Les documents ont tous un titre placé en-dessous, et chaque document est cité dans le texte au moment opportun.
2- Documents imposés :
_ La grille du quadrat et sa légende associée à une photo aérienne au même format (pour comparer)
_ Une carte avec la position des Quadrats et un ou deux diagrammes/ tableaux associés pour chaque quadrats (inspiré du document complété dans l'activité A1)
_ Ne pas oublier les données sur le biotope (format libre : tableau pH, diagramme triangulaire, photo couleur...)
Tout autre document pertinent sera valorisé.
3- Restitution du travail lors de la séance Ens Sc., la semaine de la rentrée :
_ Charger au format PDF obligatoire dans le Dossier DEVOIR sur Eléa (toujours vérifier l'ouverture du fichier PDF sur votre PC avant l'envoi) : Attention : Mettre un titre avec vos noms et Classe du type "TB?_GA?_Q3?_Nom_Nom_....PDF"
ET
_Imprimer une copie (couleur non obligatoire mais préférable, pas de reliure, juste une agrafe) à remettre directement au professeur.
Pour réaliser les grandes fonctions vitales (nutrition, reproduction, locomotion,..) certains organismes prélèvent des molécules organiques provenant d’autres organismes. Ce sont des organismes hétérotrophes.
Ils utilisent ces molécules comme source de matière ou d’énergie au sein de leurs cellules. Elles réalisent des transformations chimiques productrices d’énergie et de nouvelles molécules indispensables à leur bon fonctionnement : c’est le métabolisme.
Généralités sur une transformation chimique du métabolisme CONNAITRE la définition d'une Enzyme* (ci-dessus)
Expérience Assistée par Ordinateur (ExAO) : Levures + glucose
Raisonnement pour reconstituer la transformation chimique (1/3)
Raisonnement pour reconstituer la transformation chimique (2/3)
Raisonnement pour reconstituer la transformation chimique (3/3)
Une des transformations les plus importantes du métabolisme cellulaire est la respiration cellulaire. Elle a lieu dans les mitochondries des cellules eucaryotes et produit une forme d’énergie intracellulaire utilisable par la cellule.
Autres transformations chimiques à savoir reconstituer par la même méthode :
La photosynthèse* et la fermentation alcoolique*
3 Transformations chimiques, à savoir reconnaître, compléter ou légender
BILAN :
Pour assurer les besoins fonctionnels d’une cellule, de nombreuses transformations biochimiques s’y déroulent : elles constituent son métabolisme*.
Une cellule ou un organisme qui utilisent des molécules organiques préexistantes est dit « hétérotrophe* ».
Une cellule ou un organisme qui utilisent des molécules inorganiques (minérales) et de l’énergie solaire est dit « autotrophe* ».
Correction : A4 : Activité comptage de levures
(1) On observe qu'en présence de glucose, le nombre de levuresaugmente et que la concentration en glucose diminue en 7 jours. En parallèle, le nombre de levures dans l'eau physiologique sans glucose (expérience témoin), stagne ou diminue sur la même durée.
(2) Je sais que les cellules, comme les levures, réalisent des transformations chimiques à partir de molécules (réactifs) pour réaliser leur fonction (reproduction par mitose ici).
(3) J'en déduis que les levures absorbent le glucose de leur milieu de culture car elles l'utilisent comme réactif dans une transformation chimique.
(4) J'en conclue que les levures réalisent une transformation chimiquequi consomme le glucose et libère l'énergie nécessaire à leur bon fonctionnement : si cette transformation chimique se fait en présence de dioxygène, il s'agit probablement de la respiration cellulaire* dans leurs mitochondries. Sinon, en l'absence de dioxygène, la transformation serait une fermentation* dans leur cytoplasme.
La glycogénèse et la respiration cellulaire sont des voies métaboliques.
Une voie métabolique* est une succession de réactions biochimiques transformant une molécule en une autre.
Le métabolisme dépend de l’équipement spécialisé de chaque cellule :
- en organites (mitochondrie, chloroplaste,…)
- en macromolécules comme les enzymes*(issues de l'expression d'une partie du génome)
Le métabolisme dépend aussi de l’environnement :
- disponibilité en molécules organiques (glucose) ou minérales (eau, dioxygène,...),
- conditions de température, d'acidité (pH)
Quelques voies métaboliques chez les végétaux chlorophylliens
L'étude des réactions du métabolisme, dont la photosynthèse, révèle que les êtres vivants échangent de la matière organique et minérale et en même temps de l’énergie avec leur environnement proche (milieu de vie, autres organismes).
Les voies métaboliques sont interconnectées par les molécules intermédiaires des différents métabolismes : par exemple le glucose (riche en énergie) est intermédiaire entre la photosynthèse et la respiration cellulaire.
Le glucose : une molécule intermédiaire du métabolisme.
Une mutation est une modification du matériel génétique (ADN) d’un organisme. Elle apparaît au hasard et peut être sans effet, désavantageuse ou avantageuse pour l’individu. Si elle est transmise à la génération suivante, elle forme un nouvel allèle dans la population.
2. Dérive génétique
La dérive génétique est une modification aléatoire de la fréquence des gènes (ou allèles) dans une population, liée à un double tirage au sort lors de la reproduction sexuée (gamétogénèse et fécondation).
Elle se produit surtout dans les petites populations, où le hasard peut faire augmenter ou disparaître certains allèles.
3. Sélection naturelle
La sélection naturelle est un mécanisme où certains individus, qui possèdent des caractères avantageux dans leur environnement, survivent mieux et se reproduisent davantage. Ces caractères deviennent alors plus fréquents dans la population.
4. Sélection sexuelle
La sélection sexuelle est une forme de sélection où certains caractères augmentent la chance de se reproduire (être choisi comme partenaire ou gagner un combat).
Exemple : les bois du cerf ou le plumage coloré du paon.
5. Migration
La migration, en génétique des populations, correspond au déplacement d’individus d’une population vers une autre, et avec eux, leurs allèles.
Elle entraîne un mélange de gènes entre populations.
T3_C1_2_Modéliser la biodiversité génétique
A4 Le Modèle mathématique de Hardy-Weinberg
Savoirs
Au cours de l’évolution biologique, la composition génétique des populations d’une espèce change de génération en génération.
Le modèle mathématique de Hardy-Weinberg utilise la théorie des probabilités pour décrire le phénomène aléatoire de transmission des allèles dans une population. En assimilant les probabilités à des fréquences pour des effectifs de grande taille (loi des grands nombres), le modèle prédit que la structure génétique d’une population de grand effectif est stable d’une génération à l’autre sous certaines conditions (absence de migration, absence de mutation et absence de sélection naturelle et sexuelle (panmixie)).
Cette stabilité théorique est connue sous le nom d’équilibre de Hardy-Weinberg.
Elle n'existe pas dans la nature.
Cependant, les écarts entre les fréquences réelles observées sur une population naturelle et les résultats du modèle théorique, qui sert alors de comparatif ("expérience témoin"), doivent s’expliquer notamment par les effets d'une ou des forces évolutives (mutation, sélection, dérive, etc.) absents du modèle mais présents dans la nature.
Savoir-faire
- Pour la transmission de deux allèles dans le cadre du modèle de Hardy-Weinberg, établir les relations entre les probabilités des génotypes d’une génération et celles de la génération précédente.
- Produire une démonstration mathématique ou un calcul sur tableur ou un programme en Python pour prouver ou constater que les probabilités des génotypes sont constantes à partir de la seconde génération (modèle de Hardy-Weinberg).
- Utiliser des logiciels de simulation basés sur ce modèle mathématique.
- Analyser une situation d’évolution biologique expliquant un écart par rapport au modèle de Hardy-Weinberg.
T3_C1_3_Les impacts de l’Homme sur la biodiversité
A5_ La fragmentation des écosystèmes
A6_ Les impacts des activités humaines sur la biodiversité
Savoirs
Les activités humaines (pollution, destruction des écosystèmes, combustions et leurs impacts climatiques, surexploitation d’espèces...) ont des conséquences sur la biodiversité et ses composantes, dont la variation de l’abondance spécifique et conduisent à l’extinction d’espèces.
La fragmentation d’une population en plusieurs échantillons de plus faibles effectifs entraîne par dérive génétique un appauvrissement de la biodiversité génétique d’une population.
La connaissance et la gestion d’un écosystème permettent d’y préserver la biodiversité, mais aussi le bien-être humain.
Savoir-faire
- Utiliser un modèle géométrique simple (quadrillage) pour calculer l’impact d’une fragmentation sur la surface disponible pour une espèce.
- À partir d’un logiciel de simulation, montrer l’impact d’un faible effectif de population sur la dérive génétique et l’évolution rapide des fréquences allèliques.
- Analyser des documents pour comprendre les mesures de protection de populations à faibles effectifs.
- Identifier des critères de gestion durable d’un écosystème. Envisager des solutions pour un environnement proche.
T1_C2_1_2 L’apport des études sismologiques et thermiques à la connaissance du globe terrestre
Connaissances
Un séisme résulte de la libération brutale d’énergie (foyer sismique) lors de la rupture et le déplacement de roches (faille) soumises à des contraintes (pression).
Les informations tirées du trajet (réflexion et réfraction des rais sismiques, les "zones d'ombre") et de la vitesse (saut de vitesse, ralentissement) des ondes sismiques P et S permettent de comprendre la structure interne de la Terre. Ces informations argumentent :
(1) un modèle sismique simple de 3 enveloppes concentriques (croûte – manteau – noyau) : c'est le modèle PREM [ pour Preliminary Reference Earth Model].
(2) un comportement mécanique différent dans le manteau permet de distinguer la lithosphère (croûte+manteau rigide et cassant, environ 100km d'épaisseur) et l'asthénosphère (manteau ductile "mou"). La limite lithosphère/asthénosphère (début du ralentissement des ondes sismique) correspond à l'isotherme 1300°C
Les études sismologiques montrent les différences d’épaisseur entre la lithosphère océanique et la lithosphère continentale, respectivement 80-100 km et 100-120 km.
L’étude des séismes au voisinage des fosses océaniques permet de différencier le comportement particulier d’une lithosphère cassante par rapport à une asthénosphère plus ductile.
(3) un état du noyau externe liquide et du noyau interne solide (tous les deux riches en fer) grâce à la disparition des ondes S cisaillantes dans les liquides.
La température interne de la Terre croît avec la profondeur (gradient géothermique : T=f(prof)). Le profil d’évolution de la température interne présente des différences suivant les enveloppes internes de la Terre, liées aux modes de transfert thermique : la conduction et la convection. Le manteau terrestre est animé de mouvements de convection, mécanisme efficace de transfert thermique.
La propagation des ondes sismiques dans la Terre révèle des anomalies de vitesse par rapport au modèle PREM : c'est la méthode de Tomographie sismique. Elles sont interprétées comme des hétérogénéités thermiques au sein du manteau.
Notions fondamentales : contraintes, transmission des ondes sismiques, failles, réflexion, réfraction, zones d’ombre.
Capacités
- Consulter et exploiter une base de données sismologiques.
- Traiter des données sismologiques.
- Concevoir une modélisation analogique et réaliser des mesures à l’aide de dispositifs d’expérimentation assisté par ordinateur, ou des microcontrôleurs pour étudier la propagation d’ondes à travers des matériaux de nature pétrographique différente ou de comportement mécanique différent.
- Étudier par expérimentation assistée par ordinateur et/ou par modélisation analogique les paramètres à l’origine des modifications de la vitesse des ondes (nature du matériau, de sa rigidité/plasticité, effet de la température). - Étudier la propagation profonde des ondes (zone d’ombre, mise en évidence des discontinuités) en utilisant les lois de Snell-Descartes et/ou mettant en œuvre un modèle analogique pour montrer les zones d’ombre.
- Utiliser des profils de vitesse et de densité du modèle PREM. - Analyser des courbes d’augmentation de la température en fonction de la profondeur (mines, forages) ; croiser des données thermiques, des données de composition chimique, avec les données sismiques pour comprendre le modèle de la structure thermique de la Terre. - Calculer la température au centre de la Terre en utilisant le gradient géothermique de surface et apprécier sa validité au regard de l’état physique des matériaux. - Réaliser des modèles analogiques pour appréhender la conduction et la convection. - Montrer l’existence d’hétérogénéités thermiques dans le manteau par des données de tomographies sismiques, tout en attirant l’attention sur l’amplitude des variations par rapport au modèle PREM.
T1_C2_1_1 Des contrastes entre les continents et les océans
Connaissances
La distribution bimodale ( +300m et -4500m) des altitudes observée entre continents et le fond des océans reflète un contraste géologique, qui se retrouve dans la nature des roches et leur densité :
Répartition bimodales des altitudes terrestres
L'étude des affleurements sous-marins montrent une succession récurrente de roches magmatiques dans la croûte océanique : La péridotite (roche mantellique de densité 3,2), puis le gabbro (roche plutonique) et enfin le basalte (roche volcanique) de densité 3.
Structure simplifiée de la croûte océanique
Si la composition de la croûte continentale présente une certaine hétérogénéité visible en surface (roches magmatiques, sédimentaires, métamorphiques (cf classification des roches)), une étude en profondeur révèle que les granites (densité 2,7) en sont les roches les plus représentatives. Cette croûte repose aussi sur de la péridotite du manteau.
Les méthodes d'identification : (1) Clé de détermination à l'oeil nu (ci-dessus) (2) Le microscope polarisant
BILAN intermédiaire (schéma incomplet à préciser...)
Capacités A1 :
- Mettre en relation des cartes et/ou des logiciels de visualisation des reliefs avec la courbe de distribution bimodale.
- Utiliser des cartes géologiques (carte géologique mondiale) comme des données d’observation directe (faille VEMA, forages) pour identifier les compositions des croûtes océaniques et continentales.
- Utiliser la carte de France au millionième pour identifier la répartition des principaux types de roches sur le territoire.
Capacités A1 suite :
- Effectuer des mesures de densité sur des roches continentales et océaniques.
- Mener une observation comparative des roches des croûtes océanique et continentale (composition, structure, etc.).
