Le manuel de SVT en ligne directement (cliquer) Diaporama du cours Livret de méthodes SVT collège Livret de méthodes lycée Quizlet des chapites1 et 2

Chapitre 1 : l’organisation fonctionnelle du vivant

Séance 1 : présentations, programme, consignes de sécurité (COVID-19) et première utilisation du microscope. Observation de cellules d’épiderme d’oignon rouge au microscope optique (G=100). Ces cellules sont non chlorophylliennes. L’organisation de la cellule végétale est particulière avec en plus des caractères communs à toutes les cellules eucaryotes (noyau, cytoplasme, membrane) une vacuole qui occupe 90% du volume cellulaire et une paroi dite pectocellulosique qui forme un ciment entre les cellules et leur confère leur forme particulière.

Cellules eucaryotes, organismes eucaryotes

Cellules procaryotes, organismes procaryotes (bactéries)

Point commun entre TOUTES les cellules : ADN (matériel génétique), cytoplasme, membrane (plasmique).

Êtres vivants unicellulaires (bactérie comme E. coli ou protozoaire : paramécie, ou parasite :Plasmodium falciparum, agent du paludisme) : une seule cellule doit tout faire (reproduction, locomotion, nutrition...) : elle n'est pas spécialisée

Êtres vivants pluricellulaires : animaux, végétaux, champignons. Les cellules sont spécialisées en une fonction, et organisées en tissus, qui composent eux-mêmes organes et systèmes.

Séance 2 : les cellules sont organisées en tissus chez les animaux et les végétaux

Activité 1

• Observation de cellules animales : voir le diaporama de cours

Activité 2

• Observation de cellules végétales chlorophylliennes : épiderme de poireau (G ). Repérer les stomates et les cellules épidermiques chlorophylliennes.

Les stomates sont des structures pouvant s’ouvrir et se fermer qui laissent entrer et sortir les gaz impliqués dans la respiration et la photosynthèse (H₂O, CO₂, O₂). Les cellules chlorophylliennes effectuent la photosynthèse (fabrication de molécules organiques grâce à l’énergie lumineuse).

Protocole observation épiderme poireau (sans coloration dans le rouge neutre).

Protocole observation amyloplastes

• Observation d’amyloplastes dans des cellules de parenchyme de pomme de terre et/ou de banane Exemples de tissus végétaux.

Les cellules des organismes pluricellulaires sont spécialisées : chacune a une fonction particulière.

Activité 3

Identifier les organites suivants sur les photographies au microscope électronique (électronographies)

Mitochondrie, chloroplaste, ……

Activité 4

Utiliser le logiciel Libmol en ligne en étudiant les molécules de glycogène, glucose, chlorophylle, amidon (amylopectine) à l’emplacement suivant ou dans la librairie de molécules. Tutoriel si besoin pour Libmol.

Autres ressources.

Fragments de glycogène, amylopectine et molécule de glucose : identifier les atomes présents, repérer la molécule de glucose dans celle des fragments de glycogène et d’amylopectine (qu’observe-t-on ? ), taille des fragments de molécules (les mesurer). Quel est le point commun entre l’amylopectine et le glycogène ?

Chlorophylle : étudier la molécule en variant le mode de représentation, la nature des atomes présents, la taille de la molécule (la mesurer).

Correction de l'activité 4

Exemples de cellules spécialisées végétales (remplir le tableau)

Correction du tableau

• Exemples de cellules animales : neurones, globules blancs, cellules de l'épithélium de l’œsophage. Voir le diaporama de cours et le livre

-un neurone se trouve dans le tissu nerveux ; sa fonction est de conduire l'information nerveuse (sous forme électrique)

-un globule blanc (leucocyte) se trouve dans le sang, les tissus ou la lymphe; sa fonction est de participer à la défense de l'organisme (système immunitaire)

• Dans ces cellules eucaryotes, on observe des structures plus petites, visibles au microscope optique (noyau, vacuole, chloroplaste, amyloplaste..) ou au microscope électronique : ce sont des organites. Chacun a une fonction particulière, tous ne sont pas présents dans chacune des cellules.

Photos page 20 et 21 au microscope électronique (cellule de foie observée au microscope électronique). Certains organites ne sont visibles qu'au microscope électronique comme les mitochondries, le RER, l'appareil de Golgi, les mélanocytes.

• Entre les cellules il existe de nombreuses molécules qui permettent la cohésion des tissus, comme le collagène et la fibronectine. Leur ensemble forme la matrice extracellulaire (MEC) (2- page 16).

A faire :

Lire et apprendre le cours pages 24et 25 (apprendre par cœur les bilans « A retenir »). Utiliser l’audio et les schémas animés pour favoriser les apprentissages. Livre en ligne .

Apprendre les mots-clés de la page 25 et connaître leurs définitions (pages 296 à 302) . Cellule, cellule spécialisée, matrice extracellulaire, organe, organisme, organite, tissu

Pour s’exercer, des QCM : QCM1, QCM2, QCM3,

Les exercices du livre : commencer par les plus faciles (une étoile). Autoévaluation jusqu’au 7 (correction page 290)

Chapitre 2- L’ADN, support de l’information génétique

Séance 3 : la structure de l'ADN en étroit rapport avec sa fonction : contenir une information codée mais lisible (accessible)

1- Le développement embryonnaire :

· Chez les animaux, de la cellule-œuf à l’éclosion ou la naissance.

· Chez les végétaux, croissance indéfinie à partir de la cellule-œuf

Mais comment est-ce que cela fonctionne ? Quel est le programme qui permet ce déroulement ? Comment est- ce que la cellule-œuf « sait » qu’elle devient un oursin, une souris, une tulipe ?

Nous allons voir qu’il existe une programme appelé « programme génétique » qui se situe au niveau de l’ADN.

2- La structure de la molécule d’ADN

Activités 1 : comprendre la structure de l’ADN (Acide Désoxyribonucléique)

Pour tous : l’ADN est formé à partir de quatre unités appelées « bases azotées », notées A, C, G , T, qui sont liées chacune à un sucre, le désoxyribose, et à un groupement phosphate (à partir de l’élément phosphore). L’ensemble des trois forme un nucléotide.

Les nucléotides peuvent s’assembler par des liaisons dites « faibles » au niveau des bases azotées, en son centre. A s’associe uniquement avec T, et C avec G.

Nous allons observer la structure en « double hélice » de l’ADN.

Activité 1a Ceux qui ont utilisé l’ordinateur la semaine dernière le font sur la maquette en plastique

Les 4 bases azotées sont des pièces de couleur : A bleu, T marron, G vert, C jaune.

Le désoxyribose est un pentagone rouge, le phosphate un tétraèdre violet

Essayez d’emboiter les bases azotées entre elles ; que remarquez-vous ?

Désoxyribose et phosphate Désoxyribose-phosphate

Les pièces de peuvent s’emboiter que d’une certaine façon.

2 paires de bases azotées

Une paire de nucléotides complémentaires.

Associer une base azotée et un groupe « Désoxyribose et phosphate » afin de réaliser un nucléotide.

Désoxyribose et phosphate, puis associer deux nucléotides au niveau de leurs bases azotées afin de réaliser une paire de nucléotides complémentaires.

Recommencer 5 fois

Sur la tige, mettre un cylindre transparent, puis empiler les paires de nucléotides complémentaires séparées par les cylindres.

Associer les désoxyriboses avec les phosphates. Attention, il existe une légère contrainte, bien respecter les orientations.

Le modèle en double hélice de l'ADN : les deux brins (ou chaines d'ADN) sont associés grâce aux bases complémentaires A-T et G-C au centre de la double hélice

* On utilise en fait une représentation simplifiée de cette structure en …double hélice....., le modèle en échelle.

Passage du modèle en double hélice au modèle en échelle (on n'utilisera plus que ce dernier en exercice).

Le modèle en échelle

On dit que l’ADN contient une information génétique : de quelle nature est-elle ? « Comment ça marche ? »

Les chromosomes sont composés d'ADN et de protéines.

De petits fragments d'ADN particuliers sont appelés "gènes". Ils contiennent chacun une information pour la fabrication d'une protéine. L'espèce humaine comporte environ 25 000 gènes répartis sur 46 (23 paires) de chromosomes.

Correction de l'exercice 4 p 26 : 1-tissu 2-spécialisée 3-unicellulaire 4-matrice extracellulaire

1a-paroi, 1-b chloroplastes, 1c-noyau 2-a cytoplasme 2-b noyau 2-c mitochondries 2-d membrane

Séance 4

3-Le code de l’ADN

Histoire de la GFP (« Green Fluorescent Protein »)

Chez une espèce de méduse, Aequoria victoria, il existe une protéine, la GFP, qui émet de la lumière verte quand elle est éclairée en lumière bleue. Naturellement, seule cette espèce produit de la GFP. Pourtant, il pourrait être possible de faire fabriquer la GFP à un autre organisme. Comment ?

Mécanisme de la transgénèse

Sur cette image, on découvre des coronavirus responsables de la maladie Covid-19. Il s'agit des toutes premières images du virus SARS-CoV-2 isolé à partir des premiers patients pris en charge à l'Hôpital Bichat Claude-Bernard (AP-HP) en janvier 2020.

Les virus sont accrochés à des cellules épithéliales au niveau des cils du pôle apical (pôle de la cellule tourné vers le milieu extracellulaire). Pour les observer, les chercheurs de l’Inserm, du CNRS, de l’université Claude Bernard Lyon 1 et de la startup Signia Therapeutics ont reproduit les conditions d’infection dans un épithélium respiratoire humain reconstitué. Les images ont été obtenues par microscopie électronique à transmission au sein du laboratoire VirPath au sein du Centre international de recherche en infectiologie, avec l'appui de la plateforme CIQLE.

Crédits photos : Manuel Rosa-Calatrava, Inserm ; Olivier Terrier, CNRS ; Andrés Pizzorno, Signia Therapeutics ; Elisabeth Errazuriz-Cerda UCBL1 CIQLE. VirPath (Centre international de recherche en infectiologie Unité Inserm 1111 - UMR 5308 CNRS - ENS Lyon - UCBL1). Colorisée par Noa Rosa C.

Chapitre 3 Le métabolisme des cellules

Séance 6 : TP sur le métabolisme des levures, expériences EXAO

Notions fondamentales : métabolisme, autotrophe, hétérotrophe, organites, enzymes

TP Mise en évidence des métabolismes cellulaires (EXAO) page suivante

De nombreuses transformations chimiques se déroulent à l’intérieur de la cellule : elles constituent le métabolisme.

Voici 3 exemples des principales réactions pouvant se produire dans une cellule :

• la fermentation alcoolique : Glucose → CO₂ + éthanol
• la respiration : C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O avec production d’énergie
• la photosynthèse : les cellules chlorophylliennes autotrophes, exposées à la lumière, réalisent d’autres échanges gazeux : absorption de CO₂ et rejet de dioxygène. Elles sont capables d’utiliser directement l’énergie lumineuse pour produire de la matière organique à partir de matières minérales. Elles piègent l’énergie lumineuse grâce à leur chlorophylle et utilisent ensuite cette énergie pour réaliser les synthèses de molécules carbonées.

6 CO₂ + 6 H₂O → lumière → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

.Métabolisme autotrophe – livre p53

Un organisme autotrophe est un organisme capable de fabriquer sa propre matière organique (ex : glucose) à partir d’éléments minéraux (ex : H₂O). Il utilise pour cela l’énergie lumineuse pour réaliser la photosynthèse.

Compléter le schéma ci-dessous

Rq : Les sels minéraux sont très importants pour la photosynthèse

Métabolisme hétérotrophe – livre p52 et 54-55

Un organisme hétérotrophe est un organisme incapable de fabriquer sa propre matière organique : il doit se nourrir de constituants organiques préexistants.

Correction des schémas autotrophie et hétérotrophie

D’autres métabolismes conduisent à la production de molécules spécifiques :

Fermentations livre p60, Equipement enzymatique livre p67

Autres exercices (site) pour le 16/10/2020

TP Les différents types de métabolismes cellulaires

A l’aide du matériel à votre disposition, proposer une stratégie vous permettant de trouver si votre échantillon est autotrophe ou hétéroptrophe en sachant qu’il existe de nombreuses transformations chimiques (fermentation, respiration, photosynthèse) se déroulant à l’intérieur de la cellule : elles constituent le métabolisme.

Correction après les courbes.

Ce métabolisme peut être contrôlé par les conditions du milieu : présence d’oxygène ou de lumière.

Matériels à votre disposition :

• solution de levure (10 g/L) et dispositif d’EXAO (sondes O₂ et CO₂, sonde à éthanol)
• solution de glucose (10 g/L) + mini seringue

Courbe obtenue :

Correction

Supposons que les levures soient autotrophes. Elles doivent alors produire du dioxygène et consommer du CO2 à la lumière. A l'aide des sondes, on devrait observer une augmentation de la concentration en oxygène et une diminution de celle en CO2 dans le milieu à la lumière.

Supposons que les levures soient hétérotrophes. Elles doivent alors produire du CO2 et consommer du dioxygène en présence de glucose, on doit donc voir la concentration en CO2 augmenter et celle d'O2 diminuer après ajout de glucose.

L'expérience montre que c'est le 2e résultat qui est obtenu, les levures sont donc hétérotrophes.

Pour savoir si elles effectuent la respiration ou la fermentation, il faut voir ce qui se passe en présence ou absence d'O2 : on observe que les levures fermentent en absence d'O2 (détection d'éthanol et de CO2) et respirent (détection de CO2 seul) en présence d'O2.

Conclusion :

Pour assurer les besoins fonctionnels d’une cellule, de nombreuses transformations biochimiques s’y déroulent : elles constituent ce qu’on appelle le métabolisme. Ainsi, une cellule est l’unité structurale mais aussi fonctionnelle des êtres vivants

La respiration et les fermentations sont deux métabolismes permettant d’obtenir de l’énergie en dégradant des molécules organiques. Les cellules et les organismes qui utilisent des molécules organiques présentes dans leur milieu sont des hétérotrophes. La photosynthèse permet de produire toutes les molécules organiques nécessaires à la vie : les cellules et les organismes qui l’effectuent sont des autotrophes.

Séance 7 : les enzymes et les voies métaboliques

Exemple de la synthèse de la mélanine (page 58).

La mélanine est un pigment noir fabriqué dans les mélanocytes. La synthèse (fabrication) de la mélanine se fait à partir de la tyrosine, un acide aminé. La tyrosine apportée par le sang y est transformée en une autre molécule grâce à une enzyme.

Une enzyme est un catalyseur biologique : elle accélère la réaction et est retrouvée intacte à la fin. On dit que la première molécule est le substrat de l'enzyme et la deuxième, son produit.

Certaines personnes sont dépourvues de mélanine : elles sont albinos.

Certains albinismes sont dus à la déficience d'une enzyme, la tyrosinase.

Interdépendance des métabolismes page 60 : les différentes utilisations du glucose dans les organismes.