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Prérequis 1S pour l'Année de terminale

 

SAVOIR OBSERVER, SAVOIR REPRESENTER SOUS FORME DE SCHEMAS, SAVOIR MANIPULER CORRECTEMENT UN MICROSCOPE, SAVOIR FAIRE UN MONTAGE ENTRE LAME ET LAMELLE, SAVOIR METTRE EN PLACE UN PROTOCOLE EXPERIMENTAL (avec témoin), SAVOIR EXPLOITER COMPLETEMENT TOUS LES DOCUMENTS FOURNIS ET TOUS LES TYPES DE DOCS (graphes, textes, photos, schémas, expériences,...), SAVOIR UTILISER DES RESSOURCES INFORMATIQUES (utilisation de certains logiciels, recherche par Internet,...).

 

Partie 1 génétique :

1°) Qu'est-ce que le phénotype ? Le phénotype moléculaire ? Le génotype ?

Comment les allèles de 2 gènes différents sont-ils organisés chez un individu humain ? Savoir faire un schéma, savoir choisir le nom adéquat des allèles, savoir représenter correctement les chr.

2°) Comment ces allèles possédés peuvent-ils s'exprimer ? Rappeler les mécanismes d'expression (connaître bien les schémas des mécanismes, aussi à l'échelle des nucléotides de l'ADN. Logiciels comme Anagène à connaître (transcription/traduction).

3°) Quels sont les différents types de protéines (suivant leurs rôles) au sein d'une cellules ?

Rappeler l'exemple précis des enzymes (protéines fonctionnelles) et de la réaction enzymatique.

4°) Qu'est-ce qu'un cycle cellulaire ? Rappeler les étapes d'un cycle, détailler notamment les 4 étapes de la mitose, et ce qu'il se passe pendant la phase S de l'interphase, avant la division cellulaire.

5°) Qu'est-ce qu'une mutation ? Quand peut-elle avoir lieu et où ? Quelles sont ses conséquences ?

6°) Quelles relations entre génotypes, phénotypes et environnement ?

 

Partie 2 la morphogenèse chez les végétaux : Savoir faire une coupe ou prélèvement pour une observation au microscope, savoir mettre en place un protocole expérimental.

1°) Quel est le lien entre génotype et morphologie (phénotype) du végétal ? Quelles sont les influences du milieu / environnement ?

Qu'est-ce que la pression de sélection par le milieu et quelles sont ses conséquences ? Qu'appelle-t-on adaptation et acclimatation ?

2°) Qu'est-ce qu'un gène maître ou gène homéotique ? Comment expliquer leur importance ?

3°) Quelle est la différence entre le mécanisme de croissance du végétal et celui de développement ? Exemple au niveau de la racine à donner.

4°) Définition (générale) d'hormone.

 

Partie 3 la régulation de la glycémie : Savoir disséquer un organisme et identifier les organes à étudier.

1°) Rappel définition d'hormone. Qu'est-ce qu'une boucle de régulation ? Quel type de contrôle permet-il une 'BOUCLE' de régulation ? Connaître les schémas d'un exemple de boucle de régulation, dans les cas 'trop de glycémie' et 'pas assez de glycémie'.

2°) Quels facteurs peuvent-ils influencer cette régulation jusqu'à entraîner une maladie ? Quelle est la part de chaque facteur ?

 

Partie 4 géologie : Connaître le logiciel SISMOLOG, savoir décrire un échantillon, savoir analyser une carte et faire une coupe, savoir utiliser un microscope polarisant pour identifier les différents minéraux d'une roche.

1°) Rappeler l'histoire de l'origine de la Terre. Quels sont les 3 types de roches ? Où peut-on respectivement les trouver et pourquoi ?

2°) Qu'est-ce qu'une plaque lithosphérique (quels sont les 2 types de lithosphère) ? Quels sont les différents arguments permettant de prouver les mouvements des plaques ? Où, pourquoi et comment bougent-elles ?

3°) Quelles sont toutes les caractéristiques d'une zone en divergence : qu'est-ce qu'un bloc basculé ? Que signifie 'dépasser la courbe de solidus par décompression au niveau de l'axe de la dorsale' ? Qu'est-ce qu'une marge passive ? Comment et pourquoi peut-il y avoir disparition du plancher océanique ? Qu'est-ce qu'un rift ?

 

Partie 5 la communication nerveuse :

Qu'est-ce qu'un organe nerveux ? Qu'est-ce qu'une synapse ? Quelles différences entre communication hormonale et communication nerveuse ? Quelle part de la génétique et quelle part des facteurs du milieu sur le fonctionnement du système nerveux ?

 

 

(Programme TS : épreuve de 3h30, 3 exercices = type I (restitution organisée de connaissances), type 2a (petit exercice à partir d'un document), type 2b (exercice de synthèse à partir de la mise en relation de plusieurs documents).

• Phylogénèse (évolution des espèces, phylogénie, évolution humaine)

• Génétique ( croisement de la reproduction sexuée, etc...).

• Procréation (mise en place du sexe et boucles de régulation hormonale ♀ et ♂).

• Immunologie (réponse moléculaire à anticorps, réponse cellulaire à cellules tueuses, SIDA).

• Mesure du temps (interdisciplinarité avec la physique-chimie, datation relative, datation absolue).

• Géologie : A - mouvements en convergence la subduction, B- mouvements en convergence la collision.

• Crise K/T (disparition des dinosaures il y a 65 Millions d'années).

En spécialité SVT : histoire des sciences sur la génétique et pratiques de biologie moléculaire actuelles, les climats du passé, les différents types de métabolisme).

 

 

Réponses

REPONSES CONCERNANT LES PREREQUIS DE 1S POUR LA CLASSE DE TERM

 

 

Partie 1 génétique :

1°) Le phénotype = Ensemble des caractères d'un individu (caractères physiques identifiables, s'écrit entre crochets exple :[yeux bleus]). Le phénotype moléculaire = Ensemble des protéines (protéines = molécules actives, chaînes d'acides aminés (Aa), normalement codées par le génotype) présentes dans les cellules d'un individu et responsables de son phénotype global. Le génotype = Ensemble des allèles (ou versions) des gènes de l'espèce possédés par un individu (s'écrit entre parenthèse, exple : (N//m) pour un hétérozygote possédant un allèle normal N et un allèle malade m).

 

Sur les 30000 gènes différents environ présents dans l'espèce humaine, chaque individu possède 2 allèles d'un même gène au même locus (lieu) le long des 2 chr homologues de la paire concernée (sur les 23 paires de chr de l'espèce humaine).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2°) Les allèles (séquences de ncl) sont exprimés dans une cellule, s'ils sont « lus » par les 2 mécanismes successifs d'expression génétique en protéines (séquences d'Aa). Le code génétique, égal à la correspondance allèles => protéines (avec 3 ncl successifs pour 1 Aa), est universel, redondant et non-chevauchant.

La transcription = Dans le noyau dble-hélice d'ADN formant l'allèle concerné s'ouvre ponctuellement, le brin transcrit de l'ADN donne un ARNm (messager) en grande quantité, par l'action de l'ARN-polymérase, ARNm qui vont quitter le noyau pour le cytoplasme ou le REG.

La traduction = les ribosomes fixés sur le REG ou les ribosomes libres du cytoplasme se déplacent le long des ARNm, et assemblent progressivement les Aa transportés par les ARNt (de transfert) dans leurs 2 logettes attenantes, en protéines (= chaînes d'Aa).

 

Ces protéines, une fois produites, acquièrent par leurs repliements, une forme tridimentionnelle ou conformation déterminant leur fonction ou rôle spécifique.

3°) Les protéines peuvent être des protéines de structure (rôle de structures cellulaires comme certaines fibres,...) ou des protéines fonctionnelles (comme les enzymes (biocatalyseurs), certaines hormones (messagers chimiques entre cellules), etc...).

Une enzyme est une protéine qui catalyse (accélèrent la vitesse) des réactions chimiques présentes dans le vivant. Suivant la conformation précise de l'enzyme (E), elle se lie à tel substrat (S) [~ 'système clef/serrure' entre E et S] et accélère telle réaction chimique, aboutissant à tel produit (P).

La réaction enzymatique : E + S <=> ES → E + P.

 

4°) Un cycle cellulaire = c'est tous les évènements allant de la naissance d'une cellule à sa reproduction (X 2) = Interphase (G1+S+G2) + Division cellulaire (vous avez vu la mitose cette année).

La division cellulaire de mitose est une division dite CONFORME (reproduction à l'identique de la cellule initiale) = 4 étapes successives (prophase, métaphase, anaphase, télophase terminant par la cytodiérèse).

Pendant la phase S (= Synthèse) de l'interphase, il y a réplication ou duplication de l'ADN (attention, on est à l'échelle moléculaire et plus à l'échelle cellulaire) = ouvertures (ou yeux de réplication) tout le long des chr-simples de la dble-hélice d'ADN (qui est décondensé en interphase), chacun des 2 brins est recopiés par l'ADN-polymérase grâce à la complémentarité des ncl.

D'1 ADN, on passe à 2 ADN = chaque chr-simple devient chr-double (donc forcément a 2 bras (ou chromatides) identiques).

Ce mécanisme (la réplication ) est semi-conservatif, car chacune des 2 nouvelles dble-hélices ADN est constituée d'un brin ancien qui a servi de modèle (ncl complémentaires) à l'autre brin néoformé (Revoir les expériences de Taylor, en faisant attention à l'échelle, un chr mitotique est bcp plus grand, que la largeur de la dble hélice d'ADN !!).

 

5°) Une mutation = tout changement ou modification de l'information génétique (c'est à dire de la séquence de ncl). Elle peut avoir lieu n'importe quand et n'importe où le long des chr, car se fait 'par hasard' (le + souvent erreurs très rares de réplication, d'où modification de la séquence de ncl, et certains facteurs externes/environnementaux, dits mutagènes, augmentent la survenue de ces erreurs, donc le risque de mutations). Une mutation entraîne l'apparition d'un nouvel allèle (= nouvelle info génet) et par conséquent => ARNm modifié (mis à part redondance du code génétique) => Protéine modifiée, donc potentiellement sa forme et sa fonction => phénotype modifié.

 

6°) Un phénotype global est déterminé par les interactions entre facteurs génétiques ou innés (= le génotype = allèles des gènes de l'espèce, hérités des parents) et facteurs environnementaux (facteurs acquis, dépendant du milieu, de l'histoire personnelle de chacun). En effet, les facteurs environnementaux peuvent influencer le phénotype en relation + ou - grande avec le génotype de l'individu concerné : ils peuvent agir directement sur l'expression du génotype en protéines (exple : certaines substances ingérées sont des facteurs de transcription, et déclenchent la production de telle ou telle protéines en + grande ou - grande quantité par rapport à la normale... ou exple du bronzage sous l'effet des UV) ou indirectement en agissant au niveau des protéines déjà produites ou présentes, c'est à dire du phénotype moléculaire (tel médicament ingéré peut pallier à une enzyme ou une hormone manquante, le manque d'O2 et la chaleur entraînent la modification de l'hémoglobine S des drépanocytaires, une suralimentation entraînant obésité et diabète, etc...).

 

Partie 2 la morphogenèse chez les végétaux :

1°) De la même façon que précédemment dit : telle espèce (ici végétale) possédant tel génotype aura telle morphologie spécifique de son espèce (= caractères généraux de l'espèce donnée). 2 individus au sein de la même espèce dans le même milieu n'auront que des différences liées à leurs allèles différents (leurs génotypes précis). Inversement 2 clones (individus identiques génétiquement) dans 2 milieux différents par l'influence du milieu (facteurs environnementaux différents) auront des morphologies / phénotypes potentiellement différents.

La pression de sélection par le milieu s'exerce lorsqu'un (ou plusieurs) facteur environnemental est + particulièrement contraignant (intense/extrême) par rapport aux conditions de vie. Il y a sélection et développement des formes de vie les + adaptées à ces conditions extrêmes, les autres ne survivant pas, d'où possible convergence morphologique (phénotypique) entre espèces pourtant différentes (exple : différents types de plantes grasses en milieu très sec, port en drapeau des arbustes en zones ventée...).

On parle d'acclimatation chez un individu, quand le phénotype est modifié uniquement par l'influence du milieu sans enregistrement dans les gènes (génotype non modifié). Replacé dans le milieu initial, on retrouvera la même morphologie générale.

On parle d'adaptation, quand le phénotype est modifié par influence du milieu avec enregistrement dans les gènes (génotype modifié, mécanisme à plus long terme, le + souvent à l'échelle des espèces et non des individus). Replacé dans le milieu initial, le phénotype reste modifié.

 

2°) Les gènes maîtres ou gène homéotiques dirigent la construction et la mise en place des différentes parties du corps d'un individu (tel gène met en place tel organe par exple) au cours de son développement. Un gène homéotique est dit 'maître', car à lui tout seul (une seule protéine homéotique produite / facteur de transcription) il déclenche en même temps l'expression de l'ensemble des nombreux autres gènes (dits 'esclaves') en protéines diverses, constitutives de tel organe. Ces gènes homéotiques sont donc des gènes très importants, essentiels : En effet, ils sont parmi les + importants car ils interviennent au tout début de la vie, la moindre modification (= mutation) d'un de ces gènes, pouvant entraîner l'absence de toute une partie du corps et donc un individu non-viable. C'est pourquoi, leur séquence de ncl est très conservée (très très peu de modifications dans ces gènes) et que l'on retrouve des séquences de ncl très proches, même pour des espèces de parentés très très éloignées.

 

3°) La croissance = multiplication cellulaire pour accroître la taille de telle partie de l'organisme, ici, augmentation du nombre de cellules méristématiques par mitoses (zone méristématique en bout de racine, à l'apex). Le développement vient un peu plus tardivement = acquisition des spécificités, arrêt des divisions, les cellules se spécialisent, ici, zone d'élongation de la racine, + au-dessus de la zone méristématique (cellules s'allongent, paroi épaissies,....).

 

4°) Une hormone = une substance chimique (ou messager chimique) produite et libérée (en petites quantités, de l'ordre du µg) dans la circulation interne de l'organisme, par des cellules dites endocrines (suivant leur génotype*) et qui va agir, qualitativement en activant (+) ou en inhibant (-) tel fonctionnement des cellules-cibles présentes dans le corps (possédant des récepteurs spécifiques complémentaires de l'hormone), et quantitativement suivant un effet-dose (action + ou - intense suivant qté d'hormone circulante).

(*expression directe d'un gène si l'hormone est protéique, et indirecte sinon, par expression des gènes produisant les enzymes nécessaires à sa synthèse).

Exples des hormones végétales comme l'auxine, les gibbérellines, etc...

 

Partie 3 la régulation de la glycémie :

1°) Même définition, en précisant que dans l'espèce humaine, les hormones sont libérées et circulent dans le sang.

Une boucle de régulation est une chaîne de contrôles hormonaux (et/ou nerveux !), incluant un contrôle-retour ou rétrocontrôle (ou feedback), d'où un système fermé, bouclé, permettant une REGULATION, c'est à dire éviter les trop grandes variations et maintenir une + grande régularité de la variable contrôlée concernée. Le syst réglant agit sur le syst réglé, et en retour (inversement) toute modification du syst réglé alerte le syst réglant, ce qui permet de maintenir à des taux de consigne ou de référence prédéfinis, les différentes constantes physiologiques, nécessaire au bon fonctionnement du corps .

Cas glycémie trop élevée/ tx de référence à 1g/L (exple après un repas) => cellules pancréatiques par leurs récepteurs spécifiques sensibles au glucose, réagissent en libérant + d'insuline et - de glucagon (dans le sang) => Activation du foie, dont les cellules-cibles ↑ leur glycogenogenèse et ↓ leur glycogénolyse, + transformation du glucose en graisses, Activation de l'absorption du glucose par les cellules musculaires, Activation des cellules adipeuses pour + de stockage des graisses => ↓ du tx de sucre dans le sang, c'est à dire rétablissement de la glycémie à son tx de référence, son point de consigne nécessaire au bon fonctionnement du corps.

 

2°) Maladies comme le diabète, dues à des Facteurs génétiques (exples : gènes codant des enzymes impliquées dans la fabrication d'insuline, ou des récepteurs à glucagon, etc...) et Facteurs environnementaux (exples : développement allergique, alimentation trop riche particulièrement pour le diabète type II, etc...) ~ à parts égales (peut-être + de facteurs génétiques de prédisposition dans le diabète type I ou juvénile ??). Les diabètes sont des maladies multifactorielles, comme la plupart des maladies (exples : certaines maladies neurodégénératives (Alzheimer, Parkinson, etc...), cancers, etc...).

 

 

Partie 4 géologie :

1°) Suite à la contraction de la nébuleuse aboutissant à l'allumage du soleil => expulsion des poussières et des gaz, et par accrétion météoritique, formation des planètes (rocheuses/telluriques) => refroidissement et différenciation des différentes couches supperposées composant la planète rocheuse (croûtes (superficielles) / manteau (lithosphérique, asthénosphérique, moyen et inférieur) / noyau (ext, int)).

3 types de roches = roches sédimentaires (débris de l'érosion, sédiments accumulés) / roches magmatiques dont les roches volcaniques (magma expulsé en surface) et les roches plutoniques (magma refroidit en profondeur) / roches métamorphiques (chgmts minéralogiques dûs à des modifications de P et T°, roches initiales pouvant être sédimentaires ou magmatiques).

Roches sédimentaires surtout en surface, dans les bassins sédimentaires (fonds des mers, lacs, etc...).

Roches magmatiques et métamorphiques, notamment dans les chaînes de montagne, et constituent les socles continentaux (exple : granite).

Roches volcaniques, notamment le basalte constitue tout le plancher océanique sous les sédiments.

 

2°) Une plaque lithosphèrique = morceau de lithosphère (= croûtes + sup du manteau sup), qui bouge en glissant sur l'asthénosphère (la limite thermique dans le manteau entre lithos/asthénosphère est la LVZ), délimité par des zones géologiquement actives (activités sismiques, magmatiques et anomalies thermiques en bordure de plaque).

Il y a suivant le type de croûte continentale ou océanique, 2 types de lithosphères (lithosphère continentale ou océanique), le Moho est la discontinuité entre croûte et sup du manteau sup/.

Lithosphère continentale = sédiments sur socle granitique et roches métamorphisées / péridotite mantellique.

Lithosphère océanique = sédiments sur basalte en coussins sur gabbros / péridotite mantellique.

Différents arguments prouvent le mouvement des plaques : Morphologies des côtes bordant les continents 's'emboitent', enregistrement des mouvements par satellite, reliefs et caractéristiques associés aux différents mouvements entre 2 plaques (fossé d'effondrement (de type rift) pour une frontière en extension, fosse océanique profonde puis cordillère ou arc insulaire pour une frontière en subduction, chaîne de montagne pour une frontière en collision,....), âge des roches océaniques, anomalies magnétiques, alignement des îles volcaniques (rides ou archipel) de points chauds (témoigne du mvt absolu de la plaque, les remontées mantelliques profondes se faisant à un endroit supposé fixe),...

Où bougent-elles ? Toute la plaque bouge, mais les déplacements ont des conséquences particulièrement notables en frontière de plaque. Pourquoi ? Car la chaleur interne de la Terre constitue un moteur thermique entraînant les mouvements : En effet, le gradient thermique entre surface et profondeur de la Terre est suffisamment important pour entraîner des déplacements importants, sous forme de remontées, ascendances ou panaches, du matériel mantellique + chaud, qui, une fois refroidi + en surface, redescend, l'ensemble formant des cellules de convection mantellique. Comment bougent-elles ? Si elle converge vers une autre plaque (collision, subduction), si elle coulisse latéralement par rapport à une autre plaque (vers la droite ou la gauche, il y a décrochement, cisaillement), si elle s'écarte d'une autre plaque, il y a divergence (entraînant l'expansion océanique).

 

3°) Caractéristiques d'une zone de divergence : pour une dorsale, zone bombée (+ élevée que les plaines abyssales) au centre des océans, avec un fossé d'effondrement axial étroit (le rift océanique) avec en son centre, une ligne de volcans actifs alignés le long de l'axe (âge 0 de ce basalte). Les blocs basculés, de type socle granitique, se retrouvent recouverts d'importants dépôts postrifts au niveau des plateaux continentaux une fois l'océan formé (bords des continents, environ 200m sous l'eau). Le phénomène de rifting : Au sein d'une plaque, les forces en divergence, couplées à des remontées mantelliques et un amincissement crustal, peuvent entraîner la fragmentation ou la déchirure continentale de cette plaque (phénomène de rift continental), sous forme d'ensemble de failles normales parallèles et symétriques de part et d'autre de l'axe central du fossé (ou graben) délimitant les blocs 'en marches d'escalier' du socle continental, qui s'affaissent et basculent au cours de cette ouverture continentale (d'où les sédiments synrifts déposés de façon caractéristique en éventail).

Il y a décompression lors de la remontée du matériel mantellique profond à l'aplomb du rift, ce qui facilite la fusion partielle de la roche (20% du matériel fond), qui serait restée solide à cette T° pour des P + élevées, le solidus (= courbe limite de chgmt d'état entre solide et liquide en fonction de la P et T°) n'aurait pas été dépassé.

Une marge passive correspond à la zone de transition entre domaine continental et océanique, et conserve les traces d'une moitié (hémi-graben) de l'ancien rift continental (ou ouverture continentale, zone qui était alors géologiquement active). Elle est formée du plateau continental (haut des blocs basculés recouverts) et délimitée par une pente brutale ou talus continental au pied duquel débute le véritable plancher océanique (croûte océanique).

Disparition du plancher océanique, 'de l'autre côté' par rapport à la dorsale, par subduction (un morceau océanique de plaque, passe sous une autre, et s'enfonce dans l'asthénosphère), car le plancher océanique, + âgé en s'éloignant de l'axe de la dorsale où il a été formé, devient aussi + épais (+ de sédiments déposés), et + dense par refroidissement et par hydratation (circulations d'eau), et plongera dans l'asthénosphère quand au bout d'un certain temps, la densité élevée et les forces en convergence entraîneront une rupture (faille inverse) entre zone océanique et continentale au bas du talus de la marge passive.

Un rift = zone de remontées mantelliques, est continental si le fossé d'effondrement bordé de part et d'autre d'un réseau de failles normales parallèles à l'axe correspond à une ouverture continentale, morcellement ou fragmentation d'une plaque en 2, 1ier stade de l'ouverture d'un éventuel océan futur . Après avoir été envahi par l'eau , il devient à terme rift océanique, vallée axiale au centre du bombement de la dorsale océanique.

 

Partie 5 la communication nerveuse :

Organe nerveux = organe composé d'une multitude de neurones interconnectés.

Une Synapse = connection nerveuse entre 2 cellules, seule zone où le message nerveux (habituellement tension électrique en mVolt) devient chimique (libération dans l'espace synaptique de messagers appelés neurotransmetteurs).

Communication hormonale n'est que chimique, par le biais de la circulation sanguine, lente (ordre de l'heure), entre organes endocrines et autres organes du corps dits organes-cibles (car possédant des récepteurs spécifiquement complémentaire de cette hormone), permet la régulation d'un certain nombre de constante biologique à des points de consigne prédéfinis.

Communication nerveuse est majoritairement électrique (chimique au niveau des synapses), le long des réseaux de neurones, rapide (de l'ordre de la ms ou seconde), entre organes sensoriels et centres nerveux (en ce qui concerne les messages sensoriels) puis entre centres nerveux et muscles en ce qui concerne les messages moteurs, permet une réaction rapide à une situation de l'environnement par des mouvements du corps (contraction musculaire, motricité).

 

(une boucle de régulation peut également concerné un contrôle nerveux : Exple vu en Sde pour les activités sportives, la baisse du tx d'O2 dans le sang, alerte le bulbe rachidien, d'où + d'activation nerveuse du coeur entraînant une augmentation du rythme cardiaque).

Les facteurs génétiques permettent la mise en place des structures nerveuses 'innées' communes à tous les individus de l'espèce par exple. Les facteurs du milieu jouent sur la plasticité synaptique du réseau nerveux et expliquent les spécificités de sensations et de réactions individuelles (connections synaptiques différentes suivant les exp vécues, importance des 'souvenirs', réaménagement synapptique pour des zones nerveuses devenues non-fonctionnelles,...).