique)= respiration

A2 : observation de coupes de muscles au microscope

Lames muscle : faire un dessin

stries noires & blanches

A3 : ultrastructure et composition des muscles

© muscle.odg

muscle.odp

glissements de protéines

B : Energie et mécanique musculaire¹

- La fibre musculaire utilise l'ATP fourni, selon les circonstances, par la fermentation lactique ou la respiration. L'hydrolyse de l'ATP fournit l'énergie nécessaire aux glissements de protéines les unes sur les autres qui constituent le mécanisme moléculaire à la base de la contraction musculaire.

- L'ATP joue un rôle majeur dans les couplages énergétiques nécessaires au fonctionnement des cellules.

1[Les autres aspects de l'énergétique de la fibre musculaire sont exclus.] [L'étude préalable des différents exemples du programme permet d'aboutir à une conclusion générale qui ne génère pas en elle-même d'étude complémentaire.]

Quel métabolisme sans dioxygène, sans mitochondries ?

§ levures en an//aérobie

© levures ME.odg

Quel métabolisme sans dioxygène, sans mitochondries ?

2,2,2 : Fermentation

A1 : fermentation de levures / montage expérimental

Demo prof

faire un schéma du montage

observer les résultats

conclure

dichromate vire au vert => production d'alcool

eau de chaux troublée => production CO₂

A2 : interprétation d'ExAO / des levures en anaérobie

© ExAO levures.odg

Éthanol : C₂H₆O

A3 : Bilan de la fermentation alcoolique / équation chimique

Equation bilan de la fermentation :

C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₄O₃ + 4H⁺ + énergie → 2C₂H₆O + 2CO₂

=> 2 ATP de la glycolyse

dégradation incomplète du glucose => mécanisme + simple, moins rentable, sans dioxygène, avec déchets organiques (alcool)

rendement respiration = 40 % (36-38 ATP) // fermentation = 2 % (2 ATP)

A4 : Bilan de la fermentation lactique  / équation chimique

Lactique : C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₄O₃ + 4H⁺ + énergie → 2C₃H₆O₃

=> 2 ATP de la glycolyse

il existe aussi des fermentations malolactique (malate → lactate), acétique (éthanol → acétate), ...

B3 : Energie et fermentatioⁿ

- Certaines cellules eucaryotes réalisent une fermentation. L'utilisation fermentaire d'une molécule de glucose produit beaucoup moins d'ATP que lors de la respiration.

§ crampes & courbatures

Production d'acide lactique

Comment fonctionne la cellule musculaire ?

2,2,3 : Energie musculaire

A1 : trois métabolismes musculaires

http://www.anatomie-humaine.com/Metabolismes-musculaires.html

http://www.f2smhstaps.ups-tlse.fr/tp/fichier/UE42/LES%20FILIERES%20ENERGETIQUES%20%20METABOLISME.pdf

\LES FILIERES ENERGETIQUES METABOLISME.pdf

Quels sont les mécanismes cellulaires et moléculaires qui permettent de produire de l’énergie par respiration ?

Que devient le pyruvate dans la matrice mitochondriale ?

A5 : Réactions chimiques intramitochondriales

© glycolyse schematisation.odt

cycle de Krebs (dans la mitochondrie)

Diapo / respiration meca mol.odp

O₂

CO₂

A6 : Equation Bilan de la respiration dans la cellule

© respiration meca mol.odg

A : calculs de rendements energetiques

rendements energetiques ATP.odt

B2 : Energie et respiration¹

- La plupart des cellules eucaryotes (y compris les cellules chlorophylliennes) respirent : à l'aide de dioxygène, elles oxydent la matière organique en matière minérale. La mitochondrie joue un rôle majeur dans la respiration cellulaire. L'oxydation du glucose comprend la glycolyse (dans le hyaloplasme) puis le cycle de Krebs (dans la mitochondrie) : dans leur ensemble, ces réactions produisent du CO₂ et des composés réduits R'H₂. La chaîne respiratoire mitochondriale permet la réoxydation des composés réduits ainsi que la réduction de dioxygène en eau. Ces réactions s'accompagnent de la production d'ATP qui permet les activités cellulaires.

§ levures en an//aérobie

© levures ME.odg

Quel métabolisme sans dioxygène, sans mitochondries ?

2,2,2 : Fermentation

A1 : fermentation de levures / montage expérimental

Demo prof

faire un schéma du montage

observer les résultats

conclure

alcool, CO₂

1[Le détail des réactions chimiques, les mécanismes de la chaîne respiratoire et la conversion chimio-osmotique ne sont pas au programme.]

Quels sont les mécanismes cellulaires et moléculaires qui permettent de produire de l’énergie par respiration ?

auto/hétérotrophe

pro/eucaryote

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/coursBC/metabo/metabo1.html,

http://bio.m2osw.com/gcartable/metabolime.htm

https://fr.wikibooks.org/wiki/Les_principales_voies_du_m%C3%A9tabolisme

http://www.genomebiology.com/2005/6/13/R108/figure/F4?highres=y

https://wikispaces.psu.edu/display/110Master/Energy+I+-+Thermodynamics

http://medicalxpress.com/news/2013-03-international-consortium-google-human-metabolism.html#jCp

http://alderstone3.com/wp-content/uploads/2011/04/metabolism-excerpt.jpg

http://www.bmb.leeds.ac.uk/teaching/icu3/metabol/

http://www.sbgn.org/images/8/84/MetaCrop-plant-central-metabolism-small.png

http://www.bio.anl.gov/molecular_and_systems_biology/MycorMetabolome/MycorrhizalMetabolome.html

Équation globale de la respiration : C₆H₁₂O₆ + 6O₂ ----> 6CO₂ + 6H₂O + énergie

organite clef de la respiration (on se limite aux cellules eucaryotes) : mitochondries

2.2 : Energie en hétérotrophie

Quels sont les mécanismes cellulaires et moléculaires qui permettent de produire de l’énergie par respiration ?

2,2,1 : Respiration

A quoi sert le dioxygène utilisé lors de la respiration ?

A : expériences ExAO sur fractions mitochondriales

composés réduits R'H₂

réoxydation des composés réduits

réduction de dioxygène en eau

A1  : Mesure de la respiration mitochondriale / ExAO

© TSS TP ExAO respiration mitochondriale.odt

© ExAO mitochondriale résultats.odg

Glucose, pyruvate, ATP, O₂

A2 : Modélisation des molécules / Rastop

Librairie de molécules : http://www.librairiedemolecules.education.fr/recherche.php?typeclassification=chimique&idcat[]=polysaccharide

FT fournies au TP de Bac (ECE) : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/bankact/index.php?m=1&sm=1

pour explorer et visualiser des données des molécules en 3D :

• Rasmol (version 24/10/2009) : (doc, odt, pdf)
• Rastop (version 29/12/2013) : (doc, odt, pdf)

A3 : équation bilan de la glycolyse

\Glycoly.gif

Oxydation

glycolyse dans le hyaloplasme = cytosol

comment les mitochondries sont-elles organisées ?

A4 : Observation de mitochondries / ME

© Mitochondries.odg

Légender les photographies

annalyser le tableau de composition : que suggère la présence de nombreuses enzymes ? Que suggère le nom de ces enzymes ?

Remarque : La membrane interne forme des crêtes ce qui augmente considérablement sa surface.

chaîne respiratoire mitochondriale, enzymes

Que devient le pyruvate dans la matrice mitochondriale ?

A5 : Réactions chimiques intramitochondriales

© glycolyse schematisation.odt

cycle de Krebs (dans la mitochondrie)

CO₂

Correction

Exp 1

On observe qu’au temps T1, le glucose extracellulaire pénètre dans la cellule. On retrouve le glucose au ¹⁴C radioactif dans le cytosol.

Au temps T2, il n’y a plus de glucose dans le cytosol, la radioactivité se retrouve dans les molécules de pyruvate. Donc le glucose a été transformé en pyruvate dans le cytosol.

On retrouve progressivement le pyruvate dans la matrice mitochondriale.

Au temps T3 et T4, la radioactivité est retrouvée dans les molécules de dioxyde de carbone émises dans le milieu extérieur.

Exp2

On observe qu’il n’y a production de CO₂ que dans la matrice en présence de pyruvate. L’ajout d’O₂ ne change rien. La 2^ème étape a donc lieu dans la matrice et ne nécessite pas d’O₂.

En effet, l’acide pyruvique subit des décarboxylations, soit des pertes des groupements carboxyle du pyruvate, grâce aux enzymes décarboxylases ; et des déshydrogénations, soit des pertes D’H⁺ + e-, grâce à des déshydrogénasases. Il y a donc une série de décarboxylations oxydatives à partir du pyruvate, d’où formation de composés R’H₂ et CO₂ qui sera libéré

Ces réaction sont exergoniques (libèrent de l’énergie), et couplées à la phosphorysation de l’ADP, d’où synthèse d’ATP.

À la fin de cette seconde étape, pour une molécule d’acide pyruvique consommée et trois molécules d’eau, il y a eu production de :
– 5 R’H₂ (qui doivent être réoxydés pour que la production d’ATP perdure) ;
– 1 ATP (utilisable par la cellule) ;
– 3 CO₂ (rejeté dans le milieu extracellulaire).

Equation : 2 CH₃COCOOH + 10 R’ + 6 H₂0 + 2 ADP + 2Pi → 6 CO₂ + 10 R’H₂ + 2 ATP

Cette réaction ou 2^nde étape correspond au cycle de Krebs.

Exp3

On observe qu’après ajout du cyanure, le pourcentage d’O₂ reste stable à 20%.

Après l’injection du cyanure, les levures ne consomment plus d’O₂ donc elles ne respirent plus.

La cyanure bloque donc la respiration des levures, et on peut supposer qu’il bloque également la production d’énergie ATP.

Exp 4

On observe que les mitochondries consomment de l’O₂, en fonction du temps. Parallèlement il y a production d’un peu d’ATP. Après ajout de R’H₂ et ADP +Pi, on observe une très forte consommation d’O₂ qui s’opère en parallèle à une brusque augmentation de production d’ATP. Puis, la quantité d’O₂ continue à baisser et celle de l’ATP à augmenter, mais de manière moins spectaculaire, avec une sorte de retour à avant l’ajout. Donc on en déduit que l’ajout d’ADP+ Pi couplé à O₂, permet la production d’ATP. Le retour à la normale s’opère quand tous les ADP + Pi se sont transformés en ATP.

La consommation d’O₂ par les mitochondries augmente quand on injecte des RH₂ et de l’ADP. Elles réalisent la respiration et produisent donc de l’ATP.

Quand on injecte des R'H₂ et de l’ADP avec du cyanure, on observe qu’aucune réaction n’a lieu. Pourtant O₂ continue à être consommé et ATP à être produit jusqu’à un certain instant t. A ce moment-là, on observe un brusque arrêt de consommation d’O₂ et de production d’ATP (la courbe ne va pas jusqu’au bout). On en déduit que la réaction continue pendant un temps grâce à l’O₂ qui était déjà présent, mais qui s’arrête dès qu’il n’y en a plus ; le cyanure empêchant un nouvel apport en O₂ qui permettait à l’ATP d’être produit.

Donc on peut dire que l’ATP est produit en grande quantité, en présence d’O₂ et d’ADP + Pi, c’est-à-dire quand il y a respiration. Le cyanure va bloquer cette production d’énergie en empêchant la consommation d’O₂ et donc la respiration.

Exp 5

On observe qu’il y a production d’ATP à partir d’ADP + Pi et oxydation des composés R’H₂ en R’, seulement dans la membrane interne et en présence de dioxygène. La 3^ème étape (réoxydations des composés réduits et production d’ATP) ne se produit donc qu’au niveau de la membrane interne des mitochondries.

Remarque : La membrane interne forme des crêtes ce qui augmente considérablement sa surface.

• Les R’H₂ issus de la glycolyse et du cycle de Krebs sont oxydés par de l’O₂, suite à des réactions d’oxydo-réduction.

Les e- sont transmis de proches en proches à des oxydants qui forment la chaîne respiratoire, pour être finalement cédés au O₂, qui est donc l’accepteur final des e-.

La réduction de O₂ produit de l’eau (molécule minérale) selon la réaction suivante : O₂ + 4 e- + 4 H⁺ → 2 H₂O

• Ces réactions libèrent de l’énergie qui, grâce aux enzymes ATP-synthétases de la membrane interne des mithochondries, permettra de synthétiser de l’ATP.

Remarque : Cette réaction permet de régénérer les R’, condition indispensable à la poursuite de la glycolyse, et de l’oxydation du pyruvate dans les mitochondries.

Equation : 12 R’H₂ + 6 O₂ + 32 ADP + 32Pi → 12 R’ + 12 H₂0 + 32 ATP

Cette réaction libère donc la majorité de l’énergie qui sera ensuite réutilisée par l’organisme de l’être vivant. Elle se fait dans les crêtes mitochondriales le long de la chaîne respiratoire dont le dernier accepteur l’électrons et de protons est O₂. il se forme ainsi de l’eau. 32 ATP et 32 P sont intervenus dans le couplage énergétique.

Conclusion :

La 1^ère étape de la respiration cellulaire a lieu dans le hyaloplasme cellulaire où il y a dégradation du glucose en pyruvate. Cette réaction appelée glycolyse est à l’origine de la production d’ATP et de composés réduits R’H₂.

La 2^ème étape de la respiration cellulaire se déroule dans les mitochondries. Dans la matrice de celles-ci, l’acide pyruvique est progressivement oxydé en CO₂ (molécule minérale), au cours d’une suite de réactions chimiques constituant le cycle de Krebs. Cette étape est une suite de décarboxylations oxydatives qui s’accompagne de la production d’ATP, de composés réduits R’H₂, et qui conduit à la libération de CO₂.

Lors de la 3^ème et dernière étape de la respiration cellulaire, les composés réduits formés au cours des étapes précédentes sont oxydés par le dioxygène dans la chaîne respiratoire. Ces oxydations sont couplées à une production importante d’ATP.

A partir d’une molécule de glucose, totalement oxydée lors de la respiration cellulaire, on a l’équation finale :

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + 36 ATP

Il y a ainsi peu de substrat oxydé pour beaucoup d’ATP formé.

Comment se déroule la photosynthèse ?

2,1,2 : Photosynthèse

A6 : Bilan partiel de la photosynthèse / équation chimique

D1 \photosynthèse equation partielle.odp

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/03-equation.htm

6CO₂ + 6H₂O + ENERGIE → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

CO₂ + 2H₂O + ENERGIE→ (CH₂O) + H₂O + O₂

A7 : Réaction de Hill / ExAO

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/07-doublereaction.htm#3

Réaction de Hill (version 21/02/2012) : (doc, odt, pdf)

FT_hill.odt

© \TP ExAO Photosynthèse Hill.odt

© \Hill ExAO résultats.odg

phase photochimique puis phase (bio)chimique

composés réduits RH₂

EV : CR ExAO→ IMMRID

Intro /1 :

• Pb→ hyp → CV / accepteur d'é

M&M /3 : schéma du montage :

• bioréacteur + 2 sondes + agitateur
• Vg + seringue + réactif de Hill
• 2 adaptateurs - interface - ordi : DD-clavier-écran

R&I /3 : interprétation des courbes

• partie 1 + lumière => légère augmentation O₂ + baisse CO₂
• partie 2 + accepteur d'é => forte augmentation O₂ + baisse CO₂
• partie 3 sans lumière => baisse O₂

Discussion /3

• retour sur hypothèse : accepteur d'éléctrons indispensable
• équation photosynthese : CO₂ + lumière + accepteur d'éléctrons → ...+ O₂
• réact° Redox, oxydation de l'eau : photolyse

A8 : Bilan final de la photosynthèse / équation chimique

D2 \photosynthèse equation globale.odp

=> lumière + un accepteur d'électrons sont indispensables pour obtenir un dégagement d'O2.

Le rejet d'O2 est donc bien la conséquence d'une oxydoréduction.

En présence de lumière, on a donc

une oxydation de l'eau : 2 H2O = 4 H+ + 4 e- + O2

Le ferricyanure est réduit : 2 Fe3+ + 4 e- = 2 Fe2+

L'O2 vient donc de la molécule d'eau qui s'oxyde en présence de lumière dans les chloroplastes.

Dans les conditions naturelles de la photosynthèse, l'oxydation de l'eau s'accompagne de la réduction d'un intermédiaire

Quels sont les intermédiaires entre phases photochimique et phase de synthèse chimique ?

Des expériences ont montré que des chloroplastes isolés et éclairés fabriquaient une molécule riche en énergie, l’ATP (adénosine triphosphate), à partir d’ADP et de phosphate inorganique (Pi). Découverte en 1929, la molécule d’ATP a été mise en évidence dans toutes les cellules animales, végétales et bactériennes : c’est une molécule universelle. L’ATP est un ribonucléotide formé : – d’adénosine, composée de ribose et d’adénine, – de trois groupements phosphate.

A9 : Modélisation de l'ATP et de l'ADP / Rastop

ATP : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=46

ADP : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=74

® _adp.pdb + _atp.pdb

• Comptez les atomes de la molécule
• recopiez la formule globale
• dessinez la molécule en plan

L'ATP est une molécule instable dont les liaisons entre les deux derniers groupements phosphate sont des liaisons covalentes faibles. La synthèse de l’ATP par phosphorylation de d’ADP, c’est-à-dire création d’une liaison entre deux groupements phosphate, est catalysée par l’enzyme ATP synthase ou synthétase et nécessite de l’énergie. Quand la source d’énergie est la lumière, on parle de photophosphorylation. Dans le contexte de la photosynthèse, la réaction chimique produisant de l’ATP peut s’écrire :

ADP + Pi + ENERGIE → ATP

L’hydrolyse d’une molécule d’ATP, catalysée par l’enzyme ATPase, avec production d’une molécule d’adénosine diphosphate (ADP) et d’une molécule de phosphate inorganique (Pi), produit une grande quantité d’énergie : c’est pourquoi on parle de composé phosphorylé riche en énergie. Cette hydrolyse est une réaction exergonique, c’est-à-dire s’accompagnant d’une perte d’énergie.

ATP + H₂O → ADP + Pi + énergie

VACANCES

A10 : Mécanismes moléculaires de la photosynthèse

© photosynthese meca mol.odg

D3 \TSS photosynthèse meca mol.odp

http://www.academie-en-ligne.fr/Lycee/Ressources.aspx?PREFIXE=AL7SN03&CLASSE=Terminale%20S

Les pigments photosynthétiques sont insérés dans la membrane des thylakoïdes où ils jouent des rôles différents :

L’énergie des photons permet de générer de la chlorophylle a oxydée qui, par cette oxydation, acquiert un fort pouvoir oxydant. Elle peut ainsi oxyder la molécule d’eau.

L’oxydation de la molécule d’eau libère des protons dans le lumen et des électrons qui sont ensuite transportés par une chaîne de transport d’électrons membranaires jusqu’à un accepteur final d’électrons, le composé R réduit en RH₂.

Au transfert des électrons est associée une libération de protons dans le lumen. Or la membrane thylakoïdale est imperméable aux protons. Il en résulte une concentration en protons différente de part et d’autre de cette membrane qui se matérialise par une différence de pH et une différence de charge électrique. Le lumen est plus acide et comporte plus de charges positives que le stroma

L’inégale répartition des protons de part et d’autre de la membrane des thylakoïdes constitue une source d’énergie qui permettra la synthèse d’ATP au niveau de l’ATPsynth(ét)ase (complexe protéique inclus dans la membrane des thylakoïdes).

Au cours de la phase photochimique sont fabriquées :

– de l’ATP, molécule riche en énergie potentielle,

– des molécules de composés réduits RH₂.

Ces molécules font le lien entre les deux phases et vont être utilisées pendant la phase chimique de la photosynthèse.

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/14-ATP.htm

A11 : calculs de rendements energetiques

Par molécule de CO₂ incorporée on a consommation de 3 ATP et de 2 RH.

Or les glucides de base entrant dans les mécanismes énergétiques sont des hexoses.

Pour la formation d’un hexose, il faut donc 6 molécules de CO₂ fixées, avec 6 tours de cycle et la consommation de 18 ATP et 12 RH.

http://www.cours-pharmacie.com/biologie-vegetale/la-photosynthese.html

Petite estimation du rendement énergétique de la photosynthèse :

L’oxydation complète d’une mole d’hexose permet de récupérer 2804kJ. C’est l’énergie potentielle obtenue après 6 tours de cycle.

On considère habituellement qu’il faut 8 moles de photons pour fixer 1 mole de CO2. Or l’énergie contenue dans 1 mole de photons de =680nm : 175kJ. Donc l’énergie extérieure nécessaire à la synthèse d’une mole d’hexose vaut : 8x6x175=8400kJ

Le rendement est le rapport de l’énergie potentielle obtenue par l’énergie entrante

Rdt=2804/8400=33%.

Le chloroplaste récupère, sous forme d’hexose, 33% de l’énergie lumineuse utilisée dans les thylakoïdes

http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:os9_ko_CvoYJ:www.ac-nice.fr/svt/prepagreg/IMG/docx/Photosynthese.docx+&cd=6&hl=fr&ct=clnk&gl=fr

Bilan : Energie et photosynthèse

- La cellule chlorophyllienne des végétaux verts effectue la photosynthèse grâce à l'énergie lumineuse. Le chloroplaste est l'organite clé de cette fonction. La phase photochimique produit des composés réduits RH₂ et de l'ATP. La phase chimique produit du glucose à partir de CO₂ en utilisant les produits de la phase photochimique.

§ Art & science

Fichli et Weiss die Lauf der Dinge

https://youtu.be/BsRDmyIPg98

Mobiles de Calder

§ rappel de biochimie de 2nde / schématisation globale du métabolisme

Équation bilan de la photosynthèse :

Équation bilan de la respiration :

§ Une image du métabolisme :

© \métabolisme.odg

molécules organiques, minérales, métabolisme, macromolécules, mono/polymères,

glucides, lipides, protides, acides nucléiques