3.1/ La biodiversité et son évolution

3,1,2/ Génétique des populations

1/ Paludisme et drépanocytose

Manuel p.192-193

Paludisme et hémoglobine : http://genet.univ-tours.fr//gen001700_fichiers/htm/gen12ch8b.htm

Analyser une situation d’évolution biologique expliquant un écart par rapport au modèle.

Au cours de l’évolution biologique, la composition génétique des populations d’une espèce change de génération en génération.

correc DS

Gène : information héréditaire portée par l'ADN / chromosome (locus), codée par la séquence des bases (nucléotides)

Génomique : étude des génômes, ensemble des gènes d'un être vivant, se charge du séquençage du génome entier

Métagénomique : génomique environnementale est une méthode d'étude du contenu génétique d'échantillons issus d'environnements complexes consiste à étudier l’ADN total d’un échantillon issu du sol, de l’eau de mer, etc ... en le séquençant puis en le comparant aux ADN d’espèces déjà connues. Ainsi, on repère des espèces déjà connues, on peut découvrir de nouvelles espèces.

méta : dans un milieu donné, donc de multiples taxons

objectifs : identifier + découvrir + quantifier

Cette méthode permet de déterminer la richesse spécifique ( nombre d’espèces d’un milieu donné), et l’abondance relative des espèces ( proportion d’individus d’une espèce par rapport au nombre total d’individus d’un écosystème).

Barcoding moléculaire consiste à identifier une espèce en comparant une courte séquence de son ADN à toutes les séquences connues d’ADN rassemblées dans une banque de données, comme si l’on « scannait » son code-barres génétique. En comparant toutes les séquences d’ADN retrouvées dans un échantillon d’eau ou de sol à cette banque de données, les chercheurs peuvent identifier les espèces qui se trouvent dans cet échantillon : c’est le metabarcoding. Ces méthodes sont cependant coûteuses et ne peuvent pas remplacer complètement les reconnaissances sur le terrain.

Taxon : du grec ancien τάξις, táxis « rangement, ordre » groupe d'organismes vivants qui ont certains caractères dérivés communs, qui ont donc un ancêtre commun. Les règnes, {embranchements, {classes, {ordres, {familles, {genre et {espèces}}}}}}} sont des taxons. Généralement le terme est employé aux rangs spécifiques (l'espèce) et sub-spécifiques (la sous-espèce). La science qui étudie les taxons est la taxonomie.

/10 points (2 points par définition)

		01/09/13	01/05/14
Saison		humide	sèche
Moustiques marqués relâchés	n1	3 407	5 267
Moustiques capturés non marqués	no	5 843	363
Moustiques capturés marqués	p	44	49
Moustiques capturés au total : no+p	n2	5 887	412
estimation de la population : n1 x n2 / p	N	455 841	4 4286
fréquence marquée observée : p/n2	f	0,00747409546458298	0,118932038834951
√n2		76,7267880208731	20,2977831301844
Intervalle mini : f – 1 / √n2	m	-0,00555916222539037	0,0696655749267368
Intervalle maxi : f + 1 / √n2	M	0,0205073531545563	0,168198502743166
amplitude : M-m	a	0,0260665153799467	0,0985329278164293
marge d’erreur : a/2	Ɛ	0,0130332576899734	0,0492664639082147

/4 points

1,1/ L’ORGANISME PLURICELLULAIRE, UN ENSEMBLE DE CELLULES SPÉCIALISÉES

Comment un tissus peut-il être spécialisé dans une fonction particulière ?

1,1,2/ la spécialisation cellulaire témoigne de son héritabilité

1/ un tissus spécialisé au microscope

Observation de peaux au microscope : observer de près sa peau

video 3'21 : https://www.lemonde.fr/sciences/video/2016/07/06/plongee-au-c-ur-de-la-peau_4964615_1650684.html

photos :

https://www.microscopies.com/EXPORT/galerie -2.htm

https://www.ismphoto.com/index.php?page=galerie_aff&idgal=23

https://www.gettyimages.fr/photos/peau-microscope

https://www.sciencephoto.fr/images/skin

Un tissu est une structure composée de cellules qui effectuent une même tâche pour l’ensemble de l’organisme.

Il est possible de différencier plus de quatre types de tissus fondamentaux en s’appuyant sur leur mode de développement, leur structure et leur fonction :

1. Tissu épithélial Structure cellulaire superficielle ; recouvre les surfaces externes et internes du corps, des cavités organiques et des conduits et canaux (tissu de revêtement).

2. Tissus conjonctif et de soutien → donnent la forme de l’organisme et permettent son maintien. Tissu conjonctif (TC) : peut être lâche, dense, réticulaire ou adipeux. Tissu de soutien : cartilage et os.

3. Tissus musculaire

4. Tissus nerveux

5. tissus sanguins

6. tissus endocrine

7. tissus exocrine

Un organe est formé de différents types de tissus :
– le parenchyme : composé des cellules responsables de la fonction propre de l’organe ;
– le stroma ou compartiment interstitiel (du latin interstitium, compartiment intermédiaire) : forme l’ossature de l’organe, il contient du tissu conjonctif (TC), plus rarement du tissu épithélial et des cellules musculaires, ainsi que des vaisseaux et des nerfs.

L’espace intercellulaire est rempli d’une substance intercellulaire ou matrice extracellulaire→ échange de substances entre le sang et les cellules, fonction mécanique

https://www.elsevier.com/fr-fr/connect/concours-paramedicaux/les-differents-tissus-de-lorganisme

? dessinez les différentes cellules pour décrire leur particularité # spécialisation # spécialité => structures et fonctions

réaliser un tableau de comparaison entre peaux

peau végétale :

tissus	Cuticule	Epiderme		Parenchyme
cellules	0	Cellules épidermiques	stomates	Cellules chlorophylliennes
organites	0			chloroplaste
molécules	cires			chlorophylle
FONCTIONS	IMPERMÉABILITÉ	PROTECTION	ÉCHANGES GAZEUX	PHOTOSYNTHÈSE

peau humaine :

tissus	Épiderme		Derme
cellules	Kératinocytes	Mélanocytes	Fibroblastes
organites		Mélanosomes + mitochondrie	Réticulum endoplasmique
molécules	Kératine	Mélanine	Collagène & élastine
FONCTIONS	IMPERMÉABILITÉ & PROTECTION	PROTECTION UV	RÉSISTANCE & ÉLASTICITÉ

Pancréas humain

Tissus	ilôt de Langherhans Endocrine	acinus Exocrine
cellules	cell A&B	Acineuse = glandulaire
organites	vésicules	vésicules
molécules	Hormones (glucagon & insuline)	Enzymes
fonctions	RÉGULATION GLYCÉMIE	DIGESTION

spécialisation cellulaire,

Les cellules spécialisées ont une fonction particulière dans l’organisme, en lien avec leur organisation

Toutes les cellules d’un organisme sont issues d’une cellule unique à l’origine de cet organisme

Elles possèdent toutes initialement la même information génétique cependant, les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de l’ADN.

évaluation

video 3'51 https://youtu.be/nvJFI3ChOUU : Facts of Evolution (Chapter 7): Molecular EvolutionThe Molecules Of Life.

Text : The Revolution in the Biomedical World : https://www.imedpub.com/articles/metagenomics-the-revolution-in-the-biomedical-world.php?aid=21391

evaluation : https://quizizz.com/admin/quiz/5c9d5baab2e4c6001afc0f9f/biomolecules

correction

1.2 - ordonated structures : cristals

salt crystal

video 6'22: https://youtu.be/euAxX4yGEKs?si=ZosasylAYDR12aK0 Chemistry of Salt (NaCl)

This NBC News Learn video explains and illustrates the molecular structure of sodium chloride (NaCl) crystals; the structure and symmetry of crystal lattices; and why one crystalline solid, salt, melts another, ice.

text : https://seasalt.com/salt-101/about-salt What is Salt?

photos : https://www.cellsalive.com/crystals.htm Landscapes of Polarization Microscopy

When oriented molecules such as crystalline chemicals are placed between two polarizing filters, the crystals exhibit amazing colored landscapes or subtle patterns. Shown approximately 10 to 50 times actual size, the chemicals on this page were photographed between "crossed" polarizing filters.

Dédé, le cochon de la Française des Jeux

2,2,1/ Production de matière organique par Photosynthèse

2/ Chloroplastes, organites photosynthétiques

Organite, chloroplaste, thylakoïde [thylakos : poche], granum [latin granum (« grain »)], stroma [grec στρῶµα strôma, génitif στρώµατος strốmatos ce que l'on étend, latin strōma couverture], enveloppe

Chloroplaste

3/ Expériences historiques sur la photosynthèse

Étudier des expériences historiques sur la photosynthèse

• 1932 Emerson et Arnold : existence de deux types de réactions

• 1937 Hill : la libération de O₂ nécessite un accepteur d’électrons

• 1941 Ruben et Kamen : origine de l'oxygène

• 1952-1959 Calvin et Benson : nature des composés carbonés formés

6CO₂ + 6H₂O + ENERGIE → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

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

phase photochimique puis phase biochimique :

Oxydation de l'eau : 2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e^-

Réduction du carbone : CO₂ + 4 H⁺ + 4 e^- → (CH₂O) + H₂O

photolyse de l’eau,

réduction du CO₂,

Les parties aériennes de la plante sont les lieux de production de matière organique par photosynthèse.

Captée par les pigments chlorophylliens au niveau du chloroplaste, l’énergie lumineuse est convertie en énergie chimique par la photolyse de l’eau, avec libération d’O₂ et réduction du CO₂ aboutissant à la production de glucose et d’autres sucres solubles.

1.2 - Des édifices ordonnés : les cristaux

2/ Deux types de roches magmatiques

Il existe 3 types de roches : magmatiques, métamorphiques, sédimentaires

Logiciel de mod 3D en ligne : http://www.librairiedemolecules.education.fr/outils/minusc/app/minusc.htm

modélisation structures moléculaires minérales par Merkel : http://www.le.ac.uk/eg/spg3/atomic.html bn

modélisation des formes cristallines: http://webmineral.com/crystall.shtml

glaucophane : http://webmineral.com/jmol/structure.php?id=Glaucophane

calcite : http://webmineral.com/jmol/structure.php?id=Calcite

librairie de molécules :

quartz : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=242

aragonite : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=246

feldspath : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=245

olivine : http://www.librairiedemolecules.education.fr/molecule.php?idmol=244

atlas de cristallologie : http://www.mineralogie.org/base-de-donnees-p1-2.htm

cristallisation vanilline : https://youtu.be/n85JCOeSXEY

roches cristallines = ignées = plutoniques : refroidissment lent, structure ordonnée => texture grenue

roches amorphes = volcaniques : refroidissement rapide, verre + cristaux => texture microlithique

Mettre en relation la structure amorphe ou cristalline d’une roche et les conditions de son refroidissement

Distinguer, en termes d’échelle et d’organisation spatiale, maille, cristal, minéral, roche. Les identifier sur un échantillon ou une image.

structure cristalline / amorphe

Une structure cristalline est définie par une maille élémentaire répétée périodiquement. Un type cristallin est défini par la forme géométrique de la maille, la nature et la position dans cette maille des entités qui le constituent.

Un composé de formule chimique donnée peut cristalliser sous différents types de structures qui ont des propriétés macroscopiques différentes. Ainsi les minéraux se caractérisent par leur composition chimique et leur organisation cristalline.

Une roche est formée de l’association de cristaux d’un même minéral ou de plusieurs minéraux. Des structures cristallines existent aussi dans les organismes biologiques (coquille, squelette, calcul rénal, etc.). Dans le cas des solides amorphes, l’empilement d’entités se fait sans ordre géométrique. C’est le cas du verre. Les roches volcaniques contiennent du verre, issu de la solidification très rapide d’une lave.

Des scientifiques énoncent une nouvelle "loi de la nature" qui englobe le vivant, les planètes et les étoiles

Selon une équipe composée de scientifiques et de philosophes, la théorie de l'évolution formulée par Charles Darwin au 19e siècle n'est qu'un "cas particulier" d'une loi de la nature qui engloberait le vivant mais aussi les minéraux, les planètes et les étoiles. Attention, débats en perspective !

NASTASIA MICHAELS Publié le 16/10/2023 à 21h00 - Mis à jour le 17/10/2023

https://www.geo.fr/environnement/scientifiques-philosophes-enoncent-nouvelle-loi-nature-qui-englobe-vivant-planetes-etoiles-mineraux-augmentation-information-fonctionnelle-217117

1/ Pigments capteurs de lumière

Réaliser une chromatographie de pigments végétaux. + un densité optique d'une solution de Chlorophylle

chlorophylle b, a [chloro : vert], xanthophylle [xanthos : jaune], carotène, anthocyanes [cyano : bleu]

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese/exp22.html

spectres d’absorption et d’action des pigments :

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese/exp233.html

schéma ExAO

pigments chlorophylliens

1,1,1/ la cellule, unité structurale et fonctionnelle du vivant

correc DS/ Cellules spécialisées

3/ Electronographies

Observer et analyser des images de microscopie électronique.

ultrastructure cellulaire

1 mm = 1 000 µm = 1 000 000 nm : http://www.cellsalive.com/howbig.htm

mitochondries : https://bio.m2osw.com/gcartable/mitochondrie.htm

chloroplastes : http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:Plast.JPG

organites cellulaires : http://tristan.ferroir.fr/wp-content/The_illuminated_cell.jpg

cellule végétale, animale : http://www.cellsalive.com/cells/cell_model.htm

unicellulaires / pluricellulaires

organite, chloroplaste, mitochondrie

eucaryote ou procaryote

Chez les organismes unicellulaires, toutes les fonctions sont assurées par une seule cellule. Chez les organismes pluricellulaires, les organes sont constitués de cellules spécialisées formant des tissus, et assurant des fonctions particulières.

4/ Analyse moléculaire

des molécules invisibles au microscope entourent les cellules :

collagène : https://libmol.org/ autour des cellules animales

cellulose : https://libmol.org/?libmol=118 autour de cellules végétales

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

matrice extracellulaire ou paroi

La matrice extracellulaire est constituée de différentes molécules qui, dans leur grande majorité, permettent l’adhérence cellulaire.

Comment un tissus peut-il être spécialisé dans une fonction particulière ?

1,1,2/ la spécialisation cellulaire témoigne de son héritabilité

1/ un tissus spécialisé au microscope

cells

video 6'49 :https://www.khanacademy.org/science/high-school-biology/hs-cells/hs-prokaryotes-and-eukaryotes/v/prokaryotic-and-eukaryotic-cells

Prokaryotic and eukaryotic cells : Eukaryotic cells contain membrane-bound organelles (such as the nucleus and mitochondria), while prokaryotic cells do not. DNA in eukaryotic cells is found inside the nucleus, while DNA in prokaryotic cells is located in the cytoplasm. Eukaryotic cells are generally larger and more complex than prokaryotic cells. Eukaryotic organisms include animals, plants, fungi, and paramecia. Prokaryotic organisms include bacteria and archaea.

HowBig? : https://www.cellsalive.com/howbig_js.htm

Cell models : https://www.cellsalive.com/cells/cell_model_js.htm