Fiche de révision : Biodiversité, reproduction et matière

📋 Plan du Cours

1. Définition et caractéristiques du vivant
2. Organisation et constituants du vivant
3. Écosystèmes et relations alimentaires
4. Nutrition des végétaux et des animaux
5. Nutrition et circulation humaines
6. Mouvement, sens et classification
7. Classification et évolution du vivant
8. Reproduction et développement des êtres vivants
9. Reproduction humaine et développement
10. Matériaux, tri et recyclage
11. Matière, états et mélanges
12. Air et énergie
13. Unités de l’énergie
14. Transferts thermiques

📖 1. Définition et caractéristiques du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Être vivant : Provient d’un autre être vivant, constitue un système organisé, échange avec les autres êtres vivants et dépend du milieu dans lequel il évolue.

★ À maîtriser

• Les êtres vivants possèdent une composition commune, des besoins énergétiques, la capacité de fabriquer de la matière organique, une organisation cellulaire, des fonctions complexes, un système de défense, des interactions avec leur milieu et un besoin de se reproduire.

Compléments

• La vie serait apparue dans les océans primitifs il y a 3,5 milliards d’années sous forme de bactéries unicellulaires.

📌 L’animisme attribue aux choses une âme analogue à l’âme humaine, tandis que l’anthropomorphisme attribue aux animaux des sentiments ou des caractéristiques humaines. — Piaget

💡 Astuce mémo

Vivant organisé et dépendant du milieu, non-vivant minéral

📖 2. Organisation et constituants du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : La plus petite unité du vivant, délimitée par une membrane plasmique contenant du cytoplasme et un noyau qui renferme l’ADN.

★ À maîtriser

• 🔄 L’organisation pluricellulaire suit la succession:
  1. cellule
  2. tissu
  3. organe
  4. appareil ou système
  5. organisme

📌 Un organisme unicellulaire accomplit toutes ses fonctions avec une seule cellule, tandis qu’un organisme pluricellulaire possède des cellules spécialisées organisées en tissus et en organes.

📌 Chez les procaryotes, l’ADN n’est pas situé dans un noyau et les cellules mesurent environ 1 à 10 micromètres, tandis que chez les eucaryotes le matériel génétique est situé dans un noyau et les cellules mesurent environ 10 à 100 micromètres.

• Un nucléotide d’ADN est constitué d’un désoxyribose, d’un acide phosphorique et d’une base azotée, et l’adénine s’associe toujours à la thymine tandis que la guanine s’associe à la cytosine.

Compléments

• Les substances minérales des êtres vivants comprennent principalement l’eau, qui représente environ 80 %, et les sels minéraux.

💡 Astuce mémo

Cellule → tissu → organe → appareil → organisme

📖 3. Écosystèmes et relations alimentaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Écosystème : L’ensemble des espèces animales et végétales qui coexistent dans un même milieu et interagissent entre elles et avec ce milieu.
• Réseau trophique : Un ensemble de chaînes alimentaires reliées entre elles dans un écosystème.

★ À maîtriser

• Les producteurs primaires fabriquent leur matière organique à partir de matière minérale, les consommateurs l’obtiennent en consommant de la matière organique, puis les décomposeurs transforment la matière organique en sels minéraux.

📌 La disparition d’un maillon d’une chaîne alimentaire peut provoquer la multiplication de certaines catégories d’animaux et le déséquilibre de l’écosystème.

Compléments

📌 La symbiose est une interaction obligatoire et bénéfique aux deux êtres vivants, tandis que le commensalisme permet à un être vivant de tirer profit d’un autre sans lui nuire.

💡 Astuce mémo

Disparition d’un maillon → déséquilibre de la chaîne alimentaire

📖 4. Nutrition des végétaux et des animaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Photosynthèse : Une réaction réalisée par les plantes chlorophylliennes à la lumière, qui transforme le dioxyde de carbone et l’eau en glucose et en dioxygène.

• Branchies : Des organes baignant dans l’eau et assurant les échanges gazeux entre l’eau et le sang.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La photosynthèse s’écrit $6CO_2 + 6H_2O + énergie lumineuse \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.

• 🔄 Chez les végétaux: les racines absorbent l’eau et les sels minéraux, la sève brute monte vers les feuilles par le xylème, les feuilles fabriquent des glucides par photosynthèse, la sève élaborée distribue les glucides par le phloème

📌 La respiration cellulaire des végétaux absorbe du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone en permanence, tandis que la photosynthèse ne se produit qu’à la lumière.

📌 Les animaux sont hétérotrophes et se nourrissent de matière organique provenant d’autres êtres vivants, tandis que les végétaux chlorophylliens sont autotrophes.

💡 Astuce mémo

Racines → sève brute → feuilles → sève élaborée

📖 5. Nutrition et circulation humaines

🔑 Notions clés & Définitions

• Digestion : L’ensemble des processus mécaniques et chimiques subis par les aliments lors de leur trajet dans le tube digestif afin de produire des nutriments.

★ À maîtriser

• À l’inspiration, le diaphragme se contracte et s’abaisse, la cage thoracique augmente de volume et l’air entre dans les poumons ; à l’expiration, le diaphragme se relâche, la cage thoracique diminue de volume et l’air sort.

• Dans la bouche, les aliments sont broyés et transformés par l’amylase ; dans l’estomac, la pepsine transforme les protéines en peptides ; dans l’intestin grêle, les enzymes transforment lipides, protéines et glucides en nutriments absorbés dans le sang.

• Les aliments ont un rôle bâtisseur, énergétique ou régulateur : les protides, les lipides et le calcium construisent les structures, les glucides fournissent de l’énergie et l’eau, les sels minéraux et les vitamines régulent les fonctions vitales.

• Le sang est composé d’environ 55 % de plasma et 45 % de cellules, comprenant les globules rouges, les globules blancs et les plaquettes.

• 🔄 La révolution cardiaque suit trois phases:

  1. systole auriculaire
  2. systole ventriculaire
  3. diastole générale

Compléments

• Une corpulence normale correspond à un indice de masse corporelle compris entre 18,5 et 25.

💡 Astuce mémo

Respirer → digérer → distribuer → éliminer

📖 6. Mouvement, sens et classification

🔑 Notions clés & Définitions

• Articulation : Une zone de contact entre les os, maintenue par des ligaments et lubrifiée par la synovie, qui facilite le glissement des cartilages.

★ À maîtriser

• Les mouvements des vertébrés se réalisent grâce aux articulations et à l’action des muscles sur les os, et l’être humain possède 206 os.

📌 Lors de la flexion du bras, le biceps se contracte et le triceps se relâche, tandis que lors de l’extension le triceps se contracte et le biceps se relâche.

• Un stimulus est capté par un récepteur sensoriel, transmis au cerveau par un nerf sensitif, traité par les aires cérébrales, puis suivi d’un message moteur provoquant une réaction.

Compléments

• Les photorécepteurs de la rétine centrale sont les cônes, sensibles aux couleurs, tandis que les bâtonnets de la rétine périphérique sont sensibles à la luminosité.

💡 Astuce mémo

Stimulus → nerf sensitif → cerveau → réponse

📖 7. Classification et évolution du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce : Un groupe d’êtres vivants capables de se reproduire entre eux et de donner naissance à des individus eux-mêmes reproducteurs.
• Systématique : Science qui étudie les classifications, notamment en classant les animaux selon leurs caractères morphologiques.
• Attribut : Un caractère morphologique possédé par un être vivant, comme les poils, les plumes ou un squelette, qui permet de classifier les espèces.

★ À maîtriser

📌 Trier consiste à isoler des objets selon un critère, ranger consiste à les organiser selon un ordre, et classer consiste à regrouper des éléments possédant des caractéristiques communes.

• La classification phylogénétique met en évidence les degrés de parenté entre les êtres vivants : plus deux organismes partagent d’attributs communs, plus leur parenté est proche.

• Pour classer les êtres vivants, on réalise des groupes emboîtés fondés sur des attributs partagés, c’est-à-dire sur ce que les êtres vivants possèdent et non sur ce qu’ils n’ont pas.

• Dans la classification actuelle, le groupe des invertébrés a été supprimé, les poissons sont distingués en ostéichtyens osseux et chondrichtyens cartilagineux, et les reptiles sont répartis entre tortues, squamates et crocodiliens.

• L’Homme, le chimpanzé, le bonobo, le gorille et l’orang-outan partagent des attributs communs indiquant qu’ils possèdent un ancêtre commun.

• La Terre est âgée de 4,6 milliards d’années, possède une atmosphère primitive différente de l’actuelle et a connu un unique continent appelé Pangée.

• Vers 2 800 millions d’années, les cyanobactéries ont réalisé la photosynthèse et produit du dioxygène, ce qui a permis l’apparition de nouveaux êtres vivants.

• 🔄 Une crise biologique se déroule selon une succession:

  1. Diminution ou disparition massive des êtres vivants
  2. Prolifération des espèces survivantes
  3. Diversification

📌 L’Homme actuel, Homo Sapiens Sapiens, ne descend pas du singe actuel mais appartient aux Grands Singes, au sein des Primates et des Hominidés.

• L’hominisation comprend:
  • Acquisition de la bipédie
  • Évolution du cerveau
  • Développement du langage
  • Maîtrise de l’outil

📌 Darwin explique l’évolution par la sélection naturelle, Lamarck défend le transformisme lié aux modifications du milieu, Cuvier croit à la fixité des espèces et Hugo De Vries met en évidence les mutations au sein d’une même espèce. — Charles Darwin, 1859

• Une mutation génétique favorable peut être transmise de génération en génération et permettre à un individu de résister aux modifications de son environnement, tandis que les individus moins adaptés disparaissent progressivement.

Compléments

📌 Les feuillus perdent généralement leurs feuilles en automne, tandis que les résineux ou conifères portent des cônes et des feuilles en aiguilles persistantes.

💡 Astuce mémo

Attributs partagés → groupes emboîtés → ancêtre commun

📖 8. Reproduction et développement des êtres vivants

🔑 Notions clés & Définitions

• Parthénogenèse : Mode de reproduction monoparental sexuée impliquant un gamète sans apport de matériel génétique d’un autre individu, de sorte que le résultat ressemble à une reproduction asexuée.
• Fécondation : Union de deux cellules reproductrices appelées gamètes, le spermatozoïde mâle et l’ovule femelle, qui forme une cellule-œuf se divisant ensuite pour donner un nouvel individu.
• Reproduction végétative : Multiplication sans fécondation utilisant des organes spécialisés comme les tiges, les racines ou les feuilles, à partir desquels naissent des plantes génétiquement identiques à la plante mère.

★ À maîtriser

• La reproduction sexuée implique une fécondation entre deux gamètes et produit généralement des individus génétiquement différents, tandis que la reproduction asexuée ne comporte pas de gamètes ni de fécondation et produit des individus génétiquement identiques formant un clone.

• Lors d’une fécondation interne, les gamètes mâles sont déposés dans l’appareil reproducteur de la femelle, tandis que lors d’une fécondation externe, les gamètes sont libérés dans le milieu de vie où ils s’unissent.

• Les animaux ovipares pondent des œufs dont le développement se déroule à l’extérieur du corps maternel, tandis que les animaux vivipares ont un œuf qui se développe complètement dans l’utérus maternel.

• Dans le développement direct, le jeune ressemble à l’adulte dès la naissance, tandis que dans le développement indirect, le jeune est une larve qui subit des métamorphoses.

• La croissance continue correspond à une augmentation progressive de la taille, tandis que la croissance discontinue des arthropodes se fait par paliers grâce aux mues rendues nécessaires par leur carapace inextensible.

• Les principaux organes de la fleur sont:

  • Pétales formant la corolle
  • Sépales formant le calice
  • Étamines contenant le pollen
  • Pistil contenant les ovules

• La pollinisation transporte le pollen jusqu’au stigmate du pistil, où il germe et forme un tube pollinique permettant aux gamètes mâles de féconder l’ovule; le pistil fécondé devient le fruit et les ovules fécondés deviennent des graines.

Compléments

• Chez la grenouille, le têtard vit dans l’eau, nage avec sa queue, se nourrit de végétaux et respire avec des branchies, tandis que la grenouille vit dans l’eau et sur terre, se déplace avec ses pattes, mange des insectes et des larves et respire avec ses poumons et sa peau.

💡 Astuce mémo

Sexuée : diversité génétique ; asexuée : clones

📖 9. Reproduction humaine et développement

🔑 Notions clés & Définitions

• Puberté : Période de transformations physiques, morphologiques et physiologiques comprise entre 8 et 13 ans chez les filles et entre 10 et 14 ans chez les garçons, marquant le début du fonctionnement des organes reproducteurs.

• Hormone : Substance chimique produite par une glande, libérée dans le sang et transportée jusqu’à un organe cible dont elle modifie le fonctionnement.

📝 Points essentiels

• Les tubes séminifères produisent les spermatozoïdes et la testostérone, l’épididyme permet leur maturation et leur mobilité, le canal déférent les conduit vers l’urètre et la prostate produit un liquide qui les rend actifs.

• Les ovaires produisent les ovules, les œstrogènes et la progestérone, tandis que l’utérus possède une muqueuse qui s’épaissit pour accueillir un embryon ou se détruit en l’absence de fécondation, ce qui provoque les règles.

• Après l’éjaculation, les spermatozoïdes rejoignent l’ovule dans une trompe de Fallope, la fécondation forme une cellule-œuf, l’embryon se divise puis s’implante dans la muqueuse utérine et y reste pendant la grossesse.

• La période embryonnaire dure 10 semaines; au troisième mois de grossesse, les organes sont en place et l’embryon devient un fœtus, après les stades morula puis blastocyste obtenu après 5 ou 6 jours.

• Le placenta permet les échanges entre la mère et le fœtus: la mère apporte du dioxygène, des nutriments et de l’eau, tandis que le fœtus rejette du dioxyde de carbone et d’autres déchets; leurs sangs ne se mélangent pas directement.

• Lors d’un accouchement par voie basse, les contractions dilatent progressivement le col, la poche des eaux se rompt, les contractions abdominales expulsent le bébé, puis le placenta est expulsé lors de la délivrance.

💡 Astuce mémo

Puberté → fécondation → implantation → grossesse → naissance

📖 10. Matériaux, tri et recyclage

🔑 Notions clés & Définitions

• Recyclage : Action de récupérer des déchets et de les réintroduire après traitement dans le cycle de production afin de fabriquer de nouveaux matériaux.
• Circuit court : Mode de commercialisation fondé sur la vente directe du producteur au consommateur ou sur une vente indirecte avec un seul intermédiaire.

★ À maîtriser

📌 Les matériaux sont fabriqués à partir de matières brutes ou premières, comme le sable, le gypse, le bois, le pétrole, le gaz ou le charbon, puis servent à produire des objets.

• Les principales familles de matériaux sont:

  • Céramiques
  • Organiques
  • Métalliques
  • Composites

• Le tri des déchets limite la pollution, préserve la planète et réduit les coûts de traitement collectif, ce qui représente à la fois un enjeu écologique et un enjeu économique.

Compléments

• L’incinération des déchets non recyclables produit de l’énergie électrique et thermique, mais génère aussi des fumées polluantes.

• Le compostage transforme les déchets organiques en engrais grâce à leur décomposition par des décomposeurs, qui les convertissent en matière minérale absorbable par les racines.

💡 Astuce mémo

Trier → traiter → réutiliser : moins de pollution et de déchets

📖 11. Matière, états et mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Constitué d’un noyau contenant des protons positifs et des neutrons sans charge, autour duquel gravitent des électrons négatifs dont le nombre est égal à celui des protons.
• Réaction chimique : Réorganise les atomes des molécules initiales pour former de nouvelles molécules, tout en conservant la matière et le nombre d’atomes.

📝 Points essentiels

📌 Un ion est un atome ou un groupement d’atomes ayant gagné ou perdu des électrons; un anion est négatif car il a gagné des électrons, tandis qu’un cation est positif car il en a perdu.

📐 Formule — La pression d’un gaz vérifie $P = \frac{F}{S}$, où F est la force exercée en newtons et S la surface en mètres carrés.

📌 L’état solide est compact et ordonné, l’état liquide est compact et désordonné, tandis que l’état gazeux est dispersé et désordonné avec des particules très éloignées.

• Pour un corps pur, la fusion et la solidification se produisent à 0 °C, tandis que l’ébullition se produit à 100 °C à la pression atmosphérique normale.

📐 Formule — Le poids d’un objet vérifie $P = m \times g$, tandis que sa masse reste constante lors d’un changement d’état.

📐 Formule — La densité d’une espèce chimique est le rapport $d = \frac{\text{masse d’un volume de l’espèce}}{\text{masse du même volume d’eau}}$; la densité de l’eau vaut 1 et celle de l’huile est inférieure à 1.

• 🔄 Le cycle de l’eau suit ces étapes:
  1. Évaporation
  2. Condensation et formation des nuages
  3. Précipitations
  4. Ruissellement, infiltration ou percolation

📌 Un mélange homogène ne permet plus de distinguer ses constituants après agitation, tandis qu’un mélange hétérogène laisse visibles au moins deux constituants à l’œil nu.

• La décantation sépare les constituants par repos et gravité, la filtration retient les solides avec un filtre, et la distillation vaporise puis liquéfie le constituant ayant la température d’ébullition la plus basse.

• 🔄 Une station de traitement de l’eau réalise:

  1. Pompage
  2. Dégrillage ou tamisage
  3. Floculation
  4. Filtration sur sable
  5. Désinfection

💡 Astuce mémo

Particules → états → changements → mélanges → séparation

📖 12. Air et énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie : Ce qu’il faut fournir ou enlever à un système pour le transformer et obtenir un effet comme se déplacer, se chauffer ou s’éclairer.

★ À maîtriser

• L’air est un mélange gazeux composé de 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et environ 1 % d’autres gaz.

📌 L’air est compressible, expansible, élastique et occupe tout le volume disponible; lorsque son volume diminue, sa pression augmente.

• La pression atmosphérique est la pression de l’air présent dans l’atmosphère; elle diminue avec l’altitude et vaut normalement 101 325 Pa au niveau de la mer à 20 °C.

📌 Une source d’énergie renouvelable se reconstitue à l’échelle de la durée d’utilisation, tandis qu’une source non renouvelable est stockée et s’épuise progressivement.

📐 Formule — L’énergie cinétique d’un point matériel de masse m et de vitesse v se calcule par $E_c = \frac{1}{2}mv^2$, en joules lorsque m est exprimée en kilogrammes et v en mètres par seconde.

📐 Formule — La relation d’Einstein entre matière et énergie nucléaire s’écrit $E = mc^2$, avec E en joules, m en kilogrammes et c la vitesse de la lumière dans le vide en mètres par seconde.

Compléments

• Un litre d’air a une masse de 1,3 g, et l’air devient liquide à -190 °C puis solide à -220 °C.

💡 Astuce mémo

Sources renouvelables : se reconstituent ; non renouvelables : s’épuisent

📖 13. Unités de l’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie cinétique : Énergie que possède un corps du fait de son mouvement et qui est proportionnelle au carré de sa vitesse.

★ À maîtriser

📐 Formule — L’énergie cinétique se calcule avec $E_c=\frac{1}{2}mv^2$, où $E_c$ est en joules, $m$ en kilogrammes et $v$ en mètres par seconde.

• Les sources d’énergie primaire se trouvent dans la nature, tandis que les sources d’énergie secondaire doivent être produites ou fabriquées par l’homme.

• Le joule est l’unité internationale de l’énergie, tandis que l’électricité utilise souvent le wattheure, avec $1\,Wh=3600\,J$.

Compléments

• Les principales formes d’énergie sont:
  • l’énergie mécanique potentielle ou cinétique
  • l’énergie chimique
  • l’énergie nucléaire
  • l’énergie thermique ou interne

📖 14. Transferts thermiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Circuit électrique : Assemblage fermé comprenant un générateur, un ou plusieurs récepteurs, des fils et parfois un interrupteur.
• Réseau informatique : Ensemble de dispositifs mis en relation pour assurer la communication d’informations entre périphériques, avec ou sans câble.
• Algorithme : Ensemble d’instructions organisées dans un ordre précis pour résoudre un problème.
• Levier : Solide rigide pouvant tourner ou pivoter autour d’un point d’appui.

📝 Points essentiels

📌 La conduction transfère l’énergie sans déplacement de matière, la convection avec déplacement de matière et le rayonnement sans support matériel.

• Une chaîne énergétique décrit la succession des transferts et transformations depuis la source jusqu’à l’utilisateur.

📐 Formule — L’énergie consommée par un récepteur électrique se calcule avec $E=P\times t$, où $E$ est en joules, $P$ en watts et $t$ en secondes.

• Dans une centrale hydraulique, l’énergie potentielle de l’eau en hauteur devient cinétique, fait tourner une turbine, puis est convertie en énergie électrique par un alternateur.

• La chaleur s’échappe (agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie):

  • à 30 % par les combles
  • à 25 % par les murs
  • de 10 à 15 % par les vitres et fenêtres
  • de 7 à 10 % par les sols

• Le courant continu circule toujours dans le même sens, tandis que le courant alternatif change périodiquement de sens.

• Dans un montage en série, l’intensité est la même en tout point et les tensions s’additionnent, tandis que dans un montage en dérivation la tension est la même aux bornes des dipôles et les intensités s’additionnent.

• Un court-circuit relie directement les deux bornes d’un dipôle par un conducteur, détourne le courant du reste du circuit et peut faire chauffer la pile.

• Dans les habitations, les appareils sont montés en dérivation et la tension du secteur est alternative, égale à 230 volts et changeant de sens 50 fois par seconde.

📌 L’électrisation est le passage du courant électrique dans le corps, tandis que l’électrocution désigne uniquement une électrisation entraînant la mort.

• 🔄 Une transmission comprend:
  1. un émetteur
  2. un signal
  3. un récepteur

📌 La fonction d’usage répond à la question « à quoi sert l’objet ? », tandis que la fonction d’estime répond à la question « pourquoi l’objet plaît-il ? ».

💡 Astuce mémo

CCR : conduction, convection, rayonnement

📊 Tableaux de synthèse

Niveaux d’organisation du vivant

Modes de reproduction