Sciences de la Vie et de la Terre
Download
1 / 40

Sciences de la Vie et de la Terre - PowerPoint PPT Presentation


  • 98 Views
  • Uploaded on

Sciences de la Vie et de la Terre. Cours de terminale S Programme de spécialité. Thème 1 - Diversité et complémentarité des métabolismes Thème 2 - Des débuts de la génétique aux enjeux actuels des biotechnologies

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Sciences de la Vie et de la Terre' - espen


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Sciences de la Vie et de la Terre

Cours de terminale S

Programme de spécialité


Thème 1 - Diversité et complémentarité des métabolismes

Thème 2 - Des débuts de la génétique aux enjeux actuels des

biotechnologies

Thème 3 - Du passé géologique à l’évolution future de la

planète


Eau + sels minéraux

Matière organique

CO2

chloroplastes

NRJ

mitochondries

O2

CO2

O2

NRJ

lumière

Chapitre I : Du carbone minéral aux composants du

vivant : la photo-autotrophie pour le C

Introduction : révisions de seconde

cellule autotrophe

(végétaux chlorophylliens)


Eau + sels minéraux

Matière organique

O2

NRJ

Mitochondrie

Matière organique (glucose par exemple)

NRJ

CO2

cellule hétérotrophe

(animaux et champignons)


Carbone minéral

Carbone organique

Carbone organique

Carbone organique

Photo-autotrophie

hétérotrophie


écosystème

I ) Le cycle du carbone dans les écosystèmes

A ) définition d’un écosystème

biotope

biocénose


A

B

B ) Le fonctionnement d’un écosystème

Signifie A est mangé par B

Travail: activité livre p.176

Exercice : dans l’écosystème « forêt », proposez un réseau trophique possible en

complétant le document ci-dessous.


C ) La régulation du cycle du Carbone dans les écosystèmes

Carbone a l’état oxydé

CO2 dans l’air ou

HCO3- dissout dans l’eau

Respiration et fermentation

photosynthèse

Carbone a l’état réduit

Dans la matière organique

(C6H1206 par exemple)


Coupe transversale de feuille chlorophyllienne écosystèmes

II ) L’incorporation du CO2 par les producteurs primaires :

autotrophie du végétal

Problème  : Quelles sont les structures permettant l’absorption du CO2 ?

A ) Les producteurs primaires incorporent le CO2 au niveau des feuilles

TP n°1

Épiderme supérieur

Parenchyme palissadique

Parenchyme lacuneux

Épiderme inférieur



Parenchyme palissadique X1000

 Mise en évidence de l’incorporation du CO2 au niveau des feuilles :

 Structure de la feuille :

voir TP n ° 1

Energie lumineuse (photons)

Matière organique

H2O + sels minéraux

CO2

Rapport structure/fonction de la feuille chlorophyllienne


chloroplastes au microscope optique X1000

Problème  2 : A quoi sert le CO2 dans la cellule chlorophyllienne ?

B ) Les producteurs primaires utilisent le CO2 pour fabriquer

la matière organique

voir TP n ° 1 +livre p.178

C ) Du Carbone minéral aux composants du vivant :

1 ) Le chloroplaste , organite cytoplasmique spécialisé




2 ) L’énergie lumineuse est captée par les pigments chlorophylliens

des membranes des thylakoïdes

 TP n ° 2 : chromatographie de la chlorophylle brute

corrigé du TP : page 196


Exercice maison : n°3 page 213 chlorophylliens

Problème 3 : Comment du CO2 + de H2O + photons peuvent

permettre la synthèse de molécules organiques ?

Comment cette conversion est-elle possible ?


3 ) L’énergie lumineuse est convertie en énergie chimique

dans les chloroplastes

la photosynthèse peut donc être globalement considérée comme une réaction complexe d’oxydoréduction

Quelle est la réaction d’oxydation ?

 Doc 2 page 201 

Deux phases se succèdent et se complètent dans la photosynthèse :

la phase photochimique ( oxydation de l’eau )

la phase non photochimique ( réduction du CO2 par la synthèse de glucides )

a . La phase photochimique de la PS

 TP n ° 3 : l’expérience de Hill

Schéma bilan de la phase photochimique :


Photons = énergie lumineuse chimique

Membrane du thylakoïde

Chla

énergie

ADP + Pi ATP

2e-

e-

R

RH2

H20 1/2O2 + 2e- +2H+

Stroma du chloroplaste

Chaîne de transfert des e-


énergie chimique

ADP + Pi ATP

  • Les photons viennent frapper les pigments chlorophylliens qui réagissent en éjectant des électrons

  • Ces électrons sont captés par des molécules accepteurs d’électrons situées dans la membrane des thylakoïdes et qui forment une chaîne de transfert d’électrons

  • La chlorophylle qui a perdu des électrons est donc dans un état instable et va chercher à « récupérer » ses électrons

  • Elle les prend aux molécules d’eau qui les cèdent facilement en se dissociant en électrons, protons et dioxygène (on parle d’oxydation de l’eau ou de photo-lyse de l’eau)

  • Le dioxygène ainsi formé sort des cellules et correspond au dioxygène dégagé au cours de la photosynthèse. Ce dioxygène se forme donc à partir des molécules d’eau

  • Les protons formés se combinent avec les électrons qui sortent de la chaîne de transfert

  • Protons et électrons permettent la réduction d’un composé R en RH2. Ce composé R peut donc être considéré comme un accepteur final d’électrons (équivalent « in-vivo » du réactif de Hill).

  • La chaîne de transfert des électrons est une suite de réactions d’oxydo-réductions qui libèrent de l’énergie : réactions exoénergétiques ou exergoniques.

  • L’énergie ainsi libérée est récupérée par une réaction endoénergétique ou endergonique : de l’ADP (adénosine diphosphate) est transformé en ATP( adénosine triphosphate).

L’ATP est la molécule énergétique directement utilisable par toutes les cellules


Bilan de la phase photochimique chimique  :

Utilisation des molécules d’eau

Dégagement de dioxygène

Formation de composés organiques intermédiaires : ATP(énergie utilisable)

RH2 (composé réduit)

Problème posé : pour expliquer la réaction globale de la photosynthèse, il reste à comprendre comment le CO2 est réduit en molécule organique (C6H12O6).

6 CO2 + 12 H2O + photons -------C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

? ? ?

b. La phase non photochimique de la PS

Comment est utilisé le CO2 dans la phase non photochimique ?

Comment sont utilisés ATP et RH2, molécules produites lors de la phase précédente ?

Travail sur l’activité 5 p.202


Document 1 : expérience de Calvin & Benson chimique

Document 2 : influence de la lumière

Document 4 : le cycle de Calvin / Benson

Document 3 : notion de couplage entre phase

photochimique et phase non

photochimique


ATP chimique

ADP

RH2

R

Triose phosphate

Triose phosphate

2 tours de cycle

ADP

ATP

Le cycle de Calvin & Benson : un bilan de la phase non photochimique

X3

CO2

C3

APG

X3

X6

RuBP

C5

Cycle de Calvin/Benson

C3

X6

C3

X5

Triose phosphate

X1

C3

Hexose phosphate = glucose

C6H12O6

X1

C6


Lumière chimique

02

Phase photochimique

Dans les tylakoïdes

R

ADP

ATP

RH2

H2O

couplage

CO2

glucose

H2O

Cycle de Calvin

Phase non photochimique dans le stroma


Dans le chloroplaste chimique

Dans les cellules de la feuille

A l’extérieur de la feuille

D . Le devenir des composés glucidiques formés par la réduction du CO2

Organes de réserves : voir TP n°4


feuille chimique

lumière

Matière organique

Sève élaborée : eau + matière organique

eau + sels minéraux + CO2

CO2

Sève brute : eau + sels minéraux provenant des racines

Schéma bilan du fonctionnement d’un végétal chlorophyllien

tige


ATP chimique

ADP

Chapitre II : L’ATP, molécule indispensable

à la vie cellulaire

Introduction

I ) Des activités cellulaires consommatrices d’ATP

A ) La synthèse de molécules

Exemple : synthèse du glycogène

glucoses

glycogène


Mouvements de cyclose chimique

B ) Les mouvements cellulaires

C ) Les mouvements intracellulaires



Liaison riche en NRJ cellulaire.

P

P

P

P

P

Réaction endergonique

+ H2O

+ Pi

adénosine

adénosine

Réaction exergonique

Réactif A

Produit B


III ) Etude détaillée d’un exemple :ATP et contraction musculaire

A ) Structure d’une fibre musculaire striée

Fibres musculaires au microscope optique (coloration au bleu de méthylène)


myofibrille musculaire

Sarcomère

(donne l’aspect strié au muscle)

Fibre musculaire

Fibres musculaires au microscope électronique

Un muscle est formé de cellules qui ont fusionnées (présence de plusieurs noyaux) et qui forment les fibres musculaires . Chaque fibre musculaire est elle-même formée de sous unités appelées myofibrilles. Les myofibrilles sont constituées par la superposition d’éléments appelés sarcomères. Le sarcomère est l’unité de fonctionnement du muscle.


B ) mécanisme de la contraction musculaire : le rôle de l’ATP

Le sarcomère est formé par deux types de filaments :

filaments fins d’actine

filaments épais de myosine

Les filaments d’actine sont reliés au niveau des stries Z qui délimitent chaque sarcomère


Dans chaque sarcomère, les filaments d’actine et de myosine sont intercalés et glissent les uns par rapport aux autres lors de la contraction musculaire, entrainant un rapprochement des stries Z, donc un raccoucissement des sarcomères. La contraction simultannée de tous les sarcomères d’un muscle entraîne le racourcissement de celui-ci. Donc sa contraction.


Comment s’effectue le glissement des filaments les uns par rapport aux autres ?

Voir l’animation à l’adresse internet suivante :

http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/contractionmuscle/contractmuscle.htm

L’ATP se fixe sur les têtes de myosine et les décroche des filaments d’actine

L’ATP est hydrolysé en ADP ce qui fait pivoter les têtes de myosine qui se

refixent sur les filaments d’actine.

L’ADP se détache des têtes de myosine qui pivotent alors en sens inverse et

font alors coulisser les filaments d’actine, ce qui entraîne le raccourcissement

du sarcomère et donc la contraction du muscle.

Ainsi, la contraction musculaire ne peut se faire que si il y a intervention du couple ATP/ADP et donc utilisation d’énergie

Dans le muscle, l’énergie chimique contenue dans l’ATP est convertie en énergie mécanique à l’origine de la contraction musculaire


Conclusion rapport aux autres ?

L’ATP est bien la seule source d’énergie directement utilisable pour permettre les activités cellulaires. Mais les stocks d'ATP des cellules ne dépassent pas quelques secondes de consommation. Donc les cellules doivent produire de l’ATP en permanence : quels sont les mécanismes cellulaires qui produisent de l’énergie sous forme d’ATP sachant que toutes les cellules ne sont pas chlorophylliennes ?


Chapitre III : utilisation des composés organiques pour la production d’ATP

Introduction

Problème : quels sont les mécanismes cellulaires et moléculaires de la respiration et de la fermentation alcoolique ?

I ) La respiration : une oxydation complète de la matière organique

  • Etude expérimentale de la respiration cellulaire

Voir TP n°6 + lire activités 1,2 et 3 pages 232 à 237


B- Les 3 étapes de la respiration cellulaire production d’ATP

Etape 1 : la glycolyse au sein du cytoplasme

Etape 2 : la dégradation du pyruvate dans la matrice

mitochondriale

Etape 3 : la production importante d’ATP au niveau des

crêtes mitochondriales

Fiche correction du TP N° 6 (à récupérer sur site internet)


02 production d’ATP

R’H2

BESOINS

R’H2

glucose

H20

C02

H20

3ème étape

1ère étape

2ème étape

ATP

ATP

ATP

ADP

ADP

ADP

« DECHETS »

Schéma de fonctionnement de «  l’usine énergétique mitochondriale »

glucose

02

pyruvate

CO2

mitochondrie

hyaloplasme


ad