Thème 1, chapitre 1 : Qu’est-ce que le vivant ?

1. Thème 1, chapitre 1 : Qu’est-ce que le vivant ? Introduction : Qu’est-ce qui différencie une roche (ex : granite), de n’importe quel être vivant ? Hypothèse(s) : Démarche pour les tester ? En sciences, on définit un élément par ce qu’il possède, étudions donc les caractères de la matière vivante et de la matière inerte à différentes échelles.

2. I – Comparaison des êtres vivants et de la matière inerte à l’échelle de l’organisme A ) Travail de recherche TP : Etude de la biodiversité à Paris La biodiversité est l’ensemble des différentes formes vivantes actuelles et passées de la Terre. Discrète, la biodiversité est pourtant bien présente à Paris ! Il existe de nombreux milieux différents : les bois, les parcs, les jardins, les berges de la Seine, les canaux, les mares, les plans d’eau, les cimetières, les terrains vagues, les interstices des pavés, les immeubles, les murs, les écorces d’arbre.

3. 1 ) Dans la cours d’entrée du lycée, déterminer les différents milieux observés et l’ensemble des êtres vivants rencontrés dans chaque milieu. Comparer les différentes formes de vivant rencontrés avec de la matière inerte (roche). 2 ) Comparer la morphologie des différents élèves de la classe. 3 ) Question 3 p 92 4 ) Peut-on définir le vivant à partir de cette étude ? Justifier.

4. TP : comparaison du plan d’organisation des vertébrés. 1 ) Complète le tableau ci-dessous en indiquant la présence ou l’absence du caractère grâce : - à la dissection de la souris http://slis.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/applic/dissect/dissect.htm - aux documents p 94, 95 pour la carpe, le lapin et le bar et 106 pour la grenouille. définitions : Un axe de polarité est un axe virtuel le long duquel on observe une succession d’organes différents montrant une absence de symétrie. Un axe de symétrie est un axe qui sépare en deux parties symétriques, identiques un élément.

5. Points communs Tableau des caractères d’espèces appartenant au groupe des vertébrés. présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence présence absence présence absence présence absence absence présence absence absence présence absence présence absence absence

6. B ) Connaissances à retenir sur les spécificités des êtres vivants à l’échelle de l’organisme 1 ) Pas de points communs à tous les êtres vivants à l’échelle de l’organisme On observe une très grande diversité : - des écosystèmes - des espèces - des individus au sein de chaque espèce. L’ensemble de ces diversités (des écosystèmes, des espèces, des individus au sein d’une espèce) est appelé la biodiversité. Vocabulaire Un écosystèmeest un ensemble constitué par un milieu et les êtres vivants qui l’habitent. Une espèce(définition à l’échelle de l’organisme) : ensemble d’êtres vivants qui engendrent une descendance fertile.

7. L’état actuel de la biodiversité correspond à une étape de l’histoire du monde vivant : les espèces actuelles représentent une infime partie du total des espèces ayant existé depuis les débuts de la vie. Ainsi, on n’observe pas de caractères communs à tous les êtres vivants à l’échelle de l’organisme, ce n’est donc à cette échelle que l’on peut les distinguer de la matière inerte.

8. 2 ) Un même plan d’organisation des vertébrés Si on se place toujours à l’échelle de l’organisme, mais dans un groupe restreint d’êtres vivants comprenant plusieurs espèces, des ressemblances du plan d’organisation existent comme par exemple chez les vertébrés ce qui suggère que toutes ces espèces partagent un ancêtre commun possédant ce plan d’organisation. Les caractères anatomiques communs aux vertébrés sont par exemple le squelette osseux, la présence de vertèbres et l’existence de 3 axes : • Antéro-postérieur allant de l’avant (la tête) à l’arrière (l’anus) • Dorso ventral allant du dos vers le ventre • Droite gauche allant de la droite de l’animal vers sa gauche.

9. Le groupe des vertébrés présente : - un axe de symétrieexterne antéro-postérieur - 3 axes de polarité c’est à dire des axes le long desquels on observe une succession d’organes différents montrant une absence de symétrie qui sont : l’axe de polarité droite gauche, l’axe de polarité dorso-ventral, l’axe de polarité antéro-postérieur.

10. II – Comparaison des êtres vivants et de la matière inerte à l’échelle microscopique.A ) Travail de rechercheTP : Etude comparative de la structure microscopique de la matière vivante et de la matière inerteQuestion: D’après l’ensemble de ces documents, expliquer ce qui caractérise le vivant au niveau microscopique. (voir fiche méthode : étude d’un corpus de document)

11. Document 1 : Protocole expérimental pour observer au microscope optique un végétal : l’élodée 1 ) À l’aide d’une pince fine, prélever une feuille d’élodée. 2 ) Déposer la feuille bien à plat sur une lame et bien l’étaler afin qu’elle soit la plus fine possible. 3 ) Déposer par-dessus une goutte d’eau. 4 ) Recouvrir la feuille d’une lamelle sans laisser de bulles d’air. 5 ) Observer au microscope optique au grossissement le plus approprié pour voir une cellule. 6 ) Sur le verso de cette feuille, réaliser le dessin d’observation d’une cellule de feuille d’élodée au microscope (NB : les éléments ronds et verts dans la cellule sont des chloroplastes).

12. cytoplasme Membrane plasmique paroi chloroplaste Noyau Une feuille d’élodée est constituée de cellules. Schéma d’une cellule d’élodée observée au microscope x400

13. Granite observé au microscope optique Plagioclase (minéral) Biotite (minéral) Quartz (minéral) Orthose (minéral) Document 2 : Observation microscopique d’un granite Un granite est constitué de minéraux.

14. Doc b p 40 L’être humain est composé de cellules avec une membrane plasmique, un cytoplasme contenant un noyau délimité par une enveloppe nucléaire et des mitochondries

15. Les végétaux sont composés de cellules avec une membrane plasmique et une paroi, un cytoplasme contenant un noyau délimité par une enveloppe nucléaire, des mitochondries, des chloroplastes et une vacuole

16. La levure est composée d’une cellule avec une membrane plasmique et une paroi, un cytoplasme contenant un noyau, des mitochondries, et une vacuole

17. Les bactéries sont composées d’une cellule avec une membrane plasmique et une paroi, un cytoplasme contenant un chromosome.

18. Synthèse Les êtres vivants sont tous composés d’au moins une cellule. Les cellules de tous les êtres vivants ont en commun membrane plasmique qui les délimite, un cytoplasme contenant au moins un chromosome (libre ou non). Le granite, matière inerte est composé de minéraux. Un être vivant est donc caractérisé par la présence d’au moins une cellule avec au moins une membrane plasmique, un cytoplasme et un chromosome.

19. B ) Connaissances à retenir sur les spécificités des êtres vivants à l’échelle microscopique. Tous les êtres vivants sont constitués de cellules ce qui n’est jamais le cas de la matière inerte. 1 ) Points communs à toutes les cellules des êtres-vivants  Une cellule, quel que soit l’être vivant auquel elle appartient, est un espace limité par une membrane plasmique séparant le milieu intérieur (appelé aussi milieu intra-cellulaire ou cytoplasme), du milieu extérieur (appelé aussi extra-cellulaire). Le cytoplasme contient toujours au moins un chromosome. L’épaisseur de la membrane est d’une dizaine de nanomètre (nm = 10-9m).

20. 2 ) Les différences entre les cellules des êtres vivants Bien que toutes les cellules de tous les êtres vivants aient un ensemble de points communs, on observe, comme à l’échelle de l’organisme, une diversité des cellules. On distingue ainsi 2 types de cellules : - Les cellules procaryotes (pro : avant caryon :noyau) dont le(s) chromosome(s) est/sont libres dans le cytoplasme et dont la taille varie de 1 à 10 µm. - Les cellules eucaryotes (eu :vrai caryon :noyau) qui contiennent des organites dans leur cytoplasme (ex : le noyau dans lequel se trouve le(s) chromosome(s)). La taille des cellules eucaryotes varie de 10 à 100 µm, celle des organites de 1 à 10 µm.

21. Schéma de la structure des cellules eucaryote procaryote ADN Membrane plasmique cytoplasme organites

22. Vocabulaire : • Un organite est un espace délimité par une membrane, se trouvant dans le cytoplasme d’une cellule et qui est spécialisé dans une fonction. • Pour vendredi 9 décembre : • Apprendre les connaissances à retenir du chapitre 1, thème1. • question 1 de l’ex 10 p 59 : cellule

23. III – Comparaison des êtres vivants et de la matière inerte à l’échelle moléculaireA ) Travail de rechercheTP : Étude comparative de la composition chimique de la matière vivante et de la matière inerte1 ) Étude de la composition en molécule d’eau (H2O).On a pesé des feuilles de salades et un morceau de granite puis on les a mis à l’étuve à 80°C pendant 3 jours. (NB : L’étuve permet de déshydrater= enlever l’eau).

24. a ) Noter les masses pesées avant l’étuve dans le tableau ci-dessous. b ) Peser les feuilles de salade et le morceau de granite après les 3 jours à l’étuve et compléter le tableau ci-dessous.

25. c) Interpréter ces résultats. On constate que les masses de la salade, du poisson et de la viande de bœuf diminuent de ..à..g pour la salade, 340 à 69g pour le poisson, 250 à 88g pour la viande de bœuf . Le seul changement dans le protocole est le passage à l’étuve entraînant la deshydration. On déduit que c’est la deshydration qui a entraîné la perte de masse : ces êtres-vivants contiennent donc beaucoup d’eau. À l’inverse, on constate que la masse du basalte (24g), celle du calcaire (30g) et celle du granite (..g) restent stable alors qu’on a changé le protocole avec passage à l’étuve. On déduit que la déshydration n’a aucune influence sur la masse des roches qui ne contiennent donc pas d’eau.

26. 2 ) Étude de la structure de l’ADN • a ) D’après le document 1 p 70, quelle est la structure de l’ADN ? • - Enchaînement de molécules répétitives : les nucléotides. • 4 nucléotides possibles : A, T, C et G • Chez homme • - Nombre A (30,9)≈T(29,4) • - Nombre C (19,8)≈G(19,9) • Idem chez levure, blé et bactérie. • Donc dans ADN nombre A=T et C=G • Par contre nombre A chez homme (30,9)≠bactérie(24,7). Idem levure, blé. • Donc le choix des nucléotides dans l’ADN varie d’un être vivant à l’autre.

27. Doc p 71 2 chaînes enroulées en hélice T (violet) toujours en face de A (bleu) C (jaune) toujours en face G (rouge). Succession ≠ entre espèce

28. B ) Connaissances à retenir sur les molécules des êtres vivants La molécule d’eau existe dans le monde inerte mais en proportions variables et souvent faibles. Par contre, les êtres vivants se caractérisent tous par leur richesse en eau.

29. B ) Connaissances à retenir sur les molécules des êtres vivants Schéma de la structure de l’ADN Par ailleurs, on trouve dans le vivant un certain nombre de molécules spécifiques, dont la molécule d’A.D.N. L’A.D.N. est constitué de 2 chaînes enroulées en hélice : on parle de double hélice. Chaque chaîne est l’association de molécules répétitives appelées nucléotides. Il existe 4 nucléotides : l’adénine (A), la thymine (T), la guanine (G) et la cytosine (C).

30. Schéma de la structure de l’ADN • L’ordre dans lequel les nucléotides s’enchaînent s’appelle une séquence de nucléotide. • Elle varie d’un être vivant à un autre. • Par contre, les nucléotides des 2 chaînes sont toujours disposés par paires, quel que soit l’être vivant : • une adénine (A) d’une chaîne est toujours en face d’une thymine (T) de l’autre chaîne et vice versa. • une guanine (G) d’une chaîne est toujours en face d’une cytosine (C) de l’autre chaîne et vice versa.

31. Pour vendredi 16 décembre : - Évaluation sur la pratique et l’analyse d’expérience (type composition en molécule d’eau). - Apprendre les connaissances à retenir du chapitre 1 thème 1. - Ex 7 p 83

32. Ex 7 p 83 1 ) Connaissances : en face de A il y a T et vice versa, en face de C il y a G et vice versa. …AGGTTCGCCTAAGCTCGTA…initial …TCCAAGCGGATTCGAGCAT…complémentaire 2 ) 1,5 1 1 1 1,7 1 1 1,2 1 1,1 1 1 A = T A,T≠C,G C=G

33. 2 ) Toujours en face d’un A un T et vice versa, de même pour C et G : il y a donc toujours le même nombre de A et T et de C et G ce qui explique que le rapport A/T ou C/G soit toujours égal à 1. Par contre, il n’y a aucune règle particulière qui lie A ou T avec C ou G ce qui explique que le rapport (A+T) / (C+G) varie d’une espèce à l’autre et montre que selon les espèces la séquence de l’ADN varie.

34. IV – Comparaison des êtres vivants et de la matière inerte à l’échelle des éléments chimiques. A ) Travail de recherche Voir TP : Étude comparative de la composition chimique de la matière vivante et de la matière inerte

35. La carbonisation met en évidence la présence de carbone : • - Peser les éléments à tester. • - Les chauffer successivement, pendant le même temps, sur un réchaud, en le tenant avec des pinces en bois • - Peser de nouveau les éléments à tester après le chauffage • Si les éléments testés contiennent du carbone, ils deviennent noir, du gaz s’échappe (CO2) et la masse diminue donc. • 1 ) Tester la présence de carbone dans la salade et le granite. • 2 ) Présenter les résultats sous forme de tableau • 3 ) Interpréter ces résultats.

36. B ) Étude de l’abondance relative des éléments chimiques. 4 ) Comparer la composition chimique de la matière inerte et de la matière vivante. inerte vivant

37. C ) Conclusion 5) D’après cette étude, proposer une définition du vivant à l’échelle des éléments chimiques. B ) Connaissances à retenir sur la composition chimique des êtres vivants Les êtres vivants sont constitués d’éléments chimiques disponibles sur le globe terrestre et qui existent tous dans la matière inerte : ce n’est donc pas la nature des éléments chimiques qui composent ces 2 matières qui les différencie. Par contre, leurs proportions sont différentes dans le monde inerte et dans le monde vivant : ainsi les êtres-vivants se caractérisent par leur richesse en carbone.

38. BILAN DU CHAPITRE : • Tous les êtres vivants sont ainsi caractérisés par : • les mêmes proportions d’éléments chimiques : riches en carbone (voir ci-dessus) • présence de molécules en forte proportion (eau) ou spécifiques (ADN) (voir III) • présence d’une cellule (membrane plasmique, cytoplasme, chromosome).(voir II) • Pour les vertébrés, présence en plus d’un même plan d’organisation. (voir IV) • Ces points communs chimique, moléculaire et cellulaire et parfois même à l’échelle de l’organisme sont des indices de la parenté des êtres-vivants : ils sont tous issus d’un ancêtre commun.

39. Pour vendredi 6 janvier : - Apprendre les connaissances du chapitre 1 thème 1. - p 55 , dans restituer ses connaissances : exercice 3 sans tenir compte du nombre de ligne. Pour vendredi 13 janvier Évaluation de connaissances sur le chapitre 1 thème 1. BONNES VACANCES !