Les nutritions des organismes vivants
Nutrition
La nutrition est le prélèvement, le transport et la livraison de nutriments à une cellule appartenant à un organisme vivant.
L'\ce{O2} (ou dioxygène) est prélevé dans l'air par un poumon, puis il est transporté par le sang jusqu'aux cellules de l'organisme qui l'utilise.
Système de transport des nutriments et de l'\ce{O2} chez les animaux
Hémolymphe et sang
L'hémolymphe et le sang sont les liquides de transport des nutriments et des déchets dans le corps des animaux.
Les poissons, les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les mammifères possèdent du sang. Les insectes et les crustacés font circuler les nutriments par l'hémolymphe.
Chez les animaux, les nutriments sont l'\ce{O2} et les molécules issues de la digestion qui serviront au fonctionnement des cellules. Par exemple, le glucose est issu de la digestion, il est transporté par le sang jusqu'aux cellules qui vont l'utiliser.
Les organes de prélèvement de l'\ce{O2} des animaux
Pour les organismes unicellulaires les autres nutriments sont capturés au niveau la membrane plasmique.
Pour les autres animaux, les autres nutriments (en dehors de l'\ce{O2}) sont capturés différemment selon le type d'organisme. L'appareil digestif permet de consommer des aliments et les transformer en nutriments. Ces nutriments seront ensuite transportés par le milieu intérieur jusqu'aux organes qui les consommeront par leurs cellules.
Il existes des organismes qui n'ont pas de structure dédiée à l'absorption du CO_2, on parle de respiration trans-tégumentaire.
Microbiote intestinal
Le microbiote intestinal est l'ensemble des micro-organismes de l'intestin qui aident à la digestion.
Les micro-organismes peuvent intervenir de façon positive, neutre ou négative sur la nutrition.
La Clostridiose est une maladie causée par la bactérie Clostridioides difficile dans le microbiote intestinal, entraînant des diarrhées sévères et des colites pouvant être mortelles.
Nutrition chez les plantes chlorophylliennes
La plante chlorophyllienne et sa nutrition
Reproduction et dynamique des populations
La diversité des modes de reproduction
Reproduction
La reproduction est la production de nouveaux êtres vivants à partir d'un organisme parent (pour la reproduction asexuée) ou de deux organismes parents (dans le cas de la reproduction sexuée).
La dissémination
Dissémination
La dissémination est la distribution des semences (ovules et spermatozoïdes) des organismes parents lors de la reproduction sexuée. Cette dissémination peut-être interne ou externe (à l'intérieur ou à l'extérieur d'un des organismes parents).
Les différentes modalités de reproduction
La dispersion
Dispersion
La dispersion est la distribution dans l'environnement des nouveaux organismes issus de la reproduction sexuée ou asexuée.
Les fruits du cerisier sont disséminés par les organismes qui mangent les fruits et rejettent les graines (les noyaux) contenant le nouvel organisme.
L'influence de l'environnement sur la reproduction
Dynamique des populations
La dynamique des populations est une science cherchant à expliquer les variations du nombre d'individus d'une population au cours du temps.
Population
Une population est un ensemble d'individus de la même espèce partageant le même territoire de reproduction.
Une population d'êtres vivants peut voir son effectif augmenter, rester stable ou diminuer au cours du temps. La reproduction influence cet effectif et elle est elle-même influencée par plusieurs conditions comme :
- l'alimentation ;
- les conditions météorologiques ;
- la présence de prédateurs ;
- la rencontre entre les mâles et les femelles pour la reproduction sexuée ;
- la survie du nouvel être vivant issu de la reproduction.
Patrimoine génétique et reproduction
Lors de la reproduction sexuée, le mâle et la femelle transmettent la moitié de leur patrimoine génétique. L'assemblage des deux patrimoines génétiques des deux gamètes au cours de la fécondation forme un patrimoine génétique complet pour le futur être vivant.
Fécondation et patrimoine génétique
Lorsque la reproduction est asexuée, le seul parent donne tout son bagage génétique à l'être vivant qu'il produit.
L'organisme produit est alors un clône du parent.
Classification et évolution des espèces
Les caractères partagés pour classer les espèces
Classification
La classification est l'action de ranger des organismes vivants ou des espèces dans des groupes en utilisant leurs caractères communs.
L'humain, le chat et le dauphin sont classés dans le groupe des mammifères car ils ont tous des mamelles.
Pour classer les être vivants, on établit une matrice (ou tableau) de caractères. Cette matrice permet de construire les groupes emboîtés.
Matrice de caractères ou tableau de caractères
Une matrice de caractères (ou tableau de caractères) est un tableau dans lequel on note pour chaque espèce (ou groupe d'espèces) la présence ou l'absence de certains caractères.
Un exemple de matrice de caractères chez les primates et le chat
Groupes emboîtés
Les groupes emboîtés sont une représentation schématique des caractères partagés par les espèces de la matrice de caractères. On fait apparaître dans ces boîtes le nom des espèces, le nom des groupes ou les caractères partagés.
Un exemple de groupes emboîtés réalisés grâce à la matrice de caractères précédente
De la classification à l'évolution
Classification phylogénétique
Une classification phylogénétique utilise des caractères que les espèces ont hérités de l'évolution.
Arbre phylogénétique
Un arbre phylogénétique est une représentation graphique des liens de parenté entre les espèces.
Lorsqu'une branche se sépare en deux, c'est qu'un nouveau caractère est apparu : l'une des nouvelles branches possède le caractère tandis que l'autre ne le possède pas. Un nœud est alors une zone où deux branches se séparent, chaque nœud est occupé par un ancêtre commun. Il y a autant d'ancêtres communs que de nœuds à l'arbre.
Un exemple d'arbre phylogénétique issu de la matrice de caractères précédente
La biodiversité et l'évolution
Biodiversité
La biodiversité représente, en partie, la diversité des espèces sur Terre.
Les grands groupes de la biodiversité
Les premières formes de vie sur Terre étaient des organismes unicellulaires. L'évolution a permis l'apparition de nouvelles formes de vie avec les grands groupes d'êtres vivants présents dans l'arbre ci-dessus.
Fossile
Un fossile est un reste d'un organisme dont l'espèce n'existe plus aujourd'hui. Le fossile peut être une empreinte ou un reste d'être vivant fossilisé.
Les Australopithèques sont un groupe éteint (fossile) qui appartient à la lignée humaine.
Les processus à l'œuvre dans l'évolution
Mutation
Une mutation est une modification aléatoire de l'ADN qui peut être à l'origine d'un nouveau caractère qui peut être néfaste, neutre ou bénéfique au porteur.
Sélection naturelle
La sélection naturelle est un procédé de sélection par l'environnement des organismes les plus aptes à se reproduire. Les formes les plus aptes à se reproduire sont dites adaptées à leur environnement.
C'est la sélection naturelle qui détermine si une mutation est bénéfique ou néfaste.
- Si une mutation est avantageuse, alors l'organisme porteur se reproduira plus et transmettra davantage sa mutation au reste de la population. La mutation se répandra alors dans toute la population.
- À l'inverse, si la mutation est néfaste, alors l'organisme qui la porte se reproduira moins et la mutation sera moins transmise à la descendance jusqu'à disparaître de la population.
Stabilité et diversité des organismes vivants
Diversité
La diversité est le caractère de ce qui est différent. La biodiversité ou diversité biologique existent pour :
- les écosystèmes (car il existe des écosystèmes différents comme la forêt tempérée ou la Grande Barrière de corail) ;
- les espèces (car il existe différentes espèces dans un même écosystème comme l'escargot des haies et le sanglier dans la forêt tempérée) ;
- les individus d'une même espèce (car il existe différents individus d'une même espèce comme différents individus de l'espèce escargot des haies qui n'ont pas la même couleur de coquille).
La stabilité et la diversité dans les écosystèmes
Diversité des interactions entre organismes dans un écosystème
La stabilité des écosystèmes est notamment permise par la stabilité des interactions entre les espèces.
L'être humain modifie ces équilibres avec la déforestation, le changement climatique, l'introduction de nouvelles espèces, etc.
Stabilité et diversité des individus d'une population grâce à la reproduction
Caryotype
Le caryotype est une présentation ordonnée de l'ensemble des chromosomes d'une cellule.
Chez l'être humain, le caryotype est formé de 46 chromosomes, soit 23 paires de chromosomes.
L'information génétique, l'invisible
ADN
L'ADN (acide désoxyribonucléique) est une molécule formée de deux brins enroulés entre eux en forme de double hélice. Cette molécule universelle est le support de l'information génétique de tous les êtres vivants.
L'ADN est, la plupart du temps, décondensé dans les cellules. Mais au moment des divisions cellulaires, l'ADN prend la forme de chromosomes.
Chromosome
Un chromosome est un état condensé (pelotonné) de l'ADN pour faciliter les divisions cellulaires.
Selon de moment de la vie cellulaire, un chromosome peut être simple (à un seul bras) ou double (s'il possède 2 bras).
Gène
Un gène est une portion d'ADN (ou une partie d'un chromosome) responsable de l'expression et de la transmission d'un caractère héréditaire.
Le gène GFP donne une couleur fluorescente aux méduses qui possèdent ce gène.
Allèle
Un allèle est une version d'un gène.
Le gène des groupes sanguins a différentes versions : l'allèle A, l'allèle B et l'allèle O.
Dans le cas du gène ABO qui détermine le groupe sanguin chez l'humain, l'allèle O est récessif, tandis que A et B sont dominants. Cela signifie qu'un individu porteur sur un de ses chromosomes de l'allèle A et sur l'autre chromosome de l'allèle O aura un phénotype avec le caractère A.
Les allèles A et O d'un individu
Les caractères, le visible
Phénotype
Un phénotype est l'ensemble des caractères d'un individu. Les allèles et l'environnement sont responsables de l'expression du phénotype.
La couleur des yeux est un caractère.
L'hérédité
Héritabilité
L'héritabilité est le caractère de ce qui se transmet de génération en génération.
Une partie des allèles se transmet de génération en génération comme ceux responsables de la couleur des yeux.
Une mutation est une modification accidentelle (aléatoire) de la molécule d'ADN qui peut être l'origine de nouveaux allèles.
Pour les groupes sanguins, les mutations à l'origine des allèles A, B et O sont très anciennes et sont transmises de génération en génération lors de la reproduction.
Mitose et méiose : les divisons à l'origine de la stabilité et la variabilité d'un individu
Mitose
La mitose est une division cellulaire qui forme deux cellules filles, génétiquement identiques entre elles, à partir d'une cellule mère. Les deux cellules filles sont génétiquement identiques à la cellule mère.
Schéma d'une mitose
Méiose
La méiose désigne une succession de divisions cellulaires à partir d'une cellule possédant les paires de chromosomes et donnant des gamètes ne possédant qu'un seul chromosome de chaque paire.
Méiose et fécondation dans la reproduction
Fécondation
La fécondation consiste en la réunion d'un gamète mâle et d'un gamète femelle formant un zygote ou cellule-œuf.
Brassage génétique
Le brassage génétique désigne la formation de nouvelles combinaisons d'allèles qui ont lieu au cours de la méiose et de la fécondation. Ces nouvelles associations d'allèles donnent de nouveaux phénotypes chez les descendants.