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A - Les fonctions de nutrition
A - Les fonctions de nutrition
Les fonctions de nutrition correspondent à l’ensemble des fonctions assurant l’approvisionnement en matière et en énergie d’un organisme ainsi que son entretien et son renouvellement.
1 – Chez les animaux
Chez les animaux, les fonctions de nutrition comportent notamment l’alimentation, la digestion, la respiration, la circulation et l’excrétion.
►A1 - Les besoins des cellules
La respiration cellulaire permet, en présence de dioxygène, de convertir l’énergie contenue dans les nutriments (essentiellement le glucose) en énergie utilisable par la cellule. Cette réaction produit des déchets qui sont rejetés dans le sang : l’eau et le dioxyde de carbone, qui est éliminé de l’organisme au cours de la respiration.
Respiration cellulaire :
L’énergie ainsi libérée permet le fonctionnement cellulaire : divisions, synthèses… ce fonctionnement produit des déchets azotés tels que l’urée, rejetés dans le sang puis évacués de l’organisme par les reins (chez les vertébrés).
♥ Synthèse : production de matière par les cellules.
►A2 - Un apport continu de nutriments aux cellules
Une partie des nutriments peut être stockée par l'organisme pour être redistribuée en cas de besoin. Par exemple, le tissu adipeux stocke les lipides.
Bilan : fonctionnement de la cellule animale :
►Pour télécharger le schéma bilan
►A3 - Mode d'action des sucs digestifs
►A4 - Digestion in vitro de l'amidon
Lors du passage dans le tube digestif, les aliments sont mélangés à différents sucs digestifs qui contiennent des enzymes.
Les enzymes réalisent une digestion chimique des aliments : elles agissent comme des ciseaux moléculaires et transforment les grosses molécules alimentaires en nutriments que les cellules peuvent absorber.
♥ Enzyme : substance contenue dans les sucs digestifs permettant la simplification moléculaire des aliments en nutriments.
Les enzymes ont une action spécifique, elles agissent sur une catégorie d'aliments. Les différentes enzymes des sucs digestifs permettent la digestion des différents types d'aliments : glucides, lipides et protides.
►A5 - Micro-organismes et nutrition animale
Beaucoup d'animaux ne peuvent pas digérer certains aliments sans l'intervention de micro-organismes. En effet, seuls ces derniers libèrent les enzymes nécessaires à la formation des nutriments. Ces micro-organismes constituent le microbiote, ils sont indispensables à la digestion.
2 – Chez les végétaux
Contrairement aux animaux qui ont besoin de matière organique, les végétaux ne se nourrissent que de matière minérale : eau, sels minéraux et dioxyde de carbone. Ils ont aussi besoin de lumière.
►Pour télécharger la fiche de rappels
►A6 - Les conditions de la photosynthèse
Les cellules végétales chlorophylliennes (vertes) produisent leur propre matière organique en transformant du dioxyde de carbone en glucides grâce à l'énergie lumineuse lors de la photosynthèse ; du dioxygène est alors rejeté.
Photosynthèse :
Les sels minéraux sont nécessaires à la synthèse d'autres molécules organiques comme les protéines.
Les cellules végétales produisent leur énergie, comme les autres cellules, par la respiration cellulaire, de jour comme de nuit. Les échanges gazeux de la photosynthèse étant largement supérieurs aux échanges gazeux de la respiration, un végétal produit du dioxygène et consomme du dioxyde de carbone.
La sève élaborée contient la matière organique produit par la photosynthèse ; elle est distribuée à tous les organes du végétal par des vaisseaux.
►A7 - Le devenir de la matière organique
La matière organique produite par photosynthèse est utilisée par la plante pour la respiration cellulaire, afin de produire de l'énergie et pour la croissance. Une partie est aussi stockée dans certains organes comme les graines ou les fruits.
►Pour télécharger le schéma bilan
►A8- Micro-organismes et nutrition végétale
La plupart des plantes pratiquent des symbioses avec des micro-organismes du sol (champignons ou bactéries). La plante apporte de la matière organique aux micro-organismes tandis que ceux-ci facilitent l'absorption d'eau et de sels minéraux par la plante.
♥ Symbiose : relation durable entre deux organismes chacun d'eux tirant bénéfice de cette association.
B – La diversité des êtres vivants
► A1 – Différents niveaux de biodiversité
1 – Biodiversité et dynamique des populations
La biodiversité s'observe à trois niveaux d'organisation du vivant : au niveau des écosystèmes, au niveau des espèces et au niveau des individus.
► A2 – Diversité des relations entre les espèces
Les relations entre les espèces d’un écosystème (biocénose) sont nombreuses et complexes. Les espèces sont ainsi interdépendantes et dépendent aussi des conditions du milieu (biotope).
Une modification d’un élément de l’écosystème entraîne ainsi un déséquilibre de celui-ci, et une modification de la biodiversité. Les déséquilibres des écosystèmes peuvent avoir des causes naturelles (ex : incendie), mais ils sont souvent la conséquence de l’action humaine (ex : surpêche).
► L'ADN, support de l'information génétique :
2 – Les caractères héréditaires sont déterminés par les gènes
Chez tous les êtres vivants, l'information génétique est portée par une longue molécule filamenteuse, l'ADN.
Quand la cellule est au repos, l'ADN est décondensé et invisible dans le noyau. Au moment de la division cellulaire (= mitose), l'ADN se condense et devient alors visible au microscope sous forme de bâtonnets : les chromosomes.
♥ Un gène est une portion d'ADN (donc de chromosome) déterminant la réalisation d'un caractère.
Chaque chromosome porte de nombreux gènes (env. 22 000 gènes chez l'Homme).
Les deux chromosome d'une même paire étant identiques, ils portent les mêmes gènes aux mêmes emplacements. Chaque gène est donc présent en deux exemplaire dans une cellule, sauf les gènes qui sont portés par les chromosomes sexuels X et Y :
► A5 – Différents groupes sanguins
Un gène peut exister sous différentes versions pour un même caractères : ce sont ses allèles.
Exemple : il y a trois allèles possibles pour le caractère groupe sanguin : A, B ou O.
Sur deux chromosomes d'une même paire, le même gène présente soit les mêmes allèles (ex1), soit des allèles différents. Dans ce dernier cas, les deux allèles peuvent s'exprimer (ex2) ou bien l'un peut s'exprimer et pas l'autre (ex3). Les allèles A et B sont dits codominants, et ils sont dominants par rapport à l'allèle O.
Les chromosomes d'une même paire sont ainsi génétiquement différents : ils portent les mêmes gènes, mais pas les mêmes allèles.
L'ensemble des allèles d'un individu constitue son génotype.
3 – La mitose produit des cellules génétiquement identiques
Une chromatide est constituée d’une molécule d’ADN. La mitose est préparée par la duplication des chromosomes : chaque filament d'ADN est doublé, et les chromosomes simples (à 1 chromatide) deviennent ainsi des chromosomes doubles (à 2 chromatides).
Lors de la mitose, les chromatides de chaque chromosome se séparent dans une des deux cellules issues de la division.
Les deux chromatides d'un chromosome étant identiques (mêmes gènes, mêmes allèles), chaque cellule issue de la mitose contient ainsi la même information génétique que la cellule de départ.
► A7 – La méiose permet la formation des gamètes
4 – La méiose produit des gamètes génétiquement différents
C'est dans les testicules et les ovaires que sont produits les gamètes (spermatozoïdes et ovules). Les gamètes sont issus d'une division très particulière appelée méiose, au cours de laquelle les chromosomes de chaque paire se séparent. Les gamètes ainsi obtenus contiennent donc la moitié des chromosomes de la cellule initiale. Les chromosomes de chaque paire se répartissant de façon aléatoire au cours de la méiose, les gamètes produits sont génétiquement différents. Ainsi, un être humain peut produire 223 (8 388 608) gamètes génétiquement différents !
5 – La fécondation permet de produire des individus génétiquement différents
La fécondation est l'union de deux gamètes au hasard parmi un grand nombre de gamètes possible. Elle multiplie les combinaisons génétiques. Ainsi, un couple humain est capable de produire 223x223 ( = plus de 70 000 milliards) cellules-œufs génétiquement différentes, soit autant d'enfants différents !
La fécondation rétablit le nombre de chromosomes de l'espèce. Pour chaque paire de chromosomes d'un individu, un provient du père et l'autre de la mère.
Ainsi, grâce aux brassages génétiques réalisés au cours de la méiose, puis au cours de la fécondation, la reproduction sexuée est à l'origine de la diversité des individus au sein de l'espèce.
C – L'évolution des espèces
► A1 – Les débuts de la vie sur Terre
1 – L'apparition de la vie sur Terre
La Terre s'est formée il y a 4,5 milliards d'années. La planète était alors caractérisée par une température très élevée et une absence de dioxygène et d'eau liquide.
Quand la température a diminué, l'eau est devenue liquide et a permis l'apparition de la vie dans les mers il y a plus de 3,5 milliards d'années, sous forme de bactéries.
Ces bactéries photosynthétiques ont produit du dioxygène, modifiant ainsi la composition de l'atmosphère, et rendant possible le développement de nombreuses autres formes vivantes.
►Exercice (rappels) : des liens de parenté entre les êtres vivants
2 – La lignée humaine
L'espèce humaine actuelle, Homo sapiens, partage des caractères communs avec les autres êtres vivants : elle est donc, comme toutes les autres espèces, issue de l'évolution. Elle appartient au groupe des primates. Son plus proche parent vivant est le chimpanzé. Le groupe des humains, caractérisé par une bipédie permanente, regroupe Homo sapiens et des espèces fossiles.
► A3 - L'apparition de nouveaux caractères
3 – Des mutations à l'origine de nouveaux caractères
Une mutation est une modification de l'ADN d'un gène : elle produit un nouvel allèle.
– Si la mutation se produit chez un être vivant qui se reproduit par mitose (ex : bactérie), elle sera transmise à toute sa descendance.
– Si elle se produit chez un être vivant qui se reproduit de façon sexuée, elle ne sera transmise à la descendance que si elle apparaît dans un gamète.
Les mutations spontanées sont rares, mais elles sont favorisées par certains facteurs de l'environnement, comme les radiations.
► Exercice - Des théories différentes
► A4 - Les mécanismes de l'évolution
►Télécharger la fiche de "glops" pour faire l'activité
►Exercice - La phalène du bouleau
4 – La sélection naturelle est à l'origine de l'évolution des espèces
Le fondateur de la théorie de l'évolution est Charles Darwin. Comme toute théorie scientifique, elle repose sur un ensemble de faits, d'observations, reliés entre eux de façon logique.
Les individus porteurs de caractères avantageux dans un milieu donné survivent mieux et ont plus de descendants, si bien que leurs caractères se répandent dans la population : c'est la sélection naturelle.
La sélection naturelle à l'origine de l'évolution :
► Exercice - Comprendre l'apparition de nouvelles espèces
L'évolution de deux populations de la même espèce géographiquement séparées peut ainsi aboutir à des différences telles que la reproduction devient impossible entre elles. Ce phénomène est à l'origine de l'apparition de nouvelles espèces.
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