Unité 1asynchrone_2011 - Conseil des écoles fransaskoises
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Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 1 Biologie 20 Unité 1 Introduction à la biologie Durée : 7h 1. Introduction à la biologie Activité 1 Nous allons écouter quelques extraits de films qui nous montrent quelques applications de la biologie que nous allons étudier plus en détails dans les prochaines unités du cours. Nom : _________________________________ Va au lien du site Biologie 20 : http://cefsk.ca/jacinthe/Biologie20/unite1/intro1.html et choisis dans la page les films ci-dessous –(certains prennent un peu de temps à se télécharger). Réponds aux questions correspondantes et retourne-moi tes réponses par fax. 1- Cʼest pas sorcier – police scientifique 1min38. http://www.lexpress.fr/actualite/sciences/c-est-pas-sorcier-la-policescientifique_475048.html a) Les différents types dʼinsectes que lʼon retrouve sur un cadavre nʼarrivent pas tous en même temps. Nomme les 3 types dʼinsectes mentionnés dans le reportage. ___________________________________________________________________ b)Dans cet extrait, on parle du cycle des mouches. Place en ordre les étapes du cycle. Numérote-les. -Larves quittent le cadavre ______ -Ponte des œufs dans les orifices du cadavre _____ -Enfouissement des larves dans le sol ______ -Transformation en pupe ______ -Larves se nourrissent des chairs du cadavre _______ -Mouche ______ Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 2 c) Comment sait-on la date du crime? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2- Les bactéries entre épidémie et guérison 2min18 http://www.linternaute.com/video/754/les-bacteries-entre-epidemie-et-guerison/ a) Nomme 2 particularités de ce lac du Sénégal. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ b) Quelles formes de bactéries y retrouve-t-on? ___________________________________________________________________ c) Nomme un endroit de notre corps, où lʼon y retrouve des bactéries. ___________________________________________________________________ d) De quel type dʼaliment, les bactéries ne sont pas détruites dans leur passage dans lʼintestin? ___________________________________________________________ 3- Virus, des prédateurs microscopiques 2min14 http://www.linternaute.com/video/751/virus-des-predateurs-microscopiques/ a) Que retrouve-t-on à lʼintérieur du virus? ___________________________________________________________________ b) Quʼa-t-on développé pour combattre les virus au début du 20e siècle? __________________________________________________________________ c) Que se passe-t-il lorsquʼune personne éternue (exemple de la personne dans un autobus). ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 3 d) Que fait le vaccin sur notre organisme? ______________________________________________________________________ 4- Le couple de marmottes : unis pour la vie http://www.curiosphere.tv/video-documentaire/36-culture-scientifique/103628-reportagele-couple-de-marmottes-unis-pour-la-vie a) Quelle est la durée de lʼhibernation de la marmotte? __________________________ b) Combien perd-elle de poids pendant cette période? ___________________________ c) Quelle est une des priorités à faire pour le terrier? ______________________________________________________________________ d) Combien la marmotte a-t-elle de marmottons en moyenne? ____________________ e) Le jeu est très important, nomme un des raisons pour cela. _____________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 5- Lʼinfiniment petit (1min56) http://www.curiosphere.tv/video-documentaire/36-culture-scientifique/107159-reportagelinfiniment-petit a) Quelle structure fait fonctionner tous les organes? ____________________________ 6- Lʼadaptation de la loutre au milieu marin (3min10) http://www.curiosphere.tv/video-documentaire/36-culture-scientifique/103735-reportageladaptation-de-la-loutre-au-milieu-marin a) Quelle partie de son corps sʼadapte facilement sous lʼeau? ____________________ b) Pourquoi les loutres vivant en Europe se sont déplacées vers les îles Shetland en Écosse (2 raisons) ______________________________________________________________________ Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 4 c) Quʼoffrent les fonds marins à cet endroit? ______________________________________________________________________ 7- lʼaigle royal, chasseur de marmottes – 1min25 http://www.curiosphere.tv/video-documentaire/36-culture-scientifique/103626-reportagelaigle-royal-chasseur-de-marmottes a) Quel est le régime alimentaire habituel de lʼaigle royal? ________________________ b) Quelle est la loi de la nature? ____________________________________________ c) Quel est le régime alimentaire régulier de la marmotte même si elle mange parfois des insectes de temps en temps… __________________________________________ 8- Maintenant que tu as visionné tous ces vidéos, pour te donner un avant goût du cours de biologie 20, donne-moi ta définition personnelle de la biologie. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Lʼactivité 1 complétée est à envoyer par fax. Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 2. Le microscope Source des infos ci-dessous : http://www.sasked.gov.sk.ca/docs/francais/frscience/elem/organis.html 2.1 Comment utiliser le microscope Les microscopes sont relativement simples d'usage et il suffit à la plupart des adultes d'avoir quelques connaissances de base pour s'en servir. Si l'on regarde un montage avec l'objectif le moins puissant, l'agrandissement total de l'objet est le moins élevé (100x). L'objectif le plus puissant offrira un agrandissement plus grand (400x). Certains microscopes possèdent 4 objectifs au lieu de 2. Les deux objectifs supplémentaires sont un objectif à balayage et un objectif à immersion d'huile. 5 Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 6 Vidéo utilisation du microscope http://www.ccdmd.qc.ca/ri/gestesdelascience/ (Dans le menu gauche choisir : vidéo – biologie et dans la page qui va sʼouvrir – Microscope) Quelques conseils d'utilisation du microscope -Toujours prendre le microscope avec deux mains: une sous la base du microscope et l'autre maintenant fermement le bras du microscope. -Toujours nettoyer les objectifs et l'oculaire avec du papier spécial avant d'utiliser le microscope; l'oculaire peut être dégagé du tube pour en nettoyer doucement les extrémités inférieures et supérieures (attention à ne pas rayer les lentilles). Les derniers modèles de microscopes possèdent une source de lumière incorporée, il suffit donc de brancher la prise et de les mettre en marche. -Même avec les nouveaux modèles de microscopes, il faudra ajuster le diaphragme jusqu'à obtenir la quantité adéquate de lumière. Si l'on désire un champ assez lumineux, ouvrir le diaphragme complètement; un diaphragme fermé donnera un champ plus sombre. -Placer le montage à regarder sur la platine et le tenir en place avec le valet (porteéchantillon). -La mise au point initiale du montage se fait à l'aide de la vis de réglage grossier et de l'objectif faible. -Baisser ou remonter le tube lorsque l'on n'est pas en train de regarder dans l'oculaire. -Il vaut mieux baisser le tube jusqu'à ce que l'objectif le moins puissant soit aussi près que possible du montage. -Regarder le montage par l'oculaire les deux yeux ouverts. -Remonter le tube jusqu'à voir quelque chose sur le montage. Ajuster alors pour obtenir une image plus précise. -Passer ensuite à l'objectif plus puissant et ajuster à nouveau la longueur focale. Bien que le bras du microscope permette de pencher la base du microscope, il vaut mieux ne le pencher que très légèrement. Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 7 -Lorsque l'on utilise du matériel vivant ou des montages humides, il vaut mieux ne pas les laisser exposés à la lumière vive pendant longtemps, car les montages sèchent et sont plus difficiles à observer. -Se souvenir que l'objet placé sur le montage se déplace en direction opposée lorsqu'on le regarde par l'oculaire (si l'on déplace le montage vers la gauche, l'objet semblera se déplacer vers la droite). -Après utilisation du microscope, nettoyer toutes les lentilles, passer à l'objectif le moins puissant et baisser le tube. -Si cela est possible, couvrir le microscope et le ranger dans un placard. 2.2 Comment préparer un montage humide Le montage humide est le type utilisé le plus couramment pour travailler avec un microscope. On place le spécimen à observer sur une plaquette de verre, on ajoute de l'eau et on recouvre le tout d'une lamelle. Comme pour toute habileté, il faut un peu d'habitude. • • • • • • • • Laver et sécher une plaquette et une lamelle. Placer la plaquette sur une surface plane. Placer un petit morceau du spécimen à observer au centre de la plaquette. Il vaut mieux que le morceau soit petit ou peu épais. Ajouter une petite goutte d'eau au spécimen à l'aide d'un compte-gouttes. Tenir la lamelle à un angle de 45o de la plaquette et l'abaisser lentement jusqu'à ce qu'elle repose sur la plaquette. Vérifier qu'il n'y ait pas de bulles d'air. S'il y en a, les enlever, en tapotant la lamelle. Si l'on désire teinter le spécimen sous la lamelle, placer une goutte de teinture d'un côté de la lamelle et un morceau de papier absorbant de l'autre côté. Le papier aspirera la teinture qui traversera le montage et teintera le spécimen comme désiré. Le montage est maintenant prêt à observer. 2.3 Laboratoire - la préparation de montages humides Note : dans le cours de biologie 20 asynchrone, nous ne ferons pas de montages humides. Par contre, il faut connaître les parties et fonctions du microscope. Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 8 Activité de compréhension du microscope – à faire sur le site de Biologie 20 Animation dirigée sur les parties et fonctions du microscope et évaluation http://cefsk.ca/jacinthe/Biologie20/unite1/microscope2/default.html (permet de vérifier la fonction et le nom de la partie du microscope – corrigé inclus) 2.4 Comparaison dʼimages obtenues au microscope optique et au microscope électronique: Activité 2 : À lʼaide des liens ci-dessous : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/col-louisa-paulin-muret/article.php3?id_article=128 (On peut voir une image de la cellule de la bouche et la cellule dʼoignon – une cellule à légender est disponible si on clique sur le bouton – exercice sur la cellule) Site qui montre des images de cellules végétales et animales au microscope photonique et au microscope électronique à transmission classique http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/doccellule/doccellule.html Nom : ______________________________ Réponds aux questions suivantes en te basant sur tes observations des images des liens ci-dessus : 1. Les cellules ont-elles certaines caractéristiques communes (compare les images de cellule dʼoignons et de cellules de la bouche)? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. Quel type de cellule est similaire aux briques dʼun édifice? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. Comment les cellules animales diffèrent des cellules végétales? ______________________________________________________________________ Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 4. 9 Quel type de cellule est le plus grand (végétal ou animal)? _________________ 5. Quels organites (parties) pouvez-vous voir dans la cellule végétale au microscope photonique? __________________________________________________________________ 6. Quels organites pouvez-vous voir dans la cellule animale au microscope photonique? __________________________________________________________________ 7. Regarde les 3 images provenant de microscopes et répond à la question qui suit après la 3e image. Cellule épithéliale de la bouche (microscope photonique comme ceux à lʼécole) Image obtenue au microscope photonique. Grossissement 1000. Source de lʼimage ci-dessous : http://www.biomultimedia.net/sitestb p/docs/muqueuse.html Images au microscope électronique Source des images : http://www.geniebio.ac-aix-marseille.fr/microscopie/microscopie.html Épithélium dʼoignon. Œil dʼune drosophile (ou mouche à fruits) Quelle image est la plus précise? ________________________________________ Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 10 Lʼactivité 2 complétée est à envoyer par fax. Le microscope électronique permet de voir des choses infiniment petites que lʼon ne peut pas voir avec le microscope photonique (microscope traditionnel). 2.5 Comment le microscope a modifié nos connaissances Référence :Usage scolaire du microscope (utilisation dans les écoles de 1795 à 1950) http://www.ac-limoges.fr/svt/IMG/pdf/doc-297.pdf Selon Pierre Savaton auteur du texte ci-haut mentionné, lʼusage du microscope dans les écoles a débuté dans les années 1800. Au début, il était réservé à quelques écoles mieux équipées en matériel que dʼautres (5 écoles sur 44). On utilisait le microscope dans les cours dʼhistoire naturelle et le cours de physique optique où on apprenait comment il était fabriqué. En général, le microscope est très peu utilisé en classe car lʼenseignement était plutôt de type dogmatique (dicter des résumés à apprendre, utilisation dʼimages ou dʼaffiches). Le livre remplace lʼobservation directe par lʼélève. Dans les années 1900, un nouveau credo apparaît dans lʼenseignement : observer, comparer et généraliser. Le microscope devient un instrument nécessaire pour faire de lʼobservation détaillée. On initie les élèves à lʼobservation à la loupe et au microscope. Ce qui est le plus observé est le sang frais. Encore là, lʼutilisation du microscope varie beaucoup selon que lʼécole est à la campagne ou à la ville. Autour des années 1950, le microscope est un outil dʼenseignement pour les sciences naturelles. Il est un complément aux manuels scolaires et est utilisé surtout pour lʼhistologie animale et végétale. Depuis les années 1980-1990, avec lʼapparition des microphotographies que lʼon retrouve dans les documents, on utilise de moins en moins le microscope en classe. La médecine a grandement évolué grâce aux microscopes électroniques qui permettent de voir des structures beaucoup plus détaillées quʼavec le microscope scolaire. Le microscope est toujours utilisé mais ce sont des microscopes spécialisés qui ne sont pas accessibles aux écoles du secondaire. Lʼ Université de la Saskatchewan possède un microscope très puissant au Synchrotron de Saskatoon. 3.Quʼest-ce quʼune théorie scientifique? Théorie scientifique : http://biologie.univ-mrs.fr/upload/p210/theorie_scientifique.pdf Article sur ce quʼest la science : http://www.cvm.qc.ca/encephi/CONTENU/ARTICLES/SCIENCE.HTM Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 11 Extrait du texte de Raymond-Robert Tremblay sur la science «La méthode scientifique Les sciences se distinguent des autres disciplines -- comme les études littéraires ou la philosophie -- et des pseudo-sciences -- comme l'astrologie ou l'homéopathie -- par la manière dont elles établissent la vérité de leurs théories, c'est-à-dire par leur méthode. C'est justement en raison de cette méthode que les résultats scientifiques sont aussi impressionnants et que la science a un tel prestige. Non que les résultats scientifiques soient infaillibles, ils ne le sont pas, mais parce qu'ils sont aussi fiables que possibles. Quels sont les principaux éléments de cette méthode? 1- La science est systématique. Les observations ne sont jamais faites au hasard, mais suivant un protocole précis. Tous les faits disponibles doivent être considérés. Toutes les hypothèses doivent être envisagées. 2- La science cherche à être objective. L'observateur tente de corriger les biais dont il pourrait faire preuve: il prend toute une série de précautions pour que ses résultats ne soient pas influencés par ses désirs. Par exemple, il applique le principe du double-aveugle. Il fait vérifier ses données par des chercheurs indépendants. Il soumet son travail à la critique de ses pairs. 3- Les termes et les observations sont établis de manière rigoureuse. Les termes scientifiques sont des concepts débarrassés de toute ambiguïté. Ces concepts s'emboîtent ou se distinguent d'une manière précise. Les observations sont obtenues à l'aide d'instruments éprouvés: elles doivent être systématiques et diversifiées. 4- La science fonctionne avec des hypothèses qui doivent être testables et testées par des chercheurs indépendants les uns des autres. La science ne considère jamais une idée ou une théorie comme définitivement vraie. Elle formule les idées de manière à ce qu'elles soient testables, puis elle les teste de multiples fois avant de la considérer comme véridique, et cela jusqu'à ce qu'on la prenne en défaut. Une théorie scientifique est considérée vraie lorsqu'elle est l'explication la plus simple et la plus probable des faits observés. 5- Les théories scientifiques doivent être cohérentes entre elles. À moins qu'il s'agisse d'une théorie révolutionnaire qui remette une science en question, une nouvelle théorie scientifique doit généralement être en accord avec les autres théories considérées comme vraies. De la même façon, les sciences entre-elles se complètent plutôt qu'elles ne se contredisent, et forment ensemble une vaste encyclopédie ouverte de nos connaissances objectives. Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 12 Les révolutions scientifiques Il arrive qu'une théorie scientifique soit remise en question. C'est souvent parce qu'elle semble insatisfaisante pour expliquer certains phénomènes nouvellement découverts. Les savants cherchent alors quels sont ses défauts et tentent de formuler de nouvelles hypothèses susceptibles d'expliquer mieux les faits. Cela donne parfois lieu à une remise en question complète: c'est ce qu'on appelle une révolution scientifique. Galilée (qui a démontré que la Terre est ronde et tourne autour du soleil), Lavoisier (qui a découvert l'oxygène), Darwin (qui a formulé la théorie de l'évolution des espèces), Pasteur (qui a découvert la source microbienne de plusieurs maladies), Einstein (qui a formulé la théorie de la relativité), Heisenberg (à qui on doit le principe d'incertitude) ont été à l'origine d'importantes révolutions scientifiques. D'autres révolutions scientifiques adviendront sûrement dans l'avenir. C'est pourquoi il ne faut pas penser que la science est infaillible, mais seulement qu'elle nous fournit les meilleures théories présentement disponibles pour expliquer les faits que nous connaissons. Limites et forces de la science La science n'est pas complète. En fait, il y a de nombreux domaines où la science est très peu avancée, où il y a plus de questions que de réponses. Malgré la sophistication de leurs instruments, les astronomes manquent souvent de moyens pour vérifier leurs hypothèses, en raison de l'éloignement des astres, par exemple. On s'interroge encore beaucoup sur les relations exactes qui existent entre la psychologie individuelle et la biochimie du cerveau. L'économie est une science très controversée, où les prédictions ne se réalisent pas souvent, à cause du grand nombre de facteurs en jeu. Certaines sciences sont moins avancées que d'autres en raison de leur jeune âge ou de la complexité de l'objet étudié. Les sciences humaines sont dans cette situation. Malgré toutes ces incertitudes, la méthode scientifique décrite plus haut demeure la meilleure façon que les êtres humains ont inventée pour obtenir des connaissances fiables. Les développements technologiques fabuleux des deux derniers siècles reposent entièrement sur le progrès scientifique, aussi bien dans le domaine de l'ingénierie que dans celui de la santé.» Autre article : http://www.philocours.com/cours/cours-theorieexperience.html Suite à la lecture de ce texte, réponds aux questions ci-dessous : 1. Nomme un domaine ou matière scolaire où lʼon utilise la méthode scientifique. 2. Nomme un domaine, où la science est peu avancée? ______________________________________________________________________ Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 13 *Les réponses sont à la dernière page de lʼunité 1. Que peut-on dire de la théorie scientifique? « Une preuve scientifique tient dans l'observation d'un fait. Or un fait d'observation vérifié ne peut pas se modifier. Tout au plus, pourra t-on préciser et mieux définir ses caractères. Le fait, par exemple, que le mouvement apparent du soleil en vingt quatre heures soit dû à la rotation de la terre sur elle même est un fait d'observation établi, et on n'y revient plus. Une théorie scientifique, en revanche, est une hypothèse avancées par des hommes de science pour tenter d'expliquer diverses observations et découvertes. La théorie est par nature changeante, et il arrive souvent qu'en fonction de la progression des découvertes, une théorie soit modifiée ou remplacée par une autre.» Source : http://www.aceiweb.org/theorie.htm 3.1 La théorie cellulaire 3.1.1 Ligne du temps de la théorie cellulaire Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 14 Source : http://www.edu.gov.mb.ca/frpub/ped/sn/dmo_8e/annexes_pdf/reg1_ann_02.pdf http://www.edu.gov.mb.ca/frpub/ped/sn/dmo_8e/annexes_pdf/reg1_ann_03.pdf 3.1.2. Jalons du développement de la théorie cellulaire Avant le XVIIe siècle Divers philosophes ou savants. Les idées sur la vie avant l’invention du microscope. Jusqu’au XVIIe siècle, sauf pour la composition et la structure de l’oeuf d’oiseau, on ne soupçonnait pas l’existence des cellules. On n’imaginait pas non plus l’organisation microscopique des tissus vivants. Pour expliquer la nature des êtres animés, on s’appuyait plutôt sur une grande variété de concepts religieux ou philosophiques, par exemple le fluide vital, la génération spontanée et l’attribution divine de la vie. 1595 Hans et Zacharias Janssen (Hollande) Le premier microscope Ce duo père-fils fabrique le premier microscope à deux lentilles qui grossit de trois à dix fois une image. On appelle les premiers microscopes des « lentilles à puces » parce qu’ils permettent de mieux observer des créatures et des objets minuscules déjà connus. 1665 Robert Hooke (Angleterre). Les «cellules » du liège À l’aide d’une « lentille à puces », il observe de « petites boîtes » dans une fine tranche de liège, un morceau d’écorce morte. Parce que ces boîtes lui rappellent les cachots d’une prison, il les baptise du nom de « cellules ». (De fait, Hooke n’a pas observé de cellules végétales vivantes, mais plutôt remarqué les parois cellulosiques qui entourent ces cellules et qui persistent après leur mort.) Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 15 1668 Francesco Redi (Italie). Les larves d’insectes dans la viande avariée (non consommable). Il mène une expérience célèbre qui démontre qu’aucun asticot ne peut surgir spontanément d’une viande avariée. Il faut d’abord qu’une mouche ait déposé ses oeufs sur la viande. 1673 Antonie van Leeuwenhoek (Hollande). Les organismes microscopiques Amateur d’optique, il réussit à fabriquer le premier microscope pouvant grossir les objets 300 fois. Il observe une foule de détails minuscules jusqu’alors insoupçonnés, et il est le premier à décrire les organismes vivants unicellulaires (qu’il nomme « animalcules ») et les globules de sang humain. début du XIXe siècle Divers opticiens. L’amélioration du microscope Les premières lentilles à puces et le microscope de Leeuwenhoek déforment les images en les grossissant. Il faut attendre 150 ans pour que les microscopes optiques soient suffisamment perfectionnés pour permettre de mieux discerner des détails à l’échelle cellulaire. (La persistance des anciennes croyances pose aussi un obstacle au développement d’explications originales sur les observations microscopiques.) 1824 Henri Dutrochet (France). La composition des êtres vivants Ce physiologiste examine la structure active de matières vivantes et il avance que tous les êtres vivants sont composés de cellules. Il découvre l’osmose et son rôle dans la vie des plantes. 1833 Robert Brown (Angleterre). Le noyau cellulaire Il observe un objet sombre et de forme sphérique dans toutes les cellules végétales et lui donne le nom de « noyau ». Par la suite, on constate la même structure dans les cellules animales. (Brown découvre aussi le mouvement désordonné de particules microscopiques dans un liquide, le mouvement brownien, qui figure dans le développement de la théorie atomique.) 1839 Matthias Schleiden et Theodor Schwann (Allemagne). La base cellulaire de la vie À la suite de leurs observations et des travaux de Dutrochet, de Brown et d’autres chercheurs, ils avancent que les organismes vivants ne sont que des agrégats de cellules. Ils émettent la première hypothèse de la théorie cellulaire : tout organisme est formé de cellules et les fonctions de l’organisme en entier ne représentent que la somme des fonctions exécutées par ses cellules constitutives. 1839 Jan Evangelista Purkinje (Bohême tchèque). Le protoplasme Il étudie de nombreux tissus animaux et végétaux et il utilise pour la première fois le terme « protoplasme » pour nommer la substance gélatineuse observée à l’intérieur de toutes les cellules. 1858 Rudolf Virchow (Allemagne). L’origine cellulaire de la vie Il observe des cellules en train de se reproduire et il formule l’hypothèse que toute cellule Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 16 vivante provient d’autres cellules vivantes. 1864 Louis Pasteur (France). La réfutation de la génération spontanée Ses études lui permettent de prouver que des organismes unicellulaires peuvent être présents dans les grains de poussière et les gouttelettes d’eau. Il réfute une fois pour toutes l’idée de la génération spontanée des microbes, ceux-ci ne pouvant surgir qu’à partir d’autres microbes. 1869 Friedrich Miescher (Suisse). La composition du noyau Il détermine que le noyau cellulaire a une composition chimique différente du cytoplasme, caractérisée par la forte présence d’acide nucléique (par exemple l’ADN). (Ces notions sont étudiées davantage en secondaire 1.) 1882 Walther Flemming (Allemagne). La division cellulaire Grâce à des techniques de fixation et de teinture de cellules, il réussit à observer la mitose, soit la transmission des chromosomes pendant la division cellulaire, chez les plantes comme chez les animaux. (Ces notions sont étudiées davantage en secondaire 1.) fin du XIXe siècle Divers biologistes. La théorie cellulaire Ses grandes lignes ayant été établies en moins d’un siècle grâce aux travaux de nombreux scientifiques, la théorie cellulaire constitue dorénavant un des fondements de toute étude biologique. Néanmoins, il reste toujours des mystères à élucider, car même les meilleurs microscopes optiques ne grossissent que 1500 fois, environ. 1938 James Hillier et Albert Prebus (Canada). Le microscope électronique Ils mettent au point le premier microscope électronique pratique, pouvant grossir une image 7000 fois et permettant d’observer des structures cellulaires en détail. Les microscopes électroniques à venir grossiront jusqu’à 500 000 fois l’image des cellules pour permettre de discerner les molécules qui constituent toute matière vivante. Activité 3 À lʼaide des informations «les jalons du développement de la théorie cellulaire et la ligne du temps» complète le mot croisé ci-dessous. 1. Horizontal - Cet amateur dʼoptique a réussi à fabriquer le premier microscope pouvant grossir jusquʼà 300 fois. Comment a-t-il nommé les organismes vivants unicellulaires? 1. Vertical - À quelle époque parlait-on de génération spontanée? 2. De quelle nationalité était Miescher? Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 17 3. Physiologiste français qui avance que tous les êtres vivants sont composés de cellules. 4. La ___ cellulaire de la vie a été découverte en Allemagne par Theodor Schwann et Mathias Schleiden. 5. Cet allemand a observé des cellules en train de se reproduire. 6. Quel pays a mis au point le premier microscope électronique pouvant grossir une image jusquʼà 7 000 fois? 7. Il a observé la mitose pendant la division cellulaire. Nom : ____________________________________ Réponses activité 3 : /7 **Note : réponse du no.1 vertical est : avantXVII. Le mot croisé complété est à envoyer par fax. Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 18 3.2 La sélection naturelle selon Alfred Russel Wallace et Charles Darwin Référence : cours de biologie 30. La contribution de Wallace (1823-1913) et de Darwin (1809-1882) à la théorie de l'évolution a été de proposer la sélection naturelle comme mécanisme de l'évolution. Ces deux scientifiques présentèrent leurs hypothèses devant une société de Londres en 1858. Ce qui est particulier du cheminement des deux naturalistes, c'est que sans même s'être rencontrés, ils avaient vécu des expériences très similaires qui les mena à des conclusions identiques sur l'évolution. Wallace voyagea en Amazonie et en Indonésie où il étudia une variété d'espèces animales et végétales. Ses observations, ses connaissances des théories de Lyell et dʼ Hutton sur l'évolution géologique et ses lectures des textes de Malthus l'amenèrent à conclure qu'il se produisait des changements dans le temps chez les espèces. Il proposa la sélection naturelle comme mécanisme de l'évolution. "La sélection naturelle est le mécanisme de changement selon lequel les individus les mieux adaptés à un milieu donné survivent et transmettent leurs caractères à leur descendance." Cette définition laisse supposer que les individus qui ne possèdent pas les ressources pour s'adapter dans un milieu quelconque ont peu de chances de survivre dans un tel milieu. Lorsque Wallace fut convaincu, il rédiga en trois jours un article sur le sujet. Il s'empressa de le faire parvenir à Charles Darwin, lui aussi un naturaliste anglais. L'incroyable coïncidence voulu que Darwin travaillait depuis longtemps sur la sélection naturelle. De son propre aveu, Darwin n'était pas destiné à une grande vie. Il tenta de devenir médecin, comme son père, mais dû renoncer suite à son incapacité à supporter la maladie. Par chance et avec un peu d'aide de quelques amis, il réussit à devenir naturaliste à bord du H.M.S. Beagle, un navire britannique d'exploration. À 22 ans, Darwin était chargé de faire des observations sur les espèces animales et végétales de l'Amérique du Sud et des îles Galápagos. Avant de partir, Darwin avait déjà pris connaissance des travaux de Lyell et dʼ Hutton. Il s'intéressait donc à l'évolution. Au cours des cinq années que dura le voyage, Darwin amassa une collection de fossiles, plantes et animaux, jusqu'alors inconnus. Ce qui l'impressionnait le plus, c'était l'incroyable variété des organismes. À son retour, il publia un livre racontant son aventure et fit état des nombreuses variétés d'organismes, mais surtout il commença à étudier ses collections et tenta d'interpréter ses observations. Un an après son retour, il rédigea sa théorie de l'évolution. Toutefois, il décida d'attendre avant de la publier, question d'y réfléchir davantage. Il fut estomaqué de recevoir, vingt ans plus tard, le manuscrit de Wallace, qui arrivait aux mêmes conclusions. Lorsqu'il prit connaissance du travail de Wallace, il décida de donner le crédit de la sélection naturelle à ce dernier. Toutefois, devant l'insistance de collègues comme Lyell et le botaniste John Dalton Hooker, à qui il avait fait lire le manuscrit, il décida de compléter son ouvrage initial. En 1859, il publia "De l'origine des espèces par voie de sélection naturelle". Auparavant, Hooker et Lyell avaient présenté les théories de Wallace et de Darwin à la Société linnéenne de Londres, sans que cette présentation ne provoque d'intérêt particulier. Wallace, bon joueur, insista pour que Darwin accepte le crédit du développement de la Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 19 théorie de la sélection naturelle. Wallace reconnaissait que le travail de Darwin avait précédé le sien et qu'il était plus détaillé. Une bonne partie des informations qui menèrent Darwin à suggérer la sélection naturelle comme mécanisme de l'évolution provenait de voyages. Darwin s'intéressa aussi aux pigeons voyageurs, dont il en faisait l'élevage. Il remarqua que la sélection artificielle pouvait expliquer les changements de caractères chez ces oiseaux. "Par la sélection artificielle, les éleveurs et les cultivateurs déterminent quels membres de la population pourront se reproduire. Entre autres, il observa que deux individus n'étaient jamais identiques. Il existe toujours des caractères qui différencient deux individus (taille, couleur, etc). Pour Darwin, la présence de girafes à long cou s'expliquait par la survie des individus les mieux adaptés. Au début, il y avait probablement des girafes avec des cous de tailles différentes. Les girafes avec des cous courts pouvaient survivre parce qu'elles étaient en mesure de se nourrir avec l'herbe au sol. Toutefois, lorsqu'il ne resta plus que la nourriture dans les arbres, seules les girafes à long cou pouvaient survivre. Voici les quatre énoncés de la théorie de Darwin: • • Il y a des variations dans les populations; Certaines variations sont plus propices que d'autres à la survie et à la reproduction; Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 20 Les organismes produisent plus de rejetons qu'il ne peut en • survivre; • Avec le temps, les populations comprennent une plus grande proportion de rejetons d'organismes les mieux adaptés. QUESTIONS : a) Quʼest-ce qui a fait que les becs de certains pinsons des Galapagos se soient adaptés à une alimentation granivore? Choisis lʼhypothèse la plus plausible selon la théorie de Darwin. o Le bec de certains oiseaux devient plus fort à force de manger des graines. Lorsquʼun parent a un bec renforci, il transmet cette caractéristique à ses descendants. o Certains oiseaux naissent avec un bec un peu plus fort. Cela leur donne accès à une nourriture que leurs parents ne pouvaient pas manger. b) En quoi la diversité peut-elle permettre la survie dʼune espèce? c) Quʼest-ce qui permet la diversité à lʼintérieur dʼune espèce? ______________________________________________________________________ *Vérifie tes réponses à la dernière page de lʼunité 1. Pour en savoir plus sur Darwin, va consulter le site suivant : http://www.hominides.com/html/theories/theories-evolutionnisme.html Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 21 Activité 4 - Va au lien ci-dessous et visionne le premier segment du film sur la théorie de lʼévolution fait par Supersciences. http://www.videos-culture.com/la-theorie-de-levolution/ Le site contient 3 segments du film qui explique la théorie de lʼévolution de Darwin. Nom : __________________________________ Réponds aux questions suite à lʼécoute du film A) Segment 1 (durée 20 min) On veut vérifier si Darwin a raison ou sʼest trompé dans sa théorie. 1. On parle de 3 énoncés de Darwin dans ce segment… place-les en ordre (1 à 3) a) La sélection naturelle est une force de la nature _________ b) La vie est apparue il y a plusieurs centaines de millions dʼannées __________ c) La vie est apparue à partir dʼun ou de quelques organismes vivants _________ 2. Quel type de preuve a-t-on analysé pour trouver à quand remonte les débuts de la vie? __________________________________ 3. Dans quel pays a-t-on retrouvé des stromatolites vivants (bactéries)? _________________________ 4. Vers quelle date ou période se sont complexifiés les organismes par lʼapparition de tête et de membres? ____________________________ 5. Dans quel pays retrouve-t-on une grande diversité de la vie? ___________________ 6. Quʼest-ce qui a un effet sur lʼadaptation et qui est mentionné dans ce segment (manque de nourriture, lʼenvironnement ou la reproduction)? ______________________ Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 22 B) Segment 2 (durée 20min) 7. Au début de ce segment, on parle dʼune partie anatomique qui cause un débat entre le créationnisme et le darwinisme. Lʼhumain en a deux et cʼest ce qui te permet de lire cette question… _______________________ 8. Comment les poissons seraient-ils sortis de lʼeau? ___________________________ 9. On parle de lacunes dans la chaîne de lʼévolution, comment appelle-t-on les parties manquantes? __________________________________ 10. On parle de lʼexemple du paon qui est un oiseau ayant une très belle queue qui semble à première vue nʼavoir aucune utilité pour se protéger du tigre (prédateur). Quelle est lʼautre caractéristique que Darwin a donné pour expliquer la beauté de certains oiseaux mâles et quel est lʼavantage? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 11. On observe le sperme dʼoiseau de Tchernobyl (pelage terne) avec des oiseaux venant dʼautres parties de lʼEurope. Quʼobserve-t-on au niveau de la fertilité? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ C) 3e segment (durée 10min) 12. Comment appelle-t-on le phénomène qui se produit dans les gènes et qui fait apparaître de nouvelles caractéristiques ou en fait disparaître dʼautres? ___________________________________ Lorsque cette activité est complétée, vous envoyez vos réponses par fax. Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 23 3.5 Évolution dʼune théorie Source : Wikipedia (http://fr.wikipedia.org/wiki/Théorie_de_l'évolution ) «En biologie, les théories de l'évolution sont apparues pour décrire le processus par lequel les populations d'êtres vivants se modifient au cours du temps et donnent naissance à de nouvelles espèces. Ces théories se sont développées à partir du xixe siècle sous le nom de transformisme, principalement en opposition au fixisme qui postulait que les espèces restent semblables au cours du temps. Dans la biologie contemporaine, si l'idée que les espèces évoluent ne fait plus aucun doute, les mécanismes qui permettent d'expliquer cette évolution font toujours l'objet de recherches et sont parfois au coeur de controverses scientifiques et médiatiques. Les précurseurs des théories de l'évolution furent Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) et Charles Darwin (1809-1882). Selon Lamarck, les espèces évoluent et se diversifient du fait d'une tendance interne à la complexification contrecarrée par les circonstances extérieures. Les idées de Lamarck seront ensuite supplantées par celles de Charles Darwin, qui leur conjugue - sans les réfuter au départ - l'observation de Malthus que la totalité d'une descendance ne peut survivre indéfiniment à chaque génération en raison de la limitation des ressources : c'est la sélection naturelle parmi des individus naturellement variants. Il expose cette théorie en 1859 dans son livre l'Origine des espèces. Pendant près d'un demi-siècle, les biologistes, mais aussi les paléontologues s'affrontent sur la validité puis sur le fonctionnement de l'évolution. Depuis le milieu du xxe siècle, avec la Théorie synthétique de l'évolution, l'évolution fait l'objet d'un large consensus scientifique sur ses fondements et ses mécanismes. La théorie synthétique postule aujourd'hui que les gènes ne peuvent être modifiés naturellement que par des mutations aléatoires, mais il s'agit, de l'aveu même de Francis Crick, d'un "dogme" de la biologie moléculaire. On croyait en conséquence, jusqu'à la fin du xxe siècle, que l'adaptation individuelle ne se transmettait pas. Toutefois, au début du xxie siècle, de nouvelles expériences et observations ont rouvert la porte à l'hypothèse d'une transmission de l'adaptation individuelle dans certains cas (notamment la taille, par rapport aux conditions d'alimentation), non par la modification des gènes, mais par la modification de leurs conditions d'expression, et, par là, de leur niveau d'activité, avec toutes les conséquences. Ces phénomènes sont qualifiés d'épigénétique. Si la théorie moderne permet d'expliquer la plupart des observations, il reste probable qu'elle devra sans doute être complétée et même corrigée sur certains points dans l'avenir, comme toute théorie scientifique. » Biologie 20 Unité 1 : introduction Jacinthe Deblois éducation à distance 24 Réponses aux 2 questions suivant le texte de la section 3 p. 12. 1. Un projet dʼexpo-science utilise la méthode scientifique. Chaque fois que vous faite un laboratoire dans un cours de sciences et que vous devez rédiger un petit rapport, cʼest une autre façon dʼutiliser la méthode scientifique. 2. En fait, il y a de nombreux domaines où la science est très peu avancée, où il y a plus de questions que de réponse. Ex : lʼastronomie, la psychologie, lʼéconomie et les sciences humaines. Réponses aux questions sur Darwin et la sélection naturelle p. 20 a) Le bec de certains oiseaux devient plus fort à force de manger des graines. Lorsquʼun parent a un bec renforci, il transmet cette caractéristique à ses descendants. b) La diversité permet la survie car elle apporte des caractères qui sʼils sont utiles à la survie se transmettent aux futures générations et sʼils sont inutiles, ces caractères disparaissent. c) Les mutations (ou apparition de nouveaux caractères) amènent de la diversité dans une population.
