Bilan n°1 – La Terre dans l`Univers et quelques propriétés du
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Bilann°1–LaTerredansl’Universetquelques propriétésdumondevivant Objectifs de cette partie du programme : - (TP n°1) découvrir quelles sont les particularités de la Terre par rapport aux autres objets du système solaire qui permettent d’expliquer que la vie existe sur Terre ; (TP n°2 et 3) mettre en évidence la nature chimique du monde vivant et la comparer au monde minéral ; (TP n°4 et 5) mettre en évidence que la cellule constitue la brique élémentaire du monde vivant ; (TP n°6) découvrir que la structure de la molécule d’ADN est universelle et qu’elle est le support de l’information génétique des êtres vivants ; (TP n°7) montrer que le message porté par l’ADN est variable ce qui explique la diversité du monde vivant. I) Les particularités de la Terre. - - - - TP n°1 - Le système solaire est composé d'une étoile le Soleil, autour de laquelle tournent huit planètes et leurs satellites, des astéroïdes et des comètes. Les planètes les plus proches du Soleil, Mercure, Vénus, Terre et Mars sont des planètes rocheuses, c’est à dire que leur surface est constituée de roches. Les autres planètes, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont plus éloignées du Soleil et sont des planètes gazeuses, c’est à dire qu’elles n’ont pas de surface solide constituée par des roches. La Terre possède une atmosphère épaisse dont la composition est originale par rapport à la composition de celles des autres planètes rocheuses. L’atmosphère terrestre est riche en diazote (N2) en dioxygène (O2) et en eau (H2O) et elle contient très peu de dioxyde de carbone (CO2). La présence de l’atmosphère terrestre est liée à sa masse suffisamment importante pour retenir les molécules gazeuses (la Lune est au contraire trop peu massive pour posséder une atmosphère) et à sa distance idéale par rapport au Soleil (Mercure est au contraire tellement proche du Soleil que son atmosphère a été détruite par les rayons solaires). La Terre est la seule planète du système solaire où il existe de l’eau à l’état liquide. Sur d’autres planètes telle que Mars (par exemple) on trouve de l’eau mais uniquement sous ses formes gazeuse et solide. L’existence d’eau liquide sur Terre est due à plusieurs paramètres : o sa distance au Soleil qui détermine une température moyenne à la surface terrestre, compatible avec la présence d’eau sous forme liquide ; o les caractéristiques de son atmosphère dont la pression a une valeur compatible avec la présence d’eau sous forme liquide. La présence de la vie sur Terre est due à des caractéristiques très précises : la présence et la composition de son atmosphère, Mots clés : système solaire, la présence d’eau liquide, sa masse et sa distance idéale au Soleil étoile, planète gazeuse, planète rocheuse, astéroïde, comète, que l’on nomme la zone d’habitabilité. La zone d’habitabilité est satellite, atmosphère, zone une zone précise autour d’une étoile dans laquelle une planète, d'habitabilité. possédant une atmosphère, pourrait contenir de l’eau liquide à sa surface sans pour autant que la présence de vie y soit certaine. II) Les caractéristiques chimiques du monde vivant. - TP n°2 - Tous les êtres vivants sont constitués d’une grande quantité d’eau (= matière minérale) et des mêmes catégories de molécules organiques. Cette unité chimique du monde vivant montre qu’il existe un lien de parenté entre tous les êtres vivants. Les molécules organiques qui constituent les êtres vivants sont réparties en trois grandes catégories : les protides (protéines…), les lipides (substances grasses…) et les glucides (sucres…). 1 Équipe SVT Wittmer Seconde - Cours bilan n°1. Mots clés : molécule, molécule organique, parenté. - - TP n°3 - Les molécules organiques contiennent des éléments chimiques (= atomes) présents à la surface du globe terrestre. Toutes les molécules organiques sont constituées par une très forte proportion d’atomes de carbone (associé à des atomes d’hydrogène) : la matière vivante est donc aussi appelée la matière carbonée. Les êtres vivants sont caractérisés par leur matière carbonée et par leur très forte teneur en eau, ce qui les différencient de la matière minérale (eau, gaz, roches…). Mots clés : élément chimique, molécule organique. La composition chimique des êtres vivants. III) La cellule et l’unité du monde vivant. - - TP n°4 - Tous les êtres vivants sont constitués d’une ou de plusieurs cellules. À l'intérieur de chaque cellule, de nombreuses transformations chimiques se déroulent en permanence : elles constituent le métabolisme cellulaire. Le métabolisme cellulaire permet à une cellule de produire l'énergie nécessaire à ses activités (ex : la synthèse de molécules organiques). Le métabolisme cellulaire est contrôlé à la fois par : o le patrimoine génétique (une mutation peut modifier le type de réactions Mots clés : chimiques qui se déroulent dans une cellule : les individus mutants d'une mutant, métabolisme, espèce ont ainsi un métabolisme différent des individus qui n’ont pas subi nutriment. de mutation) ; o les conditions du milieu extérieur (température, luminosité…). La cellule est l’unité fonctionnelle du monde vivant. 2 Équipe SVT Wittmer Seconde - Cours bilan n°1. - - TP n°5 – La cellule est l'unité structurale du monde vivant car tous les êtres vivants sont composés par au moins une cellule. o La cellule est un espace limité par une membrane plasmique, qui contient un liquide appelé le cytoplasme, du matériel génétique et qui échange de la matière (ex : le glucose) et de l’énergie avec son environnement. o La présence d’une ou plusieurs cellules chez tous les êtres vivants et les similitudes dans leur organisation montrent qu’il existe un lien de parenté entre tous les êtres vivants. La diversité du monde vivant est due à des caractéristiques particulières qui personnalisent les cellules des différents groupes d’êtres vivants. o Les cellules des espèces Eucaryotes possèdent dans le cytoplasme des compartiments délimités par une membrane. Ces Mots clés : cellule, compartiments, qui assurent des fonctions précises dans la cellule, membrane plasmique, sont appelés des organites (ex : le noyau contient le matériel organite, Eucaryote et Procaryote. génétique). o Les cellules des espèces Procaryotes ne possèdent pas d’organites et leur taille est beaucoup plus petite que celle des cellules Eucaryotes. La cellule est l’unité structurale du monde vivant. IV) L’ADN, molécule universelle et variable. - - - TP n°6 - La structure de la molécule d’ADN est identique chez tous les êtres vivants : elle est constituée de deux chaînes de nucléotides enroulées l'une autour de l'autre formant une double hélice. o Chaque nucléotide est constitué d’un groupement phosphate, d’un sucre (le désoxyribose) et d’une base azotée parmi les quatre bases azotées possibles : l’adénine (A), la guanine (G), la thymine (T) et la cytosine (C). o Les deux chaînes de nucléotides sont reliées entre elles par des liaisons faibles qui unissent les bases azotées selon une règle précise de complémentarité : l’adénine se lie avec la thymine et la guanine se lie avec la cytosine. Chaque nucléotide d’une chaîne de l’ADN est ainsi relié au nucléotide complémentaire situé en face de lui sur l’autre chaîne de nucléotides ; ceci assure la liaison entre les deux chaînes de la molécule d’ADN. La transgénèse consiste à transférer un gène d’une espèce A chez une espèce B. Après son transfert, le gène remplit la même fonction chez Mots clés : ADN, l’espèce B que celle qu’il remplissait chez l’espèce A : il modifie les double hélice, caractéristiques de l’espèce B. La transgénèse démontre que l’information nucléotide, génétique est contenue dans la molécule d’ADN et que le langage porté transgénèse. par l’ADN est universel. La structure identique de la molécule d’ADN et le langage universel porté par l’ADN montrent qu’il existe un lien de parenté entre tous les êtres vivants. 3 Équipe SVT Wittmer Seconde - Cours bilan n°1. - TP n°7 – L’information génétique est constituée par la succession ordonnée des nucléotides d’une chaîne d’ADN (appelée séquence de nucléotides). Une séquence de nucléotides qui détermine un caractère (ex : le groupe sanguin) est appelée un gène. o La séquence d’un gène donné est variable au niveau de quelques nucléotides : ajout ou perte d’un nucléotide, remplacement d’un nucléotide par un autre (nucléotide à adénine à la place d’un nucléotide à guanine…). Ces modifications de la séquence d’un gène sont appelées des mutations : elles sont aléatoires (= non prévisibles). Un gène existe donc sous différentes versions appelées des allèles. o Les différentes versions des gènes expliquent que les individus Mots clés : allèle, gène, séquence de d’une même espèce ne soient pas tous exactement identiques (ex : il nucléotides. existe plusieurs groupes sanguins chez l’espèce humaine). La structure et l’information génétique portée par la molécule d’ADN. 4 Équipe SVT Wittmer Seconde - Cours bilan n°1.
