CHAPITRE
Plan
1Parenté cellulaire : le vivant est constitué de cellules
A) Structure et organisation des cellules
- unité à l’échelle microscopique : les êtres vivants (hors virus) sont tous constitués d’une ou plusieurs cellules ayant une organisation similaire :
- une membrane plasmique : délimite le cytoplasme
- un matériel génétique : libre chez les Procaryotes (notamment les bactéries) ; contenu dans un noyau chez les Eucaryotes
- des compartiments (organites) : propres aux Eucaryotes. Ex. : mitochondrie, chloroplaste
- unité à l’échelle microscopique : les êtres vivants (hors virus) sont tous constitués d’une ou plusieurs cellules ayant une organisation similaire :
B) Le fonctionnement cellulaire : le métabolisme et son contrôle
- le métabolisme : ensemble des réactions chimiques qui se déroulent à l'intérieur d'une cellule
- la dégradation de molécules peut être une source d’énergie utilisable par la cellule. Ex. : la respiration dégrade du glucose avec de l'O2 ce qui produit/libère du CO2, de l’eau et de l’énergie utilisable par la cellule
- organites spécialisés : la respiration a lieu dans la mitochondrie, la photosynthèse dans le chloroplaste
- les réactions du métabolisme sont contrôlées par :
- les conditions du milieu. Ex. : l’absence d’O2 dans une culture de levures s’accompagne d’une fermentation alcoolique et non de respiration
- le patrimoine génétique. Ex. : une mutation du patrimoine génétique peut affecter les mitochondries et empêcher la respiration des cellules
C) Établir une parenté cellulaire : la phylogénie
- la phylogénie : compare les caractères de différentes cellules et établit des liens de parentés entre les êtres vivants
- tous les êtres vivants possèdent un ancêtre commun plus ou moins lointain leur ayant transmis des caractères communs
Transition : les êtres vivants cellulaires sont tous constitués d’au moins une cellule avec une organisation et un fonctionnement similaires. Cela repose sur la présence d’une molécule de nature unique portant toutes les informations relatives à la cellule : l’ADN.
2Parenté moléculaire : l’ADN, une molécule informative universelle
A) L’ADN est une molécule à la structure universelle
- expériences de transgénèse en laboratoire : preuve de l’universalité de la structure de l’ADN et de l’information qu’elle porte
- structure identique chez tous les êtres vivants :
- structure en double hélice
- 1 brin d’ADN = enchaînement de 4 nucléotides issus de 4 bases azotées : A (adénine), T (thymine), G (guanine), C (cytosine)
- complémentarité : les nucléotides des 2 brins s’associent 2 à 2 : A avec T, G avec C
- l’ordre des nucléotides est une séquence appelée gène si l’information qu’il porte est responsable d’un caractère héréditaire
B) L’ADN est une molécule dont l’information est variable
- variations de l’information génétique (dues aux mutations) : expliquent les différences entre les individus
- les différentes versions d’un gène obtenues par mutations sont des allèles
- l’existence de nombreux allèles au sein d’une population montre la variabilité génétique de la molécule d’ADN
Transition : la molécule d’ADN est le « chef d’orchestre » cellulaire portant toute l’information nécessaire à son fonctionnement grâce à des séquences codantes, les gènes. La structure et le rôle universels de l’ADN sont un indice de parenté moléculaire des êtres vivants. Une molécule étant constituée d’atomes, il est intéressant d’en étudier la nature.
3Parenté chimique : les molécules du vivant possèdent les mêmes atomes
A) Le vivant est constitué de molécules organiques
- glucides, protéines, lipides et acides nucléiques (ADN) : 4 grandes familles de molécules constitutives du vivant
- composition chimique similaire : présence d’atomes de carbone (C), hydrogène (H), oxygène (O), azote (N) et phosphore (P) en proportions différentes
B) Les êtres vivants contiennent une forte proportion en eau
- l’eau est une molécule constitutive des êtres vivants : 70 % en masse du corps humain, plus de 95 % chez les méduses
- un solvant cellulaire : permet le déroulement des réactions chimiques du métabolisme
Bilan : l’étude de la structure, du fonctionnement et de la composition chimique et moléculaire des cellules permet d’établir un lien de parenté au sein du monde vivant aux 3 échelles : cellulaire, moléculaire et atomique. Le chapitre 3 permettra de comparer l’agencement des différents organes des êtres vivants et d’établir ainsi des liens de parenté à l’échelle des organismes entiers.
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