1. 2. 3. 4. 5. 6. Constituants de la matière vivante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Organes, appareils, fonctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Ultrastructure de la cellule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Cellule : membrane cytoplasmique, échanges membranaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Supports de l’information génétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Cycle cellulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Mémo 1 TD 7. TD 8. TD 9. ............................................................................. 17 Anomalies du fonctionnement cellulaire, tumeurs bénignes, tumeurs malignes . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Hérédité et maladies génétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Différents tissus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Mémo 2 ............................................................................. 25 La peau et ses fonctions TD 10. TD 11. TD 12. ............................................ 27 29 31 ............................................................................. 33 Structure de la peau Fonctions de la peau .................................................................... .................................................................... Altérations de la peau : plaies, brûlures, escarres Mémo 3 Fonction de relation : le système nerveux TD 13. TD 14. TD 15. Organisation générale du système nerveux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Tissu nerveux : neurone, nerf, propriétés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Synapses, neurotransmetteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Mémo 4 TD 16. TD 17. TD 18. 41 Fonctions du système nerveux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Activité réflexe, activité volontaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Sommeil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Mémo 5 TD 19. TD 20. TD 21. ............................................................................. ............................................................................. 49 Vision : anatomie, formation de l’image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Audition : anatomie, rôles de l’oreille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Altérations de la vision et de l’audition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Mémo 6 ............................................................................. 57 Fonction de relation : le système locomoteur TD TD TD TD 22. 23. 24. 25. TD 26. TD 27. TD 28. Squelette : anatomie, différents types d’os . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Os : structure, tissu osseux, croissance osseuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fractures, déformations osseuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Articulations : différents types, pathologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 61 63 65 Mémo 7 67 ............................................................................. Muscles : anatomie, fibre musculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Muscles : propriétés, travail musculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Étude du mouvement et de la marche, fatigue musculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Mémo 8 ............................................................................. 75 Fonction de nutrition : le système cardiovasculaire TD 29. TD 30. TD 31. Cœur et vaisseaux : anatomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Contraction cardiaque, circulation sanguine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Maladies cardiovasculaires, athérosclérose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Mémo 9 TD 32. TD 33. TD 34. ............................................................................. 83 Sang : composition, rôle des différents éléments figurés, groupes sanguins . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Lymphe : circulation lymphatique, comparaison sang/lymphe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Hémorragies, hémostases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Mémo 10 ............................................................................. 91 u sommaire TD TD TD TD TD TD $ Organisation générale de l’être humain u sommaire $ Fonction de nutrition : l’appareil urinaire TD 35. TD 36. TD 37. Anatomie de l’appareil urinaire et des reins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Rôle des reins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Incontinences et infections urinaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Mémo 11 ............................................................................. 99 Fonction de nutrition : l’appareil respiratoire TD 38. TD 39. TD 40. Appareil respiratoire : anatomie, mécanique ventilatoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Appareil respiratoire : échanges gazeux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Appareil respiratoire : hygiène, dysfonctionnements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Mémo 12 ........................................................................... 107 Fonction de reproduction TD TD TD TD TD TD TD TD 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. Appareil génital masculin : anatomie, physiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Appareil génital féminin : anatomie, physiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Appareil génital féminin : cycle menstruel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Méiose, gamètes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 111 113 115 Mémo 13 117 ........................................................................... 119 121 123 125 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Appareil génital féminin : premières étapes de la gestation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contraception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stérilité, aide médicale à la procréation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Infections sexuellement transmissibles (IST) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mémo 14 Maintien de l’intégrité de l’organisme TD 49. TD 50. Régulation de la glycémie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Système endocrinien et milieu intérieur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 TD 51. TD 52. TD 53. Immunité non spécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Immunité spécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Vaccins, sérums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Mémo 15 Mémo 16 ........................................................................... ........................................................................... 133 141 Pharmacologie TD 54. TD 55. Médicament : définition, composition, voie d'administration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Médicament : formes galéniques, devenir du médicament, toxicité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Mémo 17 ........................................................................... 147 Fiches relations , , , , , , , , , Organisation générale du corps humain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La peau et ses fonctions : le système tégumentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fonction de relation : le système nerveux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fonction de relation : le système locomoteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fonction de nutrition : le système cardiovasculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fonction de nutrition : l’appareil urinaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fonction de nutrition : l’appareil respiratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fonction de reproduction : le système génital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Maintien de l’intégrité de l’organisme : les systèmes endocrinien et immunitaire . . . . . . . . . . . . Lexique préfixes / suffixes ..................................................... 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 Constituants de la matière vivante Objectifs 1. Énoncer les principaux rôles de l’eau dans l’organisme ou biomolécules 3. Classer les éléments minéraux Activité 1 TD 1 1 ,mémo ORGANISATION GÉNÉRALE DU CORPS HUMAIN 2. Identifier les principales substances organiques L’eau dans l’organisme > Lire le document 1 et cocher les affirmations exactes. Affirmations Exactes u Il faut attendre d’avoir soif pour boire. u Le corps humain est incapable de stocker de l’eau. u L’eau facilite l’élimination des déchets métaboliques. u Les réactions chimiques qui ont lieu dans le corps humain ne nécessitent pas d’eau. u Il faut boire moins de deux litres d’eau par jour dans des conditions normales de vie. u Les cellules sont pauvres en eau. u L’eau représente à peu près les deux tiers du corps d’un adulte. u Plus une personne est de forte corpulence, plus son organisme contient de l’eau. u L’inspiration permet au corps d’éliminer de l’eau. u L’eau joue un rôle dans l’homéothermie. u Plus il fait chaud, moins le corps perd de l’eau. Document 1 L’eau dans le corps humain L’eau est le principal constituant du corps humain. La quantité moyenne d’eau contenue dans un organisme adulte est de 65 %, ce qui correspond à environ 45 litres d’eau pour une personne de 70 kg. La teneur totale en eau du corps humain dépend de plusieurs facteurs. Elle est fonction de la corpulence : plus une personne est maigre, plus la proportion d’eau de son organisme est importante. Elle dépend également de l’âge : elle diminue avec les années, car plus les tissus vieillissent, plus ils se déshydratent, l’eau étant remplacée par de la graisse […]. Le corps humain ne peut pas stocker l’eau. En effet, l’organisme élimine en permanence de l’eau via les excrétions (principalement l’urine), la respiration (au moment de l’expiration), et surtout la transpiration. Les quantités d’eau ainsi perdues varient en fonction des conditions atmosphériques et des activités : plus la chaleur et/ou l’activité physique sont importantes, plus la transpiration est abondante. L’homme doit donc, chaque jour, subvenir à ses besoins en eau, en buvant et en mangeant car les aliments en contiennent beaucoup. La respiration apporte également de l’eau mais pour une faible part. Pour maintenir l’organisme en bonne santé, les pertes en eau doivent toujours être compensées par les apports. La soif est d’ailleurs un mécanisme par lequel l’organisme avertit qu’il est en état de déshydratation, et c’est pourquoi il n’est pas bon d’attendre d’avoir soif pour boire. La quantité globale d’eau nécessaire à un adulte de taille moyenne, vivant en région tempérée et ne fournissant pas d’effort physique particulier, est d’environ 2,5 litres par jour […]. La plus grande part de toute l’eau de l’organisme siège à l’intérieur des cellules. Une autre partie occupe l’espace intercellulaire, servant de réserve aux cellules et aux vaisseaux sanguins. […]. En plus d’être le constituant essentiel des cellules, l’eau remplit plusieurs fonctions : – elle participe aux nombreuses réactions chimiques dont le corps humain est le siège ; – elle assure le transit d’un certain nombre de substances dissoutes indispensables aux cellules ; – elle permet l’élimination des déchets métaboliques ; – elle aide au maintien d’une température constante à l’intérieur du corps […]. www.cnrs.fr/saga.htm Dossiers scientifiques Sagascience, « L’eau douce, une ressource précieuse » in L’eau dans l’organisme. 5 Activité 2 Les substances organiques dans l’organisme 2 . 1 En utilisant la liste ci-après, indiquer dans le tableau les noms qui correspondent aux définitions : lipides, glucides, acides nucléiques, vitamines, protéines. Nom Définition u Substances organiques contenant du carbone, nécessaires à la croissance et au bon fonctionnement de l’organisme qui les fabrique en quantité insuffisante pour subvenir à ses besoins. L’alimentation doit compléter cet apport pour éviter les carences. u Substances organiques appelées sucres, composées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. Le glucose en est le principal substrat énergétique utilisable par le corps humain. u Substances composées de carbone, d’hydrogène et d’oxygène et qui contiennent des acides gras. Elles jouent un rôle énergétique dans l’organisme et un rôle structural au niveau des membranes des cellules. u Constituants essentiels des organismes vivants qui contiennent du carbone, de l’hydrogène, de l’oxygène et de l’azote. Ce sont de très longues chaînes d’acides aminés qui sont essentielles à toutes les cellules du corps humain. u Molécules (ADN et ARN) constituées par l’assemblage d’acide phosphorique, de sucres et de bases azotées (nucléotides). Elles dirigent la synthèse des protéines. 2.2 Indiquer l’élément commun à chacune de ces substances organiques. Activité 3 Les substances minérales dans l’organisme > À partir des documents 2 et 3, classer dans le tableau ci-dessous les éléments chimiques du corps d’un adulte. Les substances minérales dans l’organisme Macroéléments Oligoéléments Document 2 La composition en éléments chimiques du corps d’un adulte Éléments Calcium Potassium Magnésium Fluor Iode Soufre Symbole Ca K Mg F I S Masse (g) 1 050 245 35 6,3 0,05 210 Éléments Sodium Fer Phosphore Cuivre Sélénium Chlore Symbole Na Fe P Cu Se Cl Masse (g) 105 3 700 0,1 Traces 105 Biologie humaine SMS, Éditions Foucher, 2004. 6 Document 3 Définitions Les macroéléments sont des éléments présents en relative abondance dans le corps humain (plus de 95 % de la masse de l’organisme). Les oligoéléments sont des éléments présents en très faible quantité ou à l’état de traces (moins de 0,5 % de la masse de l’organisme) dans le corps humain. TD Organes, appareils, fonctions 2 1 ,mémo ORGANISATION GÉNÉRALE DU CORPS HUMAIN Objectifs 1. Repérer les différentes régions corporelles 2. Identifier les différents plans de coupe d’un schéma 3. Déterminer les niveaux d’organisation du corps humain Activité 1 Les régions corporelles > Compléter les schémas avec les mots doigts, cuisse, genou, aisselle, cou, jambe, gros orteil, cheville, mollet, abdomen, dos, épaule, nuque, talon, coude, tempe, thorax, bras, avant-bras, poignet. Face Pommette Hanche Lombes Aine Dos de la main Paume de la main Creux poplité Cou-de-pied Orteils Plante du pied Activité 2 L’orientation anatomique > Identifier les trois plans du document 1 en vous aidant du document 2. 1. Document 1 La représentation des plans corporels Axe du corps 1 2. 3. Haut (supérieur) 3 Document 2 Les définitions des plans corporels Plan transverse : il divise le corps en deux parties supérieure et inférieure. Plan sagittal : il divise le corps en deux parties droite et gauche. Il est dit médian s’il coupe le corps en deux parties égales. Plan frontal : il divise le corps en deux parties, antérieure et postérieure. Arrière (postérieur) Bas (inférieur) 2 Avant (antérieur) 7 Activité 3 3. 1 Les niveaux d’organisation du corps humain Relier par une flèche chaque appareil ou système au groupe d’organes qui lui correspond. Appareil ou système 3. 2 – en – en – en – en Organes Système locomoteur ● ● Reins, uretère, vessie, urètre Système nerveux ● ● Pancréas, glande thyroïde, hypophyse Appareil circulatoire ● ● Rate, thymus, ganglions lymphatiques Appareil digestif ● ● Ovaires, utérus, testicules, pénis Appareil urinaire ● ● Os, articulations, muscles Appareil respiratoire ● ● Cœur, artères, veines Appareil génital ● ● Cerveau, cervelet, moelle épinière Système endocrinien ● ● Estomac, œsophage, intestin grêle, anus Système immunitaire ● ● Pharynx, poumons, trachée Souligner, dans la liste des appareils ou systèmes ci-dessus : rouge, ceux assurant la fonction de relation avec le milieu extérieur ; vert, ceux assurant la fonction de nutrition ; bleu, ceux assurant la fonction de reproduction ; noir, ceux assurant le maintien de l’intégrité de l’organisme. 3. 3 Replacer, en vous aidant du document 3, les mots organes, appareils ou systèmes, tissus, et cellules dans un ordre logique sur le schéma des niveaux d’organisation du corps humain. Niveaux d’organisation du corps humain Fonctions Molécules Relation Nutrition Reproduction Maintien de l’intégrité de l’organisme Des molécules aux grandes fonctions de l’organisme Document 3 Définitions Organe : structure anatomique du corps humain constituée de plusieurs tissus et exerçant une fonction déterminée. Appareil ou système : ensemble des organes concourant à la réalisation d’une même fonction. 8 Tissu : ensemble de cellules différenciées en vue de la même fonction et disposées à cet effet selon un certain ordre. Cellule : unité structurelle et fonctionnelle des êtres vivants. TD Ultrastructure de la cellule 3 Objectifs 1. Représenter schématiquement l’ultrastructure cellulaire cellulaires et du noyau Activité 1 1 ,mémo ORGANISATION GÉNÉRALE DU CORPS HUMAIN 2. Indiquer le rôle des différents organites La cellule et ses organites 1. 1 Colorier sur le schéma, après lecture du document 1, la membrane cytoplasmique en rouge, le noyau en jaune, le cytoplasme en bleu. Schéma d’une cellule animale 1. 2 Préciser le rôle de ces éléments cellulaires. • • • Document 1 Nos cellules Variées dans leur forme et leur taille, les cellules de notre organisme présentent toutes une constitution identique : – une membrane cytoplasmique, qui délimite et protège la cellule ; sa structure permet des échanges entre les milieux intra et extracellulaires ; – un cytoplasme, sorte de gelée visqueuse qui contient les organites cellulaires permettant le travail cellulaire ainsi que des substances indispensables à la vie de la cellule ; – un noyau, délimité par la membrane nucléaire, qui contrôle l’activité cellulaire. Il contient l’information génétique transmise de génération en génération et qui permet la synthèse des protéines. Document 2 Une cellule animale Noyau Membrane nucléaire Nucléoplasme Chromatine Ribosomes Cytoplasme Membrane 1. 3 Observer la représentation d’une cellule animale cytoplasmique Appareil du document 2 : de Golgi – légender le schéma de l’activité 1.1 en utilisant les noms mitochondrie, appareil de Golgi, membrane cytoplasmique, noyau, réticulum endoplasmique, cytoplasme, membrane nucléaire ; – sur le schéma, souligner en rouge les organites intracytoplasmiques. Mitochondrie Réticulum endoplasmique 9 Activité 2 > Les rôles des organites Retrouver le nom et le rôle de chaque organite à l’aide du document 3. Nom de l’organite : Nom de l’organite : Rôle : Rôle : Nom de l’organite : Nom de l’organite : Rôle : Rôle : Document 3 Les organites intracytoplasmiques et leurs rôles Le cytoplasme est la région fonctionnelle de la cellule à l’intérieur de la membrane plasmique et à l’extérieur du noyau. Dans le cytoplasme, on trouve le hyaloplasme ou cytosol (liquide visqueux), les organites qui permettent à la cellule d’assurer ses fonctions et les inclusions qui servent de « réservoirs » pour certaines substances. Les mitochondries sont des organites filiformes comprenant une membrane externe et une membrane interne formant des crêtes. La mitochondrie permet la production d’énergie servant au fonctionnement des muscles. Le réticulum endoplasmique constitue un réseau de tubes qui traverse le cytoplasme. Partant de la membrane nucléaire, il permet le transport, vers la membrane cytoplasmique, des substances synthétisées par la cellule. 10 Il peut être rugueux (réticulum endoplasmique granuleux), sa surface étant couverte de petits granules appelés ribosomes, ou lisse (réticulum endoplasmique lisse) et intervient alors dans la synthèse des lipides. L’appareil de Golgi est un ensemble de saccules empilés les uns sur les autres (comme une pile d’assiettes) qui se renouvellent constamment. Sa fonction est de concentrer les protéines et de les emballer dans des vésicules golgiennes pour les envoyer vers leurs destinations finales. Les ribosomes sont de petites unités disposées le long du réticulum endoplasmique, ou libres dans le cytoplasme ; ils sont le siège de la synthèse des protéines. TD Cellule membrane cytoplasmique, échanges membranaires 4 1 ,mémo ORGANISATION GÉNÉRALE DU CORPS HUMAIN Objectifs 1. Citer les différents constituants de la membrane et leurs rôles 2. Indiquer les principaux types d’échange membranaire Activité11 Activité La structure de la membrane cytoplasmique 1. 1 Souligner sur le document 1, les protéines en rouge, les glucides en vert, les lipides en jaune. 1. 2 Compléter le tableau suivant à l’aide du document 2. Constituant membranaire Rôles Document 1 La structure moléculaire de la membrane cytoplasmique Glycoprotéines (ou glycolipides) Face extracellulaire Protéine de surface Pôle hydrophile Pôle hydrophobe Pôle hydrophile Phospholipides Face intracellulaire Cholestérol Protéine transmembranaire Document 2 La structure moléculaire de la membrane plasmique La membrane plasmique délimite la cellule et constitue une barrière protectrice. Sa structure moléculaire comprend : – des phospholipides disposés en une double couche (on parle de bicouche lipidique) : chaque couche présente un pôle hydrophile orienté vers les surfaces intra ou extracellulaires, et un pôle hydrophobe, entre les deux couches, à l’intérieur de la membrane. Cette polarité confère à la membrane son rôle protecteur grâce à ses propriétés de perméabilité sélective (imperméabilité aux substances hydrosolubles, perméabilité aux substances liposolubles) ; – des protéines qui traversent la membrane (protéines intégrées ou transmembranaires) ou qui sont situées sur les faces internes ou externes (protéines périphériques ou de surface). Elles assurent les fonctions spécifiques de la membrane plasmique : transport de molécules, marquage immunitaire, récepteurs hormonaux, fonctions enzymatiques, fonctions mécaniques (déformations de la membrane)… ; – des glucides associés à des lipides (glycolipides) ou à des protéines (glycoprotéines), situés uniquement à la surface extracellulaire. Ils permettent, entre autres, aux cellules d’adhérer entre elles pour former les tissus et sont impliqués dans la reconnaissance antigénique. 11 Activité 2 Les échanges membranaires 2. 1 L’osmose (échange passif) Après avoir observé l’expérience décrite dans le document 3 et lu le document 4 : – indiquer par une flèche le sens de diffusion de l’eau à travers la membrane des hématies (H) ; – comparer les concentrations en NaCl dans chacun des trois milieux (utiliser les signes , et ). Milieu 1 Milieu 2 Milieu 3 H H H [NaCl]Milieu .... [NaCl]Hématie [NaCl]Milieu .... [NaCl]Hématie Document 3 Expérience : la mise en évidence de l’osmose On place des hématies (globules rouges) dans trois solutions de chlorure de sodium à des concentrations différentes. [NaCl] 1g/L [NaCl] 9g/L [NaCl] 20g/L Milieu 1 Milieu 2 Milieu 3 Les hématies gonflent et éclatent Pas de modification Les hématies perdent du volume [NaCl]Milieu .... [NaCl]Hématie Document 4 Les mouvements d’eau au travers de la membrane cytoplasmique La membrane cytoplasmique est perméable à l’eau. Si les milieux de part et d’autre de la membrane cytoplasmique sont de concentration différente, alors l’eau se déplacera du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré par un phénomène de diffusion appelé osmose. 2. 2 Un exemple de transport en vrac : la phagocytose (échange actif) Retrouver le schéma du document 5 qui correspond à chaque phase décrite pour compléter le tableau. u N° Une vacuole se forme autour de la bactérie u N° La bactérie est digérée et les déchets sont évacués par exocytose u N° Des enzymes sont libérées dans la vacuole pour digérer la bactérie u N° Le globule blanc est attiré vers la bactérie u N° Le globule blanc entoure la bactérie u N° Le globule blanc adhère à la bactérie Document 5 Les étapes de la phagocytose L’endocytose permet l’entrée dans la cellule d'une partie du milieu extérieur sous forme d'une vésicule limitée par une portion de membrane plasmique. Lorsque la substance absorbée par endocytose est une grosse particule, on parle alors de phagocytose. Certains globules blancs (macrophages et granulocytes) phagocytent les bactéries qui pénètrent dans l’organisme. Bactérie Globule blanc 1 ● 12 2 ● 3 ● 4 ● 5 ● 6 ● ORGANISATION GÉNÉRALE DU CORPS HUMAIN Activité 1 ,mémo TD Supports de l’information génétique Objectifs 1. Indiquer quels sont les supports de l’hérédité 2. Définir un gène de l’expression de l’information génétique (synthèse des protéines) 1 5 3. Décrire succinctement les étapes Du chromosome à l’ADN 1. 1 Légender le schéma à l’aide des mots suivants : cellule, chromosome, molécule d’ADN, chromatide, centromère. Du noyau à l’ADN 1. 2 Indiquer dans quel élément cellulaire sont situés les chromosomes. 1. 3 Souligner, dans le document 1, la définition d’un chromosome. Document 1 Qu’est-ce qu’un chromosome ? pour former les chromosomes à deux chromatides reliées par le centromère, chacune des chromatides contient une molécule d’ADN absolument identique à celle de l’autre. Au cours d’une des phases de la mitose, les chromosomes sont bien individualisés, on peut alors réaliser un caryotype, sorte de photographie des chromosomes. Un chromosome est constitué d'une molécule filiforme très longue d'ADN (acide désoxyribonucléique). Cette molécule porte le code génétique. En dehors de la division cellulaire (mitose), les molécules d’ADN sont complètement déroulées dans le noyau et forment la chromatine. Au début de la division, les molécules d’ADN qui se sont dédoublées (réplication) se condensent Activité 2 Le caryotype et la formule chromosomique 2. 1 Indiquer le nombre de chromosomes présents dans chacun des caryotypes et préciser comment ils sont classés. Exemples de caryotypes 1 1 2 2 3 3 66 77 88 13 13 14 14 15 15 19 20 20 4 99 4 5 5 1 1 2 2 3 3 1010 1111 1212 6 6 7 7 8 8 1616 1717 1818 13 13 14 14 15 15 2222 XX YY 19 19 20 20 4 9 9 5 5 10 10 11 11 12 12 16 16 17 17 18 18 X Y Y 2. 2 Entourer, sur chacun des caryotypes, la paire de chromosomes qui diffère des autres paires. Formule chromosomique : Formule chromosomique : Sexe : Sexe : 2. 3 Compléter les encadrés de chaque caryotype. La formule chromosomique d’un individu est spécifique d’une espèce et s’exprime par le nombre de chromosomes non sexuels plus les deux chromosomes sexuels (ex. : 72 XX pour une chatte ou 46 XY pour un chimpanzé mâle). 21 21 4 21 21 22 22 X 13 Activité 3 3. 1 Document 2 Qu’est-ce qu’un gène ? Les gènes À partir du document 2, définir « un gène ». 3. 2 Sur le schéma ci-dessous, placer les mots molécule d’ADN, gènes et protéines aux endroits qui conviennent. Bases complémentaires 2à2 Activité 4 L’ADN est une molécule codée : elle constitue la « phrase » dont les gènes sont les « mots ». L’« alphabet » est constitué de quatre « lettres » (quatre constituants chimiques différents appelés bases, complémentaires entre elles deux à deux). C'est l'ordre dans lequel sont agencées ces bases qui donne l'information (code génétique). Les gènes portent l’information génétique (la « recette ») nécessaire à la synthèse des protéines par la cellule. Ces protéines permettent l’expression des caractères héréditaires propres à chaque individu (couleur des cheveux, des yeux, de la peau, taille…) mais aussi la fabrication de l’insuline, de l’hémoglobine… toutes protéines indispensables au fonctionnement de l’organisme. L’expression de l’information génétique 4. 1 Après lecture du document 3, situer sur le schéma de la synthèse des protéines les lieux de la transcription et de la traduction. Schéma simplifié de la synthèse des protéines dans une cellule Acide aminé 4. 2 Relier les phénomènes de « transcription » et de « traduction » aux éléments qui leur correspondent. ● Ribosome ● Cytoplasme Transcription ● ● ARN messager ● Noyau ● Protéine ● ADN ● ARN de transfert Traduction ● ● Gène Document 3 La synthèse des protéines ADN ARNm Protéine ARNm ARNT Ribosome Toutes les cellules de notre organisme sont porteuses de la même information génétique contenue dans l’ADN. À partir de cette information génétique, une cellule fabrique les protéines qui lui donnent sa morphologie et ses capacités fonctionnelles. Dans le noyau, la partie de l’ADN codant pour le gène est recopiée par une enzyme pour former une nouvelle molécule, l’ARN messager (ARNm), c’est la transcription de l’ADN en ARN*. L’ARNm quitte le noyau de la cellule vers le cytoplasme où l’information qu’il contient sera décodée par l’ARN de transfert (ARNt), au niveau d’un ribosome, c’est la traduction de l’ARN en protéine. *ARN : acide ribonucléique 14 TD Cycle cellulaire 6 1 ,mémo ORGANISATION GÉNÉRALE DU CORPS HUMAIN Objectifs 1. Décrire le cycle cellulaire et les différentes phases de la mitose 2. Définir la réplication Activité 1 > Les phases du cycle cellulaire À l’aide du document 1 : Phase Activité de la cellule 1. 1 Nommer les deux grandes phases du cycle cellulaire. 1. 2 Compléter le tableau ci-contre pour décrire les trois phases de l’interphase. Document 1 Le cycle cellulaire Le cycle cellulaire est la période comprise entre l’instant où la cellule est formée et le moment où elle se reproduit. Elle subit durant ce laps de temps de nombreuses transformations. L’interphase comprend : – la phase G1 (G = gap : intervalle) de durée variable pendant laquelle la cellule croît en produisant des organites ; – la phase S (synthèse) de 8 h environ ; – la phase G2 de courte durée (3 h environ). Interphase S Croissance et réplication de l’ADN G1 Croissance G2 Croissance et fin de préparation de la mitose Mitose 1. 3 À l’aide du document 2, colorier les bases sur le shéma en respectant la légende. Réplication de l’ADN ADN de la cellule Séparation des brins 1. 4 Expliquer l’expression « mode semiconservatif » et définir simplement la réplication en précisant le résultat obtenu. Brin néoformé Brin néoformé Document 2 La réplication de l’ADN Brin original Brin original Bases complémentaires La réplication se fait selon un mode semi-conservatif. Un brin de la cellule mère sert de guide à la synthèse de chaque nouveau brin. Les bases azotées s‘associent toujours deux par deux. 15 Activité 2 La mitose 2. 1 Compléter le tableau en associant chaque phase à un numéro de schéma et à la description correspondante (document 3), et décrire les modifications des chromosomes et du fuseau de division. Phase Schéma (n°) u Prophase Description (lettre) Modifications – – (phase la plus longue) u Métaphase – – u Anaphase – – (phase la plus courte) u Télophase – – (dernière phase) Document 3 Les phases de la division des cellules somatiques (avec seulement quatre chromosomes) 1 2 3 4 A. Phase la plus courte : – les centromères se séparent, – chaque chromatide devient un chromosome indépendant, – les chromosomes sont courts, compacts, en forme de V, – les fibres du fuseau se rompent au centre, – un lot de chromosomes migre vers chaque pôle. C. – Les asters migrent aux pôles de la cellule, – le fuseau de division apparaît entre les asters, – les chromosomes se fixent sur les fibres (grâce à leur centromère) dans un plan à égale distance des pôles : la plaque équatoriale, – à ce stade, les chromosomes sont identifiables (caryotype). B. Phase la plus longue : – enroulement et condensation des filaments de chromatine pour former les chromosomes en forme de bâtonnets visibles au microscope optique, – la membrane nucléaire se fragmente et disparaît, – formation de deux asters à partir des centrioles, – disparition des nucléoles. D. Dernière phase : – un lot identique de chromosomes est parvenu à chaque pôle, – la membrane nucléaire se reforme autour de chaque lot, – le fuseau de division se désintègre et disparaît, – la cellule se coupe en deux dans la région centrale et donne deux cellules filles (cytocinèse). 2. 2 À partir de vos connaissances et du document 3 : – Indiquer le nombre réel de chromosomes dans chacune des cellules filles et le comparer avec celui de la cellule mère. – Définir la mitose et conclure sur ce mode de division. 16 TD 1 à TD 6 u Organisation générale du corps humain [I] u $ Constituants de la matière vivante u Glucides (0,3 %*) u Lipides (15 %*) u Protides (18,5 %*) u Acides nucléiques u Vitamines Elles contiennent toutes du carbone associé à des atomes d’hydrogène, d’oxygène et d’azote* (CHON). 1 Substances minérales u Eau (60 à 80 %**) u Éléments minéraux (5 %**) : – les macroéléments : phosphore, calcium, potassium, sodium, magnésium ; – les oligoéléments (traces) : fer, cuivre, fluor, iode … * Pour les protéines ** Du poids du corps Niveaux d’organisation mémo Substances organiques (ou biomolécules) Les molécules sont les constituants de la matière vivante. (Biochimie*) Les cellules sont les plus petites unités vivantes. (Cytologie*) Les tissus sont composés de cellules semblables remplissant une même fonction. (Histologie*) Les organes sont des structures bien identifiées, comportant au moins deux tissus. (Anatomie*) L’organisme est l’ensemble de tous les niveaux ; il constitue une unité fonctionnelle permettant le maintien de la vie. Les appareils ou systèmes comprennent plusieurs organes travaillant ensemble pour assurer une même fonction. (Physiologie*) * Science étudiant le niveau concerné. Structure et ultrastructure de la cellule La structure cellulaire Schéma d’une cellule animale Les cellules de l’organisme ont toutes une structure identique : – une membrane cytoplasmique ● 1 ; – un cytoplasme ● 2 dans lequel baignent de nombreux organites ; – un noyau ● 3 bien délimité par une membrane. 7 ● 4 ● 2 ● Les organites cytoplasmiques – Les mitochondries ● 4 (production d’énergie) ; – les ribosomes ● 5 (synthèse des protéines) ; – l’appareil de Golgi ● 6 (maturation et excrétion des protéines) ; – le réticulum endoplasmique ● 7 (synthèse des lipides et des protéines et acheminement des molécules vers l’appareil de Golgi ou la membrane cytoplasmique). Quand il est recouvert de ribosomes, on parle de réticulum granuleux, sinon il est dit lisse. 5 ● 3 ● 6 ● 1 ● 17 u Organisation générale du corps humain [I] Membrane cytoplasmique et échanges cellulaires La structure de la membrane cytoplasmique mémo 1 La membrane cytoplasmique est constituée d’une bicouche de phospholipides incrustée de protéines et de glucides. Elle assure de nombreuses fonctions : limite et protection de la cellule, imperméabilité aux substances hydrosolubles, perméabilité aux substances liposolubles, reconnaissance immunitaire, transport de molécules… La cellule puise dans le milieu extracellulaire les éléments nécessaires à son fonctionnement et y rejette les déchets qu’elle produit et les substances qu’elle fabrique. Ces échanges s’effectuent au niveau de la membrane cytoplasmique. Les échanges membranaires Les échanges passifs (sans dépense d’énergie) u La diffusion simple permet le passage d’une substance du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré (02, CO2, urée, alcool…). u L’osmose est un mouvement d’eau du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré. u La diffusion facilitée utilise des protéines de transport dans le même sens que la diffusion. Les échanges actifs (avec dépense d’énergie) Transport actif Transport en vrac (ou vésiculaire) Les substances traversent la membrane grâce à ses protéines intégrées (protéines de transport) qui permettent leur passage à contre-sens de la diffusion. Il permet à de grosses molécules de traverser la membrane du milieu extracellulaire vers le milieu intracellulaire (endocytose) ou inversement (exocytose). Endocytose Cytoplasme Cytoplasme Exocytose Supports de l’information génétique L'espèce humaine compte 46 chromosomes (44XX ou 44XY). Le chromosome est essentiellement composé d’une molécule d’ADN et de protéines. En dehors de la division cellulaire, le chromosome est sous forme de chromatine, long filament répandu dans le noyau. Au cours de la division, il se condense et prend sa forme en X (deux chromatides reliées par un centromère). La réplication de l’ADN avant la mitose permet de transmettre l’information génétique de génération en génération de cellules. Une molécule d’ADN comprend de nombreux gènes (portions d’ADN), supports de l’information génétique. Chaque gène contient le code nécessaire à la synthèse d’une ou plusieurs protéines. 6 18 De la chromatine au chromosome 1. Chromatine constituée d’une molécule d’ADN, diffuse dans le noyau 2. Réplication de la molécule d’ADN 3. Chromosome à deux chromatides reliées par le centromère 4. Chromosomes à une chromatide Centromère 1 2 Deux copies identiques 3 4 Une chromatide Cycle cellulaire La mitose est la division des cellules somatiques qui permet d’assurer la croissance des tissus (enfants, adolescents) et leur renouvellement (adultes). Une cellule à 46 chromosomes se reproduit en deux cellules filles à 46 chromosomes, identiques entre elles et identiques à la cellule mère. Le cycle cellulaire comprend l’interphase qui prépare la cellule à la division, et la mitose, division proprement dite avec quatre phases : prophase, métaphase, anaphase et télophase. Organisation générale du corps humain Toutes les cellules du corps sont interdépendantes. Tous les systèmes et appareils travaillent en synergie pour assurer le bon fonctionnement de l’organisme. LA FONCTION DE RELATION Permet à l’organisme d’interagir avec son environnement LA FONCTION DE NUTRITION Apporte aux cellules les éléments dont elles ont besoin pour assurer leur fonction et les débarrasser de leurs déchets La peau (système tégumentaire) Protège l’organisme Permet à l’organisme d’interagir avec son environnement Le système cardiovasculaire* Fournit le sang et les éléments nutritifs aux cellules et aux organes Le système locomoteur Le système digestif Protège et met en mouvement l’organisme Le système nerveux* Permet les communications à l’intérieur de l’organisme et entre l’organisme et son environnement Le corps humain Permet le métabolisme des aliments apportés à l’organisme L’appareil urinaire Permet à l’organisme d’éliminer les déchets L’appareil respiratoire Fournit de l’oxygène Évacue le dioxyde de carbone LE MAINTIEN DE L’INTÉGRITÉ DE L’ORGANISME Le système immunitaire Assure la défense de l’organisme LA FONCTION DE REPRODUCTION Le système endocrinien* Participe au maintien de l’homéostasie Le système génital Assure la pérennité de l’espèce *Ces systèmes assurent la communication entre les différents systèmes de l’organisme 149