Les différents niveaux d’organisation du vivant PDF

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Chapitre 1 – Les différents niveaux d’organisation du vivant

Exercice Faites correspondre les disciplines suivantes à un ou plusieurs niveaux d’organisation. PHYSIQUE – Atome/particule ASTROPHYSIQUE – Système solaire/univers BIOLOGIE – Cellule/Tissu/Organe/Appareils/Organisme CHIMIE - Molécule/Macromolécule ECOLOGIE – Population/Biosphère

Distinguer l’inerte du vivant Les systèmes vivants ont trois grandes capacités : - Autoconservation : se maintenir en vie de façon autonome - Autorégulation : coordonner, synchroniser et contrôler les mécanismes précédents de façon autonome - Autoreproduction : reproduire de façon autonome un système ayant des capacités d’autoconservation, d’autorégulation et d’autoreproduction (mais impossible pour UN système de se reproduire SEUL – sauf pour certain animaux) Distinction entre êtres vivants & virus. • Atomes : noyau (protons + neutrons) + électron(s) 92 éléments naturels (voir Mendeleïev) 25 sont essentiels à la vie ( ! carences) 4 représentent 96% de la matière vivante : Carbone C Hydrogène H Oxygène O Azote N • Molécules : liaisons d’atomes (eau H2O) ou d’ions (sel NaCi) - Inorganiques -> sans carbone : eau, sels minéraux - Organiques -> avec carbone : glucides, lipides, acides aminés (ex : protéines), acides nucléiques (ADN / ARN) • Protéines : Les protéines ont de multiples fonctions : - Enzymatique accélérer les réactions chimiques - Structure kératine des poils - Stockage la ferritine pour le fer - Défense anticorps - Mouvement contraction musculaire 1

- Transport hémoglobine pour O2 et CO2 - Régulation insuline pour le glucose Les protéines sont constituées de petites molécules appelées acides aminés. Il n’existe que 20 acides aminés différents. Pour chaque protéine les acides aminés sont associés selon une séquence déterminée. Protéine = séquence déterminée, vont jouer un rôle dans l’activité cellulaire • Acide nucléiques : ADN & ARN ADN : Acide désoxyribonucléique Double chaîne de nucléotides Nucléotide : acide phosphorique + un glucide (désoxyribose) + une base azotée 4 bases azotées : Adénine, Thymine, Guanine & Cytosine Thymine associée à l’Adénine Cytosine associée à la Guanine ARN : acide ribonucléique Une seule chaine de nucléotides Nucléotide : acide phosphorique + glucide (ribose) + base azotée 4 bases azotées : Adénine, Uracile, Guanine, Cytosine

Exercice Quelle base azotée trouve-t-on dans l’ADN mais pas dans l’ARN ? A – Uracile B – Guanine C – Thymine D – Cytosine 21/09/15

Du gène à la protéine Un gène code pour une protéine. Sur la molécule d’ADN sont répartis les différents gènes et chacun de ces gènes vont codés pour une protéine. Deux étapes : • La transcription : Permet de passer d’une molécule d’ADN à une molécule d’ARN. • La traduction : Permet d’obtenir une protéine à partir d’une molécule d’ARN. ADN TRANSCRIPTION ARN TRADUCTION PROTEINE ARNm : ARN messager. Sur sa molécule, on voit qu’en face de la molécule d’ADN, le nucléotide est par complémentarité on a de l’uracile à la place de la thymine.

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De l’uracile, de l’uracile, et de l’uracile vont donner une autre protéine. Différentes combinaisons possibles qui marchent par 3 nucléotides (codons). Mais parfois différentes combinaisons pour une même protéine, un même acide aminé  Redondance du code génétique. Codons START : début de la fabrication de la protéine. Codons STOP : ici c’est la fin de la protéine. Le code génétique est à l’origine de la structure de nos protéines, ce sont elles qui font fonctionner l’organisme. • La cellule est l’unité structurale et fonctionnelle des organismes. Tous les organismes sont constitués d’une ou plusieurs cellules. Les cellules sont le siège des processus du métabolisme et de l’hérédité puisque dans les cellules, le noyau contient l’ADN, ce que l’on va transmettre de génération en génération qui constitue la base de données. Dans toutes les cellules on retrouve à peu près la même chose (voir schéma cellule animale). Une cellule possède une membrane (à l’intérieur cytoplasme = hyaloplasme (milieu dans lequel baigne ces composants) + organites (composants)), qui lui permet de communiquer avec d’autres cellules. Différentes organites : Les mitochondries créent ce qu’on appelle « l’énergie cellulaire ». Le noyau contient l’ADN. Dans toutes les cellules de notre corps il y a un noyau avec de l’ADN dedans. C’est ici qu’aura lieu la transcription qui permet d’obtenir une molécule d’ARN. Le réticulum est la structure de la cellule qui va permettre la synthèse ( traduction). L’Appareil de Golgi permet de libérer des protéines à l’extérieur de la cellule. Les cellules sont des mini-usines qui vont fabriquer en permanence des protéines à partir de leur ADN grâce aux mécanismes de la transcription et de la traduction. Ces protéines vont être libérer dans le milieu extra cellulaire qui vont atteindre d’autres cellules, etc, etc. • Les tissus sont constitués de plusieurs cellules qui vont remplir les mêmes fonctions. Cellules épithéliales ( cellules des parois). Suite de cellules  tissues. Adhérence cellulaire – Les cellules se lient les unes aux autres grâce à des protéines. (Imaginez des crochets lol). Différenciation cellulaire – Les cellules n’ont pas du tout la même forme. Les cellules se spécialisent au cours du développement. Celles dans les cellules épithéliales ne sont pas les mêmes que celles des neurones. Elles acquièrent une forme et une fonction. Communication cellulaire – Les cellules vont communiquer entre elles : - Courte distance : par substances chimiques dans le liquide extracellulaire. - Longue distance : par substances chimiques dans le sang ( va pouvoir influencer des cellules loin). Ces substances chimiques influencent les cellules par l’intermédiaire de protéines réceptrices dans leurs membranes. Neurones à la fois courte et longue distance, chimique et électrique. • Organes : association de différents tissus. Fonction émergeant de l’association des tissus. Si coupe d’estomac, on voit 4 tissus différents. Partie interne, tissus épithéliale : sert à réceptionner la nourriture, permet de sécréter des trucs pour la digestion. Tissus conjonctif : plus élastique, sous les tissus épithéliaux. Encore en dessus, tissus musculaire : composé de cellules musculaires qui 3

permettent les mouvements, contractions de l’estomac. Encore en dessous, tissus nerveux avec des neurones : grosse concentration de neurones. • Les appareils (systèmes) : - Constitués de plusieurs organes - Contribuent à garder le milieu intérieur stable (homéostasie). Tégumentaire ( peau) Digestif Immunitaire Squelettique Musculaire Circulatoire Respiratoire Urinaire Reproducteur Endocrinien Nerveux Sensoriels • L’organisme : Association de tous les appareils et systèmes. - Coordination assurée par des signaux chimiques et nerveux. - Nombreux échanges entre l’organisme et le milieu. - Maintiennent l’organisme en un état relativement constant ou modifient son état de façon appropriée. - La morphologie et la physiologie d’un organisme sont contraintes par le milieu dans lesquels ils ont évolués. Développement de l’organisme Dans tous notre corps, toutes les cellules possèdent deux exemplaires d’ADN : diploïde. Puberté  gamètes (ovules et spermatozoïdes). Ces gamètes sont haploïdes elles ne possèdent qu’un seul exemplaire de la molécule d’ADN. Fusion  cellule œuf unique qui aura 2 exemplaires d’ADN, une du père et une de la mère. Cellule va se multiplier grâce au processus de la mitose. Exercice – Degré de parenté - Jumelles - Mère & Fille - Ancêtre commun (chien/homme) • Morphogénèse : Processus biologiques permettant à un organisme d’acquérir sa forme. Prolifération cellulaire grâce aux mitoses. Au cours de la différenciation cellulaire, elles vont se différencier.

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• Développement du système nerveux – Prolifération dès la naissance, augmentation drastique des cellules nerveuses. Le développement du système nerveux est génétique, les gènes ont une utilité majeure mais la pratique, l’apprentissage et l’environnement sont également très importants, voire primordiales.  Les connexions entre cellules nerveuses se modifient sous l’effet de la maturation, de la pratique et de l’apprentissage. • Interactions entre les organismes : Parade, maternité, combat. 28/09/15

6 relations possibles entre les animaux mais aussi entre les hommes. • La Population : en écologie, groupement d’organismes de même espèce. Une espèce est un groupe de systèmes vivants pouvant se reproduire entre eux (interfécondité) et dont la descendance est fertile, (ex : Mulets ne peuvent pas se reproduire entre eux, ce sont des hybrides). Ces systèmes ont un ensemble de caractéristiques communes : - Morphologiques, - Psychologiques, - Génétiques Au cours de leur vie, les individus peuvent être complètement différents dans leur enfance qu’à l’âge adulte (papillon  chenille  cocon). Relations INTRA-spécifiques et Interspécifiques.  Relations Interspécifiques Ecosystème : Groupe de communautés biologiques différentes qui se partagent un milieu physique. Ecosystème Facteurs influençant ces interactions : - Physico-chimique - Structure spatiale - Temps

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Interactions entre les organismes  Besoins réciproques entre Végétaux et Animaux / Chaînes alimentaires. Animaux et Végétaux : Respiration cellulaire (CH2O + O2  CO2 + H2O + énergie). Photosynthèse chez les végétaux uniquement (CO2 + H2O + lumière  CH2O (glucides) + O2).

Mais les végétaux respirent aussi. Ils émettent plus de dioxygène que de dioxyde de carbone. Les végétaux font de la photosynthèse, ils émettent du O2 et fabriquent des molécules organiques et rejettent du dioxygène au passage. Les animaux rejettent de l’eau, du dioxyde de carbone, qui pourra être utilisé pour la photosynthèse. Différenciation cellule animale/végétale.  Mitochondries  respiration cellulaire  ATP.  Dans cellule végétale  Chloroplastes qui n’est pas présent dans les cellules animales. C’est cet élément qui permet la photosynthèse.  Végétaux : autotrophes (créent leur propre énergie sans avoir besoin d’ingérer d’autres organismes).  Animaux et champignons : hétérotrophes (ingèrent d’autres organismes pour pouvoir créer sa propre matière organique et se développer) ils sont dépendants des autres organismes. Chaînes alimentaires • Les producteurs (végétaux, chlorophylliens) : consomment les minéraux et élaborent la matière organique à partir de minéraux et d’eau. • Les consommateurs (animaux), consomment végétaux ou/et animaux. • Les décomposeurs (bactéries, champignons), dégradent les matières organiques, et restituent les éléments minéraux. A chaque niveau on observe une déperdition énergétique, énergie consacrée à la survie et au développement. • La biosphère Espace de la planète occupé par les êtres vivants. Atmosphère, hydrosphère et lithosphère. Ecosphère = interactions entre biosphère et organismes vivants + photosphères (soleil). Répartition et fonctionnement des organismes vivants selon : - Disponibilité en eau et hygrométrie 6

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Lumière Température

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