1 Organisation Fonctionnelle Du vivant Séance 1 : Présentation / Methodo puis début cours Introduction : Rappel et vocabulaire : Diffusion photos bactéries / cellules pancréatiques ➔ 2 grandes catégories de cellules : Les êtres vivants sont constitués de cellules : cytoplasme délimité par une membrane plasmique. Procaryotes vs Eucaryotes ➔ Schéma simplifié et définition partielle Eucaryotes ✓ Unicellulaire : 1 cellule = un organisme avec toutes ses fonctions. ✓ Pluricellulaire : Différents niveaux d’organisation. A savoir : Chez les organismes pluricellulaires, différentes fonctions sont assurées par des structures complexes spécialisées dans l’accomplissement d’une fonction particulière : ce sont les organes. Un ORGANE est un assemblage de tissus assurant une ou plusieurs fonctions de l’organisme, comme les tissus épithéliaux, nerveux et musculaires chez les animaux ou le tissu chlorophyllien chez les végétaux. Un TISSU est un ensemble de cellules spécialisées dans une fonction.
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Organisation Fonctionnelle Du vivant
Séance 1 :
Présentation / Methodo puis début cours
Introduction : Rappel et vocabulaire :
Diffusion photos bactéries / cellules pancréatiques ➔ 2 grandes catégories de cellules :
Les êtres vivants sont constitués de cellules : cytoplasme délimité par une membrane plasmique.
Procaryotes vs Eucaryotes ➔ Schéma simplifié et définition partielle
Eucaryotes
✓ Unicellulaire : 1 cellule = un organisme avec toutes ses fonctions.
Chez les organismes pluricellulaires, différentes fonctions sont assurées par des structures complexes
spécialisées dans l’accomplissement d’une fonction particulière : ce sont les organes.
Un ORGANE est un assemblage de tissus assurant une ou plusieurs fonctions de l’organisme, comme
les tissus épithéliaux, nerveux et musculaires chez les animaux ou le tissu chlorophyllien chez les
végétaux.
Un TISSU est un ensemble de cellules spécialisées dans une fonction.
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Problème : Comment expliquer que des cellules ayant la même origine puissent avoir des fonctions
différentes ?
Plus cohésion … (pb annexe)
I – De la cellule aux organes : fonctionnement des organismes
pluricellulaires.
Exercice 1 : Faut-il avoir la peau dure ?
Objectif Ressources La peau est un organe qui a pour fonction d'envelopper l'ensemble du corps afin de le protéger : barrière souple qui assure la régulation thermique et constitue une protection (contre les UV, la déshydratation, les micro-organismes)
A partir de l’analyse corpus documentaire, expliquez comment la peau joue son
rôle protecteur face aux UV.
1. Identifier et localiser (tissu) les cellules spécialisées dans cette fonction et
leurs structures spécialisées (documents 1).
2. Préciser comment ces cellules spécialisées sont maintenues en cohésion dans
le tissu épidermique (documents 1 et 2).
huit.re/TissuPeau
Document 1 : Structure de la peau
La surface de la peau atteint 2 mètres carrés et 5 kilogrammes, mais varie en fonction de la taille et du poids des individus. La peau est composée de trois couches (ou tissus) superposées, qui sont de l'extérieur vers l'intérieur :
✓ l'épiderme est un épithélium mince (moins de 1 millimètre) composé de cellules mortes kératinisées qui se desquament.
✓ le derme est du tissu conjonctif épais composé de matrice extra cellulaire ( molécules de collagène, fibronectine et élastine) et de cellules (fibroblastes, lymphocytes...) baignant dans un gel (composé de glycosaminoglycanes) qui assure l'hydratation de la peau.
✓ l'hypoderme, un tissu conjonctif richement vascularisé qui peut contenir plus ou moins de tissus adipeux.
Document 2 : les mélanocytes et les kératinocytes, cellules spécialisées de l’épiderme.
Les mélanocytes produisent un pigment, la mélanine, dans les mélanosomes. Cette structure intracellulaire, délimitée par une membrane est un organite.
La mélanine est alors distribuée et stockée dans les kératinocytes et va jouer un rôle d’écran protecteur de l’organisme des rayonnements solaires UV cancérogènes. D’autres cellules épidermiques assurent une barrière immunologique.
Document 3 : La matrice extracellulaire, principal constituant du derme. Principalement constituée de gel (en rose sur le doc) et d’un assemblage de molécules, fibre de collagène (cf document 1) et d’élastine, elle assure l’adhérence entre les cellules et les organise en tissu protecteur. La MEC assure notamment l’élasticité de la peau.
1- Cellules impliquées = mélanocytes, dans épiderme.
2- Cohésion cellules tissus assurée par molécules de la MEC = Ensemble de molécules, situées à
l’extérieur des cellules, qui facilite l’adhérence entre les cellules et les organise en tissu.
Conclusion : Structure assurant spécialité fonction cellules ?
Organites ?! … Un exemple ne suffit pas, permet de mettre sur une piste, le propre de la méthode S
est de répliquer les expériences pour vérifier l’information…
Séance 2 :
Rappel :
végétaux ➔ Tissus chlorophylliens (PS ➔ nutrition…) et non chlorophylliens.
Si les organites sont responsables de la spécificité d’action des cellules spécialisées…
Etapes 1,2,3 mutuelles
Exercice 2 : Le tissu chlorophyllien.
Objectif Compétences Dans l’exercice précédent, notre observation nous a suggéré que les organites (compartiments intracellulaires, délimités par une membrane) étaient responsables de la fonction des cellules spécialisées. Dans cet exercice, vous disposerez du matériel nécessaire (microscope …) et des documents pour observer des cellules chlorophylliennes d’Elodée et des cellules non chlorophylliennes de bulbe d’oignon rouge.
Dans cet exercice on se propose de décrire l’organisation d’une cellule
chlorophyllienne (assurant la photosynthèse, voie nutritive des végétaux) afin
de vérifier que les organites soient bien responsables de la fonction spécifique
des cellules spécialisées.
1. Formuler une conséquence vérifiable à cette hypothèse.
2. Proposer une stratégie de résolution réaliste, à partir des ressources et du matériel
donné.
3. Mettre en œuvre votre protocole pour obtenir des résultats exploitables.
4. Présenter et traiter les résultats pour qu'ils apportent les informations nécessaires à
la résolution du problème.
5. Exploiter les résultats pour résoudre la situation problème.
Réaliser / Microscope
Communiquer TIC
bit.ly/PrepaMicro
bit.ly/Tuto_Microscope
Document ressource : Chlorophylle : Nom féminin du grec khloros = vert et phullon = feuille. Pigment vert des végétaux permettant la photosynthèse. Cette molécule est fondamentale dans le processus de photo-oxydation , processus par lequel la lumière est transformée en énergie chimique disponible pour la cellule.
1. Si l’hypothèse est vraie, alors présence d’organites spécifiques à cellules chlorophylliennes que l’on ne retrouvera pas chez cellules non chlorophylliennes.
2. Observation microscopique d’une cellule chloro et d’une cellule témoin non chloro (forcément
végétale !)
3. Micro / photo
4. Légende / Impression ➔ SCHEMATISER à même photo Chloroplastes ! + Paroi
5.
Présence d’organites nommés chloroplastes et contenant chlorophylle dans cellules chlorophylliennes et
pas dans celles non chlorophylliennes.
Chloroplastes sont les organites à l’origine de la fonction spécialisée de PS des cellules
chlorophylliennes.
Donc les organites, compartiments intracellulaires délimités par une membrane, sont les structures
responsables des fonctions des cellules spécialisées.
Bilan (diaporama gènes) :
Chez les organismes pluricellulaires, les cellules spécialisées sont issues d’une même cellule d’origine
(possèdent la même information génétique) puis subissent une spécialisation :
✓ L’activation (expression) qu’une partie des gènes qui sont utiles à leur fonction.
✓ Mise en place d’organites spécifiques participant à leur fonction.
Séance 3 :
Plickers puis …
Pb : cyanure …➔ Diaporama
Discussion mots clés :
Mitochondrie ➔ Organite impliqué dans le métabolisme énergétique présent dans toutes les cellules
eucaryotes
Métabolisme ➔ Ensemble de réactions de transformation chimiques dans les cellules permettant de
produire / utiliser de l’énergie
Enzyme ➔ biomolécule (protéine)permettant aux réactions chimiques de se dérouler
Réémerger notion : Organismes pour vivre ont besoin d’énergie / Métabolisme / Respiration cellulaire /
Glucides = carburant ? …
Problème : Comment le cyanure, en inactivant les enzymes métaboliques des mitochondries, bloque le
fonctionnement des cellules eucaryotes ?
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II – Le métabolisme à l’origine du fonctionnement des cellules :
Hypothèse : Bloque la production d’énergie / Bloque respiration cellulaire …
CV ? ➔ Culture cellule avec cyanure ➔ Chute respiration donc bloque consommation O2…
Exercice 3 : Les centrales énergétiques cellulaires.
Objectif Compétences Le cyanure, poison mortel, s’attaque aux enzymes du métabolisme des cellules eucaryotes. Il bloque ainsi la production d’énergie dans les cellules.
Dans cet exercice on se propose préciser l’action du cyanure afin de comprendre
le métabolisme responsable du fonctionnement de nos cellules.
Les levures (champignon unicellulaire) serviront de modèle à notre étude.
1. En rapport avec votre hypothèse, prévoyez quelle modification engendrera l’injection du
cyanure dans l’enceinte en cas de véracité de l’hypothèse.
2. Mettre en œuvre votre protocole pour obtenir des résultats exploitables.
3. Présenter et traiter les résultats pour qu'ils apportent les informations nécessaires à la
résolution du problème.
4. Exploiter les résultats pour résoudre la situation problème.
5. A l’aide de ces résultats, traduire en une équation (de type A+B→ C+D) les réactions
chimiques du métabolisme qui se déroule dans les mitochondries. Utiliser les termes : glucose,
CO2, O2, énergie.
Réaliser : Exao
Exploiter des
résultats/un
document
(O-D-C)
Proposez une expérience permettant de tester notre hypothèse :
Protocole : 1- Montage expérimental :
Lancer LatisBio (Application SVT) et Paramétrer
l’expérience sur 15 min ;
Remplir l’enceinte ExaO, à l’aide d’une pipette si nécessaire, la quantité de suspension de levures (préalablement agitée) + ajouter l’agitateur + fermer l’enceinte ;
Installer dans l'enceinte la sonde à dioxygène, la sonde à dioxyde de carbone, vérifier l’absence de bulle d’air dans l’enceinte et éponger les débordements éventuels ;
Fermer les autres orifices ;
Lancer l'agitation à vitesse modérée (Attention aux sondes !) ;
Préparer une seringue avec la solution de glucose et sans bulle d’air.
Préparer une seringue de 1 ml avec la solution de laurier-cerise (cyanure).
2- Déroulement de l’expérience :
Injecter la solution de glucose puis Lancer
l’acquisition (cliquer sur la touche F10)
Schéma du montage :
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Injecter l’extrait de feuille de laurier-cerise (1 mL) au bout de 3 minutes 30 et mettre un marqueur à ce moment en appuyant du F12.
A la fin de l’expérience, titrer, légender puis imprimer le graphe obtenu (2 par page).
Bilan :
Les mitochondries des cellules eucaryotes sont responsables de la respiration cellulaire, réaction
métabolique assurant les besoins énergétiques indispensables au fonctionnement des cellules eucaryotes.
Objectif Compétences Le glucose est une molécule organique (composée de C associé à de l’H, O …) jouant le rôle de « carburant » aux cellules pour produire de l’énergie. Mais comment les cellules chlorophylliennes et non chlorophylliennes subviennent à leurs besoins en glucose ? En terme nutritif, il existe deux grandes catégories d’êtres vivants :
1) Les producteurs primaires (chlorophylliens) essentiellement représentés par les végétaux.
2) Les producteurs secondaires (non chlorophylliens) (animaux, champignons, bactéries, certaines plantes parasites.
Dans cet exercice on se propose de mettre en place une expérimentation permettant
de déterminer comment ces deux types d’êtres vivants fabriquent leur matière
organique (glucose …) au niveau de leurs cellules.
Les chlorelles (algues unicellulaires) serviront de modèles pour les cellules
chlorophylliennes, les levures (champignon unicellulaire) représenteront les cellules
non chlorophylliennes.
Réaliser :
Microscope /
Mesurim
Exploiter des
résultats/un
document
(O-D-C)
Proposez une expérience permettant de tester notre hypothèse :
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Protocole : La fabrication de nouvelles cellules nécessite de produire au préalable de la MO. Donc la division cellulaire est un critère prouvant la synthèse de molécule organique par les cellules. L’expérience consiste en la mise en culture d’un nombre « n » de levures et d’algues unicellulaires dans des conditions différentes (milieux contenant, ou pas, de l’eau, sels minéraux, matière organique et de la lumière), puis comptage aux temps T0 (début) et T1 (fin) sous le microscope (lame de Kovas).
1. Identifiez, sur le tableau des résultats expérimentaux, le paramètre qui varie à chaque manipulation de votre expérience. Soulignez-le en rouge.
2. Déposer une goutte de milieu de culture, à l’aide d’une pipette pasteur, dans l’encoche d’une lame de Kova que vous placerez sous un microscope.
3. Réaliser la mise au point au microscope afin de visualiser la grille et les cellules qu’elle contient.
4. Numériser votre travail avec la tablette ou votre smartphone et enregistrer la photo sur le bureau du PC.
5. Ouvrir la photo avec le logiciel Mesurim afin de dénombrer les cellules dans chaque case. Attention les cellules présentes sur les bordures ne sont pas comptabilisées !!
6. Compléter le tableau (nombre de cellules par grille au temps T1, 48h après T0).
7. Conclure en précisant quels sont les besoins nutritifs de chaque catégorie de cellule pour produire sa propre matière organique.
Cette voie métabolique se réalise dans les organites appelés chloroplastes et
produit des déchets sous forme de O2.
Les glucides produits seront transformés puis détruits, entre autres, dans les
mitochondries par respiration cellulaire afin de produire de l’énergie
indispensable au fonctionnement des cellules.
C6H12O6 + 6O2 𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒆 𝑙𝑖𝑏é𝑟é𝑒→ 6 CO2 + 6H2O
Cette réaction produit des déchets de type CO2 et H2O.
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Pour conclure, les voies métaboliques des cellules chlorophylliennes
permettent la production de glucides par autotrophie suivie de leur utilisation
pour produire l’énergie indispensable au fonctionnement des cellules.
V2 :
Le métabolisme des êtres vivants :
Les cellules eucaryotes non-chlorophylliennes assurent des réactions biochimiques interconnectées qui leur permettent de fonctionner en autonomie.
Dans ce devoir décrivez ces réactions afin de décrire les modalités du métabolisme à l’origine du
fonctionnement des cellules eucaryotes non-chlorophylliennes.
Votre devoir sera structuré avec une introduction, un développement et une conclusion.
Barème :
Synthèse
pertinente
et précise
Synthèse
pertinente
mais qui
manque de
précision
Synthèse mais
maladroite et/ou
partielle
Quelques
notions mal
articulées,
beaucoup de HS
Aucune
synthèse et/ou
totalement HS
9 7,25 5 2,5 0
Qualité rédaction :
✓ I-D-C
✓ 1 idée = 1 paragraphe
✓ Syntaxe/orthographe
Soin copie :
✓ Pas/peu de ratures
✓ Propreté/présentation/Lisibilité
✓ Schémas colorés, titres soulignés …
TOTAL
SYNTHESE :
/10 /0,5 /0,5
Dans ce devoir nous décrierons la voie métabolique des cellules eucaryotes
non-chlorophylliennes.
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En ce qui concerne la production de molécules glucidiques, les cellules non-
chlorophylliennes utilisent la voie métabolique hétérotrophique.
La production de molécules organiques se réalise à partir de matière organique
pré-existante pour produire ses propres glucides.
Cette voie métabolique se réalise dans le cytoplasme des cellules non
chlorophylliennes.
Les glucides produits seront transformés puis détruits, entre autres, dans les
mitochondries par respiration cellulaire afin de produire de l’énergie
indispensable au fonctionnement des cellules.
C6H12O6 + 6O2 𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒆 𝑙𝑖𝑏é𝑟é𝑒→ 6 CO2 + 6H2O
Cette réaction produit des déchets de type CO2 et H2O.
Pour conclure, les voies métaboliques des cellules non-chlorophylliennes
permettent la production de glucides par hétérotrophie suivie de leur utilisation
pour produire l’énergie indispensable au fonctionnement des cellules.
V3 :
Le métabolisme des êtres vivants :
Qu’elles soient chlorophylliennes ou pas, les cellules eucaryotes assurent des réactions biochimiques qui leur permettent de produire leurs glucides qui serviront ensuite à produire de l’énergie indispensable à leur fonctionnement.
Dans ce devoir décrivez ces réactions afin de montrer quelles sont les différences de ces voies
métaboliques.
Votre devoir sera structuré avec une introduction, un développement et une conclusion.
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Barème :
Synthèse
pertinente
et précise
Synthèse
pertinente
mais qui
manque de
précision
Synthèse mais
maladroite et/ou
partielle
Quelques
notions mal
articulées,
beaucoup de HS
Aucune
synthèse et/ou
totalement HS
9 7,25 5 2,5 0
Qualité rédaction :
✓ I-D-C
✓ 1 idée = 1 paragraphe
✓ Syntaxe/orthographe
Soin copie :
✓ Pas/peu de ratures
✓ Propreté/présentation/Lisibilité
✓ Schémas colorés, titres soulignés …
TOTAL
SYNTHESE :
/10 /0,5 /0,5
Dans ce devoir nous comparerons les voies métaboliques de produiction de
glucides des cellules chlorophylliennes et non chlorophylliennes afin de mettre
en évidence leurs différences.
En ce qui concerne la production de molécules glucidiques, les cellules
chlorophylliennes utilisent la voie métabolique autotrophique.
La production de molécules organiques se réalise à partir de l’énergie
lumineuse, du CO2 atmosphérique, de la matière minérale et de l’eau prélevée
Cette voie métabolique se réalise dans les organites appelés chloroplastes et
produit des déchets sous forme de O2.
Toutes les cellules non chlorophylliennes produisent leur matière organique à
partir de matière organique préexistante : c’est le métabolisme hétérotrophe
qui a lieu dans le cytoplasme.
Pour conclure, les voies métaboliques différent sur la partie production des
glucides par voie autotrophe pour les cellules chlorophylliennes et
hétérotrophe pour les cellules non chlorophylliennes.
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V4 :
Les cellules spécialisées :
Un TISSU est un ensemble de cellules spécialisées dans une fonction. Toutes les cellules spécialisées des différents tissus proviennent d’une même cellule à l’origine (cellule embryonnaire).
Dans ce devoir décrivez quels sont les points communs des cellules spécialisées appartenant à différents
tissus. Expliquez alors comment ces cellules peuvent avoir une fonction particulière.
Votre devoir sera structuré avec une introduction, un développement et une conclusion.
Barème :
Synthèse
pertinente
et précise
Synthèse
pertinente
mais qui
manque de
précision
Synthèse mais
maladroite et/ou
partielle
Quelques
notions mal
articulées,
beaucoup de HS
Aucune
synthèse et/ou
totalement HS
9 7,25 5 2,5 0
Qualité rédaction :
✓ I-D-C
✓ 1 idée = 1 paragraphe
✓ Syntaxe/orthographe
Soin copie :
✓ Pas/peu de ratures
✓ Propreté/présentation/Lisibilité
✓ Schémas colorés, titres soulignés …
TOTAL
SYNTHESE :
/10 /0,5 /0,5
Les cellules spécialisées des différents tissus proviennent toutes d’une même
cellule d’origine, pourtant elles ont une fonction différente. Expliquons ce
paradoxe.
Toutes les cellules d’un organisme pluricellulaire ont la même origine : la
cellule œuf. Ainsi elles possèdent toutes la même information génétique.
Toutefois une cellule spécialisée n’exprimera (n’activera) pas les mêmes gènes
qu’une celle spécialisée dans une autre fonction. Ce qui explique en partie cette
spécialisation.
Ensuite, au cours de leur spécialisation, ces cellules vont acquérir des
compartiments intracellulaires OU « organites » spécifiques ayant des
fonctions spécifiques. Par le biais de ces organites, les cellules vont développer
des fonctions spécifiques.
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Pour conclure, la spécificité d’action des cellules d’un organisme
