2_SVT_Organismes unicellulaires de la mare sud Lycée Bergson

 

T3_C1_1_Evaluer la biodiversité

 Thème 3 : Une histoire du vivant

Rappel Seconde :

Le terme de biodiversité* est utilisé pour désigner la diversité du vivant et sa dynamique aux différentes échelles :

- les variations entre membres d'une même espèce au sein d'une population* : la diversité génétique (= diversité des allèles*)

- les différentes espèces* des différents taxons* au sein des écosystèmes : la diversité spécifique,

- les différents écosystèmes* (= biocénose* + biotope*) au sein de la biosphère*.

Les trois niveaux de biodiversité sont emboîtés et définissent la biosphère

    La Terre est habitée par une grande diversité d’êtres vivants. Cette biodiversité est dynamique et issue d’une longue histoire dont l’espèce humaine fait partie. L’évolution constitue un puissant outil de compréhension du monde vivant. Les activités humaines se sont transformées au cours de cette histoire, certaines inventions et découvertes scientifiques ont contribué à l’essor de notre espèce. 

T3_C1_La biodiversité et son évolution

T3_C1_1_Evaluer la biodiversité

Évaluer la biodiversité à différentes échelles spatiales et temporelles représente un enjeu majeur pour comprendre sa dynamique et les conséquences des actions humaines.

Savoirs

Il existe sur Terre un grand nombre d’espèces dont seule une faible proportion est effectivement connue.

La biodiversité se mesure par des techniques d’échantillonnage de spécimens (voir A2 : Méthode des Quadrats) ou ADN (voir A1 : Barcoding et Métabarcoding) qui permettent d’estimer la richesse spécifique, c'est-à-dire le nombre d’espèces dans différents milieux. Les composantes de la biodiversité peuvent aussi être décrites par l’abondance d’une espèce ou d’un plus grand taxon, c'est à dire le nombre d’individus d’une population pour une espèce ou un taxon. 

Il existe plusieurs méthodes permettant d’estimer un effectif à partir d’échantillons. La méthode de « capture-marquage-recapture » (voir A3 : CMR) repose sur des calculs effectués sur un échantillon. Si on suppose que la proportion d’individus marqués est identique dans l’échantillon de recapture et dans la population totale, l’effectif de celle-ci s’obtient par le calcul d’une quatrième proportionnelle. 

La démonstration faite en classe est à connaître.
Dans ce cas : N = (M x m) / n

À partir d’un seul échantillon, l’effectif d’une population peut également être estimé à l’aide d’un intervalle de confiance. Une telle estimation est toujours assortie d’un niveau de confiance strictement inférieur à 100 % en raison de la fluctuation des échantillons. Pour un niveau de confiance donné, l’estimation est d’autant plus précise que la taille de l’échantillon est grande.

La dernière formule simplifiée de IC95%, ci-dessus, est à connaitre et à comprendre.
(ici f est la fréquence d'un caractère, n est l'effectif total de l'échantillon où l'on observe cette fréquence)

Savoir-faire

A1 & A2 - Exploiter des données obtenues au cours d’une sortie de terrain ou d’explorations scientifiques (historiques et/ou actuelles) pour estimer la biodiversité (richesse spécifique et/ou abondance relative de chaque taxon). 

A2 - Quantifier l’effectif d’une population ou d’un taxon plus vaste à partir de résultats d’échantillonnage. 

A3 - Estimer une abondance par la méthode de capture, marquage, recapture, fondée sur le calcul d’une quatrième proportionnelle.
A3 - À l’aide d’un tableur, simuler des échantillons de même effectif pour visualiser la fluctuation d’échantillonnage (moyenne et écart-type). 

A3 - En utilisant une formule donnée pour un intervalle de confiance au niveau de confiance de 95 %, estimer un paramètre inconnu dans une population de grande taille à partir des résultats observés sur un échantillon.

BILAN : 

Transition : L'évaluation répétée des populations montrent qu'elles évoluent au cours du temps. Des modèles mathématiques probabilistes et des outils statistiques permettent d’étudier les mécanismes évolutifs impliqués.

T1_C1_2 La réplication de l’ADN

 T1_C1_2 La réplication de l’ADN

Préambule :

L'Histoire de la découverte de l'ADN : sa composition, sa structure et sa fonction

Chaque chromatide d’un chromosome est constituée d'une longue molécule d'ADN associée à des protéines structurantes, les histones.  Cette association ADN/Histones forme la chromatine, une forme faiblement condensée de l’ADN permettant encore sa lecture ou sa recopie.

Les deux états de l'ADN : les chromatines

BILAN A2 : Au cours de la phase S de la mitose, l’ADN subit une recopie, appelée la réplication semi-conservative. Il s’agit de la formation de deux copies qui, en observant les règles d’appariement des bases complémentaires ( Adénine -Thymine ; Guanine - Cytosine), conservent chacune la séquence des nucléotides de la molécule initiale. 

Réplication sur deux générations g1 et g2
(en jaune : l'ADN parent ; en blanc : l'ADN néosynthétisé)

Cette synthèse d’ADN est assuré par un ensemble d’enzymes dont l’ADN polymérase. Le chromosome est alors formé de deux chromatides identiques, on parle de chromosome double ou bichromatidien.

Ainsi, les deux cellules provenant par mitose d'une cellule initiale possèdent exactement la même information génétique. Dans les tissus somatiques, la succession de mitoses produit un ensemble de cellules, toutes génétiquement identiques que l’on appelle des clones. 

PCR : une biotechnologie issue de la découverte des enzymes de la réplication

Notions fondamentales : réplication semi conservative, ADN polymérase, clone.

Objectifs : savoir comment relier l'échelle cellulaire (mitose, chromosomes) à l'échelle moléculaire (ADN).

Capacités

- Présenter une démarche historique sur l’identification ou la composition chimique des chromosomes.

- Calculer la longueur totale d’une molécule d’ADN dans un chromosome et de l’ensemble de l’ADN d’une cellule humaine ; comparer avec le diamètre d’une cellule. Calculer la longueur d’ADN de l’ensemble des cellules humaines.

- Exploiter les informations d’une expérience historique ayant permis de montrer que la réplication est un mécanisme semi-conservatif.

- Utiliser des logiciels ou analyser des documents permettant de comprendre le mécanisme de réplication semi-conservative.

- Observer des images montrant des molécules d'ADN en cours de réplication.

- Calculer la vitesse et la durée de réplication chez une bactérie (E. coli) et chez un eucaryote.

- Concevoir et/ou réaliser une réaction de PCR (amplification en chaîne par polymérase) en déterminant la durée de chaque étape du cycle de PCR. Calculer le nombre de copies obtenues après chaque cycle.

T1_C1_1 Les divisions cellulaires des eucaryotes

T1_La Terre, la vie et l’organisation du vivant

T1_C1_Transmission, variation et expression du patrimoine génétique

T1_C1_1 Les divisions cellulaires des eucaryotes

    Les chromosomes sont des structures universelles aux cellules eucaryotes (organismes dont les cellules possèdent un noyau, et des organites).

    BILAN A1 : À chaque cycle de division cellulaire divisé en 4 phases, chaque chromosome à une chromatide (phase G1) est dupliqué (duplication lors de la phase S, pour Synthèse d’ADN) et donne un chromosome à deux chromatides (phase G2), chacune transmise à une des deux cellules filles obtenues par division cellulaire. C’est la base de la reproduction conforme.

Chez les eucaryotes, les chromosomes subissent une alternance de condensation (division cellulaire) et de décondensation (phase G1, S et G2) au cours d’un cycle cellulaire complet.

    La division cellulaire mitotique (ou mitose) est une reproduction conforme. Elle est divisée en 4 étapes successives : Prophase, Métaphase, Anaphase et Télophase. Il en résulte que toutes les caractéristiques du caryotype (nombre et morphologie des chromosomes) de la cellule parentale (cellule mère) sont conservées dans les deux cellules filles. Elle concerne l’ensemble des cellules du corps, les cellules somatiques, particulièrement dans les tissus en croissance, ou en renouvellement, mais aussi dans les tumeurs cancéreuses.

^ SAVOIR REDESSINER

La mitose observée avec trois microscopies (MO, MEB, MCF)

    

    BILAN A3 : Dans les cellules germinales, lors de la gamétogénèse, la méiose conduit à quatre cellules haploïdes ( à n chromosomes), qui ont, chacune, la moitié des chromosomes de la cellule diploïde initiale (à 2n chromosomes), soit un des deux chromosomes de chacune des paires par gamètes.

    Contrairement à la mitose, lors de la l'anaphase 1 de la méiose 1, on observe la séparation des deux chromosomes homologues bichromatidiens de chaque paires. La cellule diploïde à 2n chromosomes forme deux cellules haploïdes à n chromosomes. Lors de l'anaphase 2 de la méiose 2, ce sont les deux chromatides de chaque chromosome qui se séparent au niveau du centromère. Il se forme alors quatre cellules à n chromosomes monochromatidiens.

Les deux divisions de la méiose (2n = 2) (SAVOIR REDESSINER)

Les étapes de la méiose vues au MO (gamétogénèse du Criquet Pélerin 2n=22+X0)

Synthèse de la méiose (2n=4)

    Lors de la mitose et le méiose, le déplacement des chromosomes ou des chromatides est réalisé par une structure intracellulaire temporaire appartenant au cytosquelette : le fuseau mitotique ou méiotique. Il est constitué de filaments de protéines (tubulines) permettant la traction des molécules d’ADN de part et d’autre de la cellule en division

L’image du caryotype d’une cellule (ensemble des chromosomes contenu dans un noyau cellulaire) peut être réalisée par blocage de la mitose lors de la métaphase ( ajout de colchicine, un inhibiteur du fuseau mitotique), lorsque que les chromosomes sont condensés mais non séparés. Le caryotype peut montrer des anomalies (aneuploïdies) ou des spécificités (gamètes).

   

Notions fondamentales : diploïde, haploïde, méiose, phases du cycle cellulaire eucaryote : G1, S (synthèse d'ADN), G2, mitose (division cellulaire), fuseau mitotique ou méiotique.

Hygiène et Sécurité en salle de Sciences

IMPORTANT : La blouse en coton est obligatoirement portée et fermée pour rentrer dans une salle de TP ou un laboratoire.

(c'est la salle qui impose cette règle et non pas l'activité qu'on y fait). 

^ QR code : Revoir et retenir les pictogrammes des dangers au laboratoire.

Liens pour Applications en SVT et Physique-Chime

Application PHYPHOX : 

Boîte à outils gratuite pour de multiples mesures physiques : 

sur iPhone :
https://apps.apple.com/fr/app/phyphox/id1127319693

sur Android :
https://play.google.com/store/apps/details?id=de.rwth_aachen.phyphox&hl=fr

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Application TOOLBOX (avec publicités)

Boîte à outils gratuite pour de multiples mesures physiques : 

sur iPhone :

https://apps.apple.com/fr/app/toolbox-mesure-outils/id933528345

sur Android :

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.skypaw.multi_measures&hl=fr&gl=US

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Application Lux Light Meter  : mesurer l'intensité lumineuse

sur iPhone :

https://apps.apple.com/us/app/lux-light-meter-pro/id1292598866

sur Android :

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.doggoapps.luxlight&hl=fr

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Application BOUSSOLE

sur iPhone :

https://apps.apple.com/fr/app/boussole/id1067456176

sur Android : (boussole et clinomètre)

https://play.google.com/store/apps/details?id=apps.r.compass&hl=fr&gl=US

Construire un schéma bilan

 NOTIONS

1) Relire le cours et lister les éléments et notions importantes.

RELATIONS

2) Comprendre les relations entre les notions. (relation de fonction, relation dans l'espace, relation dans le temps.)

LISIBILITE

3) Prévoir un espace assez important pour que le schéma puisse être présenté clairement.

SYMBOLES

4) Représenter les éléments et leurs relations de façon simple en utilisant des symboles et des couleurs adaptées. Les relations doivent très apparentes et faciles à comprendre. (flèches, couleurs, signes,...)

Remarque : le symbole "flèche" dans un schéma est très utilisé mais il peut avoir beaucoup de sens : flèche de "légende" (reliant un mot à un objet), flèche de "cause à effet" (action ou rétroaction), flèche "chronologique" (reliant des étapes d'un processus), flèches de "déplacement" (flux de matière, d'énergie,...),...

LEGENDES

5) Ne pas oublier de faire figurer la légende à proximité du schéma. Cette légende donne la signification des symboles et des couleurs utilisés.

TITRE

6) Terminer le schéma en lui attribuant un titre (à souligner) qui reprend l'idée principale établie par le schéma.