En raison des différentes caractéristiques de la Terre, la présence d’eau liquide a permis l’apparition de la vie (Température qui dépend de la distance au soleil et de la pression atmosphérique). Grâce à la recherche, de nouvelles planètes habitables vont peut-être être découvertes.
Problème : Quelles sont les caractéristiques du monde vivant sur Terre ?
Rappel collège de ce qui a été vu au collège : le vivant grandit, se nourri, se reproduit et respire. La matière vivant est appelée matière organique en opposition à la matière minérale. Tous les êtres vivants sont composés de cellule.
a) Composition chimique du monde vivant
La vie est apparue sur Terre il y a environ 3,5 GA (milliards d’années).
Quelles sont ses particularités chimiques ? Comment distinguer une molécule d’origine organique d’une substance purement minérale ?
TP 2 : composition chimique du vivant
On va déterminer la composition chimique du vivant et on va le comparer à la composition chimique du non vivant afin de relever les caractéristiques propres au vivant. Les résultats seront donnés sous la forme d’un tableau comparatif.
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TP n°2- composition chimique du vivant |
La terre est la seule planète de notre système solaire sur laquelle la vie est apparue.
On cherche à établir les caractéristiques moléculaires des êtres vivants sur Terre.
Partie 1 : identification des molécules présentes dans les êtres vivants
On cherche à identifier les molécules caractéristiques du monde vivant. Pour cela on compare la composition de différents échantillons de matières vivantes et minérales (=non-vivantes). Différents tests permettent de mettre en évidence la présence de certaines molécules dans ces matières. Chaque groupe réalisera le protocole pour deux échantillons.
Après avoir mis en commun vos résultats, déterminez les molécules caractéristiques du monde vivant.
Tableau de comparaison de la composition moléculaire de différents échantillons
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molécules mise en évidence |
Eau (en %) |
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test matière testée |
déshydratation |
Test du papier |
Liqueur de Fehling |
Test à l’eau iodée |
Test du biuret |
| Granite | 0, 01% | – | – | – | – |
| Pomme de terre | 81 % | + | – | + | – |
| Grès | 0,15% | – | – | – | – |
| Muscle | 78% | + | – | – | + |
| Calcaire | 0,1% | – | – | – | – |
| Oignon | 70% | + | + | – | – |
| Argile | 1% | – | – | – | – |
| Noix | 56% | + | – | – | – |
Remarque : les matières non-vivantes sont notées en italique.
Correction :
Les molécules caractéristiques du vivant sont : les lipides, les glucides, les protides, l’amidon. Le vivant contient toujours au moins 50% d’eau (riche en eau par rapport au non vivant).
Partie 2 : nature et organisation des atomes composant le monde vivant
Pour identifier les caractéristiques des molécules du vivant, on va comparer les caractéristiques des molécules (types d’atomes et agencement de ces atomes) de molécules du vivant et de molécules minérales.
Identifier les caractéristiques de molécules judicieusement choisies.
| Nom des atomes | Organisation (liaison, structure géométrique) | |
| Glucides complexes (amidon) | COH | Chaîne carbonnée, repliée avec des H et des O fixés dessus |
| Glucides simples | COH | Chaîne carbonnée |
| lipides | COH | Chaîne carbonnée |
| protides | COHN | Chaîne carbonnée |
| Minéral 1 | C Ca O | Organisation géométrique = structure cristalline |
| Minéral 2 | Al O Si | Organisation géométrique = structure cristalline |
| Minéral 3 | Mg O Si | Organisation géométrique = structure cristalline |
| Minéral 4 | O Si | Organisation géométrique = structure cristalline |
Correction :
L’Oxygène, le Carbone et l’Hydrogène sont toujours présents dans le monde du vivant. L’organisation est en chaîne carbonnée.
En réalité il peut y avoir les mêmes atomes mais les proportion et l’organisation sont différentes.
Bilan :
Les êtres vivants comportent principalement les éléments chimique C, H, O (N, P, S sont aussi abondants). Le monde minéral comporte les mêmes éléments mais dans des proportions différentes. Dans le monde vivant, les atomes forment des molécules appelées molécules organiques. Elles sont sous forme de chaînes carbonnées (CHO). Il existe 3 catégories de molécules organiques : glucides, lipides, protides (l’amidon étant un glucide complexe).
Remarque : On retrouve tous ces éléments sont également présents dans l’eau de mer ; ce qui laisse à croire que la vie s’est développée d’abord dans ce milieu.
Les êtres vivants sont constitués en majorité d’eau (de 65 à 95% de leur masse).
La matière vivante est appelée matière organique, la matière non vivante matière minérale.
Schéma bilan sur la composition de la matière minérale et organique
b) L’organisation cellulaire du vivant
Au collège, nous avons vu que tous les êtres vivants étaient composés de cellules.
Afin de vérifier cette affirmation, nous allons observer différents organismes au microscope afin de comprendre l’organisation du vivant.
Qu’est-ce qu’une cellule ? Quelles sont les caractéristiques communes à toutes les cellules et leurs différences ?
TP 3 : unité structurale des êtres vivants
Les êtres vivants contiennent tous le même type de molécules. Ces molécules sont regroupées pour former des cellules. Cette unité observée à l’échelle moléculaire se retrouve-t-elle au niveau cellulaire.
On veut montrer que les cellules présentent des caractéristiques communes.
Objectifs :
- Réaliser une préparation , utiliser un microscope et réaliser une acquisition d’image numérique
Etape 1 : concevoir une démarche expérimentale
Etape 2 : suivre un protocole
Réaliser une préparation microscopique
Utiliser les différentes fonctionnalités du microscope pour visualiser le mieux possible une cellule
Réaliser une photo (voir fiche)
Déterminer la taille de la cellule à l’aide du logiciel mesurim
Fiche d’auto-évaluation de l’utilisation du microscope
| critères | Indicateurs de réussite | A | ECA | NA |
| réglage lumière | intensité lumineuse correcte, utilisation diaphragme et condenseur | |||
| utilisation raisonnée des objectifs | mise au point et recherche au faible grossissement puis grossir de manière adaptée à la structure observée | |||
| choix de la zone d’observation | identification de la structure demandée choisir la zone de la préparation la plus favorable | |||
| rangement du matériel | à rendre dans le même état qu’en début de séance |
Etape 3 : communiquer de manière scientifique
Sur une page Word titrer et annoter votre photo
Copier en deux exemplaires sur la même page avant d’imprimer
Etape 4 : exploiter les résultats
Compléter le tableau de comparaison des cellules ci-dessous et répondre au problème posé en introduction
Tableau comparatif des différents types cellulaires.
| Types
Caractèristiques |
Cellule végétale chlorophyllienne | Cellule végétale non chlorophyllienne | Cellule animale (ex : cellule buccale…) | Champignon (ex : Levure) | Bactérie |
| Noyau | + | + | + | + | |
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Chromosome |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
| Paroi | + | + |
+ |
+ |
|
| Membrane plasmique | + | + | + | + | + |
| Vacuole | + | + | Parfois mais petites | + | |
| Mitochondrie |
+ |
+ |
++ | + | |
| Chloroplaste | ++ | ||||
| Taille | 5-15µm | 5-15µm | 5-15µm | 5-15µm | 1µm |
Ressource pour légender la photo: Description d’une cellule végétale non chlorophyllienne
Une cellule végétale est délimitée par une membrane plasmique, elle-même entourée d’une paroi rigide : la paroi pecto-cellulosique. La membrane entoure le cytoplasme qui contient de nombreux organites, le noyau et une grande vacuole. Ces organites ne sont pas toujours visibles au microscope optique, une étude d’images au microscope électronique permettra de les identifier. Dans les cellules d’oignon rouge, la vacuole occupe le plus grand volume de la cellule et contient une solution de pigments roses appelés xanthocyanes.
Fiche d’auto-évaluation : communiquer des observations à l’aide d’une photo numérique
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critère |
indicateur |
acquis |
En cours |
Non acquis |
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Qualité de la photo |
Sujet bien choisi ; centré ; net | |||
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titre |
complet en rapport avec l’observation réalisée, grossissement et matériel d’observation indiqué | |||
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Légendes |
Complètes et exactes | |||
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Mise en page |
Eléments disposés judicieusement (clair taille lisibilité) |
La structure des cellules observée au microscope électronique
A l’aide de la ressource ci-dessous annoter les images de microscopie électronique des différentes cellules.
Le microscope électronique permet l’observation de la structure des cellules.
Au microscope électronique les membranes plasmiques des cellules apparaissent sous forme d’un trait épais.
Dans certaines cellules le cytoplasme contient des organites.
Les organites sont des structures de petite taille délimitée par une membrane de même aspect que la membrane plasmique. Il en existe de différents types présentés dans le tableau ci-dessous.
Les caractéristiques des différents organites cellulaires
Cellule procaryote (bactérie)
Cellule végétale chlorophyllienne
Cellule animale
Bilan :
Tous les êtres vivants sont constitués d’une ou de plusieurs cellules (uni ou pluri cellulaires). Chez les unicellulaires, la cellule remplit toutes les fonctions nécessaires à la vie de l’organisme, chez les pluricellulaires, des groupes de cellules spécialisés coopèrent et communiquent par différents moyens.
Parmi les 3 grands groupes de cellules, on a la cellule animale, végétale (eucaryotes) et procaryote.
Choisissez une théorie parmi les 3 proposées et justifiez votre choix en utilisant les informations apportées par ce TP.
Bilan :
Une cellule est un espace délimité par une membrane (composée de lipides). Cette membrane entoure un espace liquide : le cytoplasme qui contient un grand nombre de molécules dont l’ADN (que nous étudierons plus tard).
On distingue différents types de cellules :
- Les cellules procaryotes : de petites tailles dont le cytoplasme n’est pas compartimenté. L’ADN de ces cellules est diffus dans le cytoplasme. Les bactéries sont des cellules procaryotes.
- Les cellules eucaryotes (à vrai noyau) ces cellules sont plus grandes, à l’intérieur du cytoplasme on distingue différents compartiments chacun entourés par une membrane : les organites. Chaque organite a une fonction particulière (ex : mitochondrie, chloroplaste…). L’ADN de ces cellules est regroupé dans une structure appelée noyau. Les cellules eucaryotes sont elles-même divisées en différents types : végétale, animale champignon en fonction de leurs structures (paroi, organite présent…)
Schéma : les différents types de cellules
Les différents niveaux de la structuration du monde vivant :
les atomes (C, O, H) s’assemblent pour former des molécules (lipides, protéines, glucides) qui s’assemblent pour former des cellules, qui s’assemblent pour former des êtres vivants pluricellulaires.
SVT 007 