Fiche de révision : Échanges rénaux et divisions cellulaires

📋 Plan du Cours

1. Définition de la tectonique
2. Dérive des continents et expansion océanique
3. Plaques lithosphériques, mouvements et causes
4. Formations géologiques du Togo
5. Histoire géologique, contexte et ressources du Togo
6. Constituants minéraux et eau
7. Constituants organiques
8. États des mélanges de matière vivante
9. Ultrastructure cellulaire et membrane plasmique
10. Cytoplasme et organites cellulaires
11. Rôles du noyau cellulaire
12. Échanges d’eau des cellules végétales
13. Diffusion, dialyse et pression osmotique
14. Transports membranaires et mouvements vésiculaires
15. Échanges cellulaires, insuffisance rénale et hémodialyse
16. Concentration cellulaire et chromosomes
17. Déclenchement de la mitose
18. Régulation de la division et inhibiteurs mitotiques
19. Méiose, évolution de l’ADN et brassage génétique
20. Respiration des tissus et mesures gazeuses
21. Transport sanguin des gaz respiratoires
22. Métabolisme et respiration cellulaire
23. Maladies et risques respiratoires
24. Fermentations alcoolique, lactique et butyrique
25. Cycle du carbone et formes de l’azote
26. Transformations et conservation des aliments

📖 1. Définition de la tectonique

🔑 Notions clés & Définitions

• Tectonique : Étude de la déformation de l’écorce terrestre due à des forces internes et de la structure des roches qui en résultent.

📖 2. Dérive des continents et expansion océanique

★ À maîtriser

• En 1912, Wegener propose une théorie mobiliste selon laquelle les continents ont changé de position et se sont déplacés à la surface du globe, poussant des matériaux qui ont formé des chaînes de montagnes.

• Wegener considère que la Pangée, entourée par la Téthys, s’est séparée en Laurasie au nord et Gondwana au sud, avant de former les continents actuels.

• Hess énonce que le fond des océans se forme au niveau du rift, s’en éloigne progressivement et disparaît dans les fosses océaniques des marges actives.

Compléments

• Les bordures des continents de part et d’autre de l’Atlantique ont des formes complémentaires et s’emboîteraient si on les rapprochait.

• Les faunes et flores d’âge primaire d’Afrique du Sud et d’Amérique du Sud présentent des similitudes.

• Des roches anciennes relativement rares sont présentes dans le sud-est du Brésil et l’ouest de l’Afrique, et les séries stratigraphiques du sud de l’Amérique et du sud de l’Afrique sont identiques.

• Des traces glaciaires de part et d’autre de l’Atlantique Sud témoignent d’une grande calotte polaire ancienne, ensuite disloquée par la dérive des continents.

• La théorie de Wegener n’expliquait ni les forces responsables du déplacement des continents ni le maintien constant de la superficie terrestre, ce qui a conduit à son rejet.

• 🔄 L’ouverture d’un océan suit ces étapes : (Hess) :

  1. Amincissement de la croûte continentale
  2. Formation d’un rift
  3. Rupture de la croûte continentale
  4. Fusion partielle locale du manteau et création d’un magma basaltique
  5. Accrétion du magma et formation de la croûte océanique

• Les sédiments sont presque absents au niveau du rift et deviennent de plus en plus anciens en direction des continents bordant l’océan.

• Les basaltes sont de plus en plus anciens à mesure que l’on s’éloigne du rift vers les continents, de manière symétrique de part et d’autre du rift.

• Les anomalies magnétiques alternent entre valeurs positives et négatives de part et d’autre du rift.

💡 Astuce mémo

Les bordures de l’Atlantique s’emboîtent comme les pièces d’un puzzle.

📖 3. Plaques lithosphériques, mouvements et causes

🔑 Notions clés & Définitions

• Plaques lithosphériques : Fragments rigides de la surface terrestre, d’une centaine de kilomètres d’épaisseur, qui se déplacent sur l’asthénosphère ductile.
• Théorie des plaques : La théorie des plaques affirme que le globe terrestre est constitué de blocs lithosphériques rigides, appelés plaques, qui se déplacent sur l’asthénosphère visqueuse.

★ À maîtriser

• Les trois mouvements relatifs des plaques sont :

  • La divergence, qui écarte les plaques
  • La convergence, qui rapproche les plaques
  • Le coulissage, qui déplace latéralement les plaques l’une contre l’autre

• Les causes des mouvements des plaques sont :

  • La radioactivité
  • La chaleur
  • Les courants de convection
  • La pression lithostatique

• L’expansion des fonds océaniques aux dorsales est compensée par la disparition d’une surface équivalente dans les fosses océaniques des marges actives, ce qui maintient constant le diamètre terrestre.

Compléments

• Les plaques dites continentales comprennent le manteau supérieur surmonté de croûtes océanique et continentale, tandis que les plaques océaniques comprennent le manteau supérieur surmonté de la croûte océanique.

• Les exemples de plaques continentales cités sont :

  • Africaine
  • Eurasienne
  • Indienne
  • indo-australienne
  • nord-américaine
  • sud-américaine
  • Arabique
  • Somalienne

• Les plaques océaniques citées sont les plaques Pacifique et Antarctique.

• La décomposition des éléments radioactifs du manteau libère de la chaleur, qui crée des courants de convection animant le magma et entraînant la lithosphère.

💡 Astuce mémo

Divergence : les plaques s’écartent ; convergence : elles se rapprochent.

📖 4. Formations géologiques du Togo

🔑 Notions clés & Définitions

• Bassin sédimentaire côtier : Couverture sédimentaire d’âge secondaire à quaternaire reposant en discordance fondamentale sur les unités internes de la chaîne des Dahoméyides.

★ À maîtriser

• La carte géologique du Togo distingue quatre grands ensembles :
  • le socle birrimien ou éburnéen
  • le bassin des Volta
  • la chaîne des Dahoméyides
  • le bassin sédimentaire côtier

📌 Les trois premiers ensembles sont des formations anciennes ou précambriennes, tandis que le bassin sédimentaire côtier est une formation récente.

• Le socle précambrien, aussi appelé socle birrimien ou éburnéen, se situe à l’extrême nord-ouest du Togo et est âgé d’environ 2 milliards d’années.

• La chaîne des Dahoméyides, âgée d’environ 600 millions d’années, se trouve entre le bassin des Volta au nord et le bassin sédimentaire côtier au sud, et contient des enclaves de formations vieilles de 2 milliards d’années.

• La chaîne des Dahoméyides comprend : une zone externe regroupant le Buem, l’Atacora et Kara, une zone de suture représentée par l’axe Kabyè-Sotouboua-Agou, une zone interne correspondant à la plaine bénino-togolaise

Compléments

• Le socle birrimien est constitué de :

  • granites roses
  • enclaves d’amphibolites
  • migmatites
  • filons de pegmatite

• Le bassin des Volta affleure au sud de Dapaong et couvre la plaine de l’Oti.

• Le supergroupe I, ou infratillitique, date de 1 000 millions d’années, est observable à Bombouaka et contient du grès et de l’argile.

• Le supergroupe II contient :

  • du grès
  • de la tillite
  • du carbonate
  • du shale
  • de la silexite

• Le Buem comprend notamment :

  • des grès siliceux
  • des shales
  • des tillites
  • des hématites
  • des quartzites

• L’Atacora comprend :

  • des schistes
  • des jaspes
  • des grès
  • des quartzites
  • des micaschistes

• L’axe Kabyè-Sotouboua-Agou comprend :

  • des orthogneiss
  • des gabbros
  • des micaschistes
  • des quartzites
  • des amphibolites

• La plaine bénino-togolaise comprend :

  • des orthogneiss de Kara
  • des gneiss à deux micas
  • des granites d’anatexie
  • des migmatites
  • des paragneiss d’Agbonou
  • des métadiorites

• Le bassin sédimentaire côtier renferme essentiellement :

  • des calcaires
  • des sables
  • des marnes
  • des argiles
  • des phosphates

• Le calcaire sert à fabriquer du ciment, tandis que le phosphate sert à fabriquer des engrais, de l’acide phosphorique et des allumettes.

📖 5. Histoire géologique, contexte et ressources du Togo

★ À maîtriser

• 🔄 L’histoire géologique du Togo comprend cinq étapes :
  1. mise en place des roches anciennes pendant l’orogenèse libérienne (2 500 Ma)
  2. orogenèse éburnéenne et formation des cratons (2 000 Ma)
  3. glaciation suivie de transgression et de dépôts sédimentaires (entre 1 000 et 700 Ma)
  4. orogenèse panafricaine et formation des Dahoméyides (600 Ma)
  5. émersion et ouverture de l’Atlantique avec formation du bassin côtier du Crétacé supérieur au Quaternaire

📌 Le socle birrimien et le bassin des Volta appartiennent à la zone stable du craton ouest-africain, tandis que la plaine bénino-togolaise, le Buem et l’Atacora appartiennent à la zone mobile des Dahoméyides.

• Le bassin côtier contient du calcaire, du phosphate et du pétrole ; le Buem contient du fer et du phosphate ; l’Atacora contient du marbre.

Compléments

• Lors de l’orogenèse éburnéenne, d’anciennes roches sédimentaires et magmatiques ont été plissées, métamorphisées et migmatisées, formant le socle éburnéen.

• Vers 1 000 Ma, la mer a envahi une partie du pays et y a déposé des sédiments ; vers 600 Ma, une glaciation a déposé de la tillite, suivie d’une sédimentation détritique fine, contribuant à la formation du bassin de la Volta.

• Après plus de 500 Ma d’émersion, une transgression marine a entraîné une sédimentation détritique et chimique, puis une nouvelle émersion est survenue autour de 45 Ma lors de la formation du bassin côtier.

📌 Le bassin des Volta est un bassin ancien, tandis que le bassin sédimentaire côtier est un bassin récent appartenant au bassin côtier ouest-africain.

• Les principaux minerais cités sont localisés ainsi :
  • le calcaire à Tabligbo
  • le phosphate à Hahotoé-Kpogamé
  • le marbre à Pagala
  • le fer à Bandjéli

💡 Astuce mémo

Libérienne → éburnéenne → glaciation et sédimentation → panafricaine → bassin côtier

📖 6. Constituants minéraux et eau

★ À maîtriser

• Les constituants minéraux de la matière vivante sont l’eau et les sels minéraux.

• L’eau représente environ 60 % de la masse fraîche d’un organe, et sa teneur dépend du type d’organe.

• La teneur en eau d’un organe se calcule en pesant l’organe frais, en évaporant toute son eau, puis en pesant l’organe sec et en calculant la masse d’eau par la différence entre masse fraîche et masse sèche.

• Dans la matière vivante, l’eau joue les rôles suivants : solvant, constituant plastique, thermorégulateur, transport des sels minéraux, nutriments et déchets du métabolisme, osmorégulateur

Compléments

• Les macroéléments cités sont :

  • le calcium
  • le phosphore
  • le potassium
  • le sodium

• Les microéléments cités sont :

  • l’iode
  • le fer
  • le zinc
  • le manganèse

📖 7. Constituants organiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Substances organiques : Composés chimiques dont le carbone est l’élément fondamental; elles comprennent les glucides, les lipides et les protides.

★ À maîtriser

• Les glucides se répartissent en oses, diholosides et polyholosides; les deux dernières catégories sont des osides.

• Le saccharose, le maltose et le lactose sont des diholosides; le maltose et le lactose sont réducteurs, contrairement au saccharose.

• Certaines protéines sont coagulables en présence d’acide ou de chaleur; la solubilité des protides dans l’eau est variable. Les protides comprennent les acides aminés, les polypeptides et les protéines.

• Les lipides sont insolubles dans l’eau, solubles dans les solvants organiques, laissent une tache translucide sur le papier et sont onctueux au toucher.

• La saponification consiste à obtenir des savons en chauffant des lipides avec une base forte telle que la soude ou la potasse.

Compléments

• Les glucides sont des composés ternaires formés de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, et leur formule générale est $C_n(H_2O)_n$.

• Les glucides peuvent être solubles dans l’eau, comme le glucose, ou insolubles dans l’eau, comme l’amidon, et ils sont fermentescibles.

• Les oses cités sont les trioses, les tétroses, les pentoses et les hexoses; le glucose, le fructose et le galactose sont des hexoses.

• L’amidon, le glycogène et la cellulose sont des polyholosides; le glycogène stocke les glucides chez les animaux et se trouve dans le foie et les muscles, tandis que la cellulose constitue les parois des cellules végétales.

• Un acide aminé comporte une fonction acide –COOH, une fonction amine –NH₂ et un radical R; le radical varie et permet de distinguer 20 acides aminés.

• Une liaison peptidique se forme entre la fonction acide d’un acide aminé et la fonction amine de l’acide aminé suivant, avec libération d’eau.

• Les lipides sont composés d’acides gras et d’alcool; ils forment une émulsion instable avec l’eau et une émulsion stable avec les détergents ou la bile.

📌 Les acides gras saturés ont pour formule générale $C_nH_{2n}O_2$, tandis que les acides gras insaturés ont pour formule générale $C_nH_{2n-2}O_2$ et comportent une ou plusieurs doubles liaisons.

• Le glycérol est un trialcool, et l’estérification de ses fonctions alcool par des acides gras produit des mono-, di- ou triglycérides selon qu’une, deux ou trois fonctions réagissent.

📖 8. États des mélanges de matière vivante

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution vraie : Mélange homogène dont les constituants ne sont pas distinguables.
• Solution colloïdale : Mélange homogène, opalescent et visqueux.
• Suspension : Mélange constitué d’une phase liquide contenant des particules solides visibles à l’œil nu.
• Émulsion : Mélange de deux liquides non miscibles.
• Soluté : Corps dissous dans un liquide.
• Colloïde : Substance capable de former une solution colloïdale avec l’eau.

★ À maîtriser

• Les constituants de la matière vivante se présentent généralement sous quatre états :
  • solutions vraies
  • solutions colloïdales
  • suspensions
  • émulsions

Compléments

• Les corps qui forment une solution vraie avec l’eau sont :

  • les cristaux de sel
  • les cristaux de sucre
  • la poudre de glucose

• L’évaporation d’une solution vraie permet de retrouver le corps dissous sous forme d’un dépôt cristallin.

• La fécule de manioc jetée dans l’eau bouillante forme une solution colloïdale appelée empois d’amidon.

• La fécule de manioc mélangée à de l’eau froide forme un liquide blanchâtre appelé lait d’amidon, qui est une suspension.

• Le mélange d’huile et d’eau forme une émulsion instable, qui peut être stabilisée par l’ajout de soude ou de potasse.

💡 Astuce mémo

Le sel se dissout, la fécule froide reste en suspension et huile-eau se séparent.

📖 9. Ultrastructure cellulaire et membrane plasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Ultrastructure : Structure détaillée des cellules et de leurs constituants obtenue au microscope électronique.
• Paroi pectocellulosique : Comprend une lamelle moyenne glucidique formée de pectine et une paroi cellulosique de part et d’autre.

★ À maîtriser

• Les ribosomes et les réticulums s’ajoutent aux constituants révélés par le microscope optique et ne sont visibles qu’au microscope électronique.

• Au microscope électronique, la membrane plasmique présente trois couches : deux couches sombres séparées par une couche claire.

• Le rôle essentiel de la membrane plasmique est de contrôler les échanges cellulaires.

Compléments

• L’image obtenue à l’aide d’un microscope électronique s’appelle une électronographie.

• Deux structures d’interprétation de la membrane plasmique sont distinguées : la structure lamellaire et la structure en mosaïque fluide.

• La membrane cytoplasmique délimite la cellule et joue un rôle protecteur.

• Chez les cellules animales, la membrane cytoplasmique intervient dans l’élaboration du sillon de division lors des divisions cellulaires.

• La paroi végétale protège les cellules contre l’éclatement et assure la liaison entre deux cellules voisines.

• Le phragmoplaste intervient dans l’élaboration de la nouvelle paroi végétale lors de la division cellulaire.

📖 10. Cytoplasme et organites cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytoplasme : Formé du hyaloplasme, substance fondamentale, dans lequel baignent les organites cellulaires.

★ À maîtriser

• Le cytoplasme est le siège de la plupart des réactions métaboliques et sert de support aux organites.

📌 Le réticulum endoplasmique existe sous deux formes : le réticulum granuleux, aussi appelé réticulum rugueux ou ergastoplasme, et le réticulum lisse, aussi appelé réticulum agranulaire.

• L’ergastoplasme est le siège de la synthèse des protéines et de leur transport.

• Les ribosomes assurent la protéosynthèse.

• Les mitochondries sont le siège des oxydations cellulaires et fournissent de l’énergie à la cellule sous forme d’ATP.

Compléments

📐 Formule - Le cytoplasme vérifie $\text{cytoplasme} = \text{hyaloplasme} + \text{organites cellulaires}$.

• Le cytosol contient :

  • des enzymes
  • des sucres
  • des vitamines
  • divers précurseurs

• Le réticulum endoplasmique lisse participe à la synthèse des stérols et à la formation des vésicules de transport par bourgeonnement de sa membrane; la synthèse du glycogène a lieu dans le cytosol.

• L’appareil de Golgi stocke, emballe et transporte les produits de synthèse.

• Les chloroplastes assurent la photosynthèse.

• Les centrioles forment les asters au cours des divisions cellulaires et sont à l’origine des cils et des flagelles qui assurent la locomotion des cellules.

• Les vacuoles sont responsables de la turgescence et de la plasmolyse cellulaires.

• Les lysosomes digèrent les substances ingérées par phagocytose ou pinocytose ainsi que les organites usés.

📖 11. Rôles du noyau cellulaire

★ À maîtriser

• Le noyau assure la transmission des caractères héréditaires, appelée rôle morphogénétique, et joue également un rôle trophique.

• L’expérience de transfert nucléaire indique que la couleur du pelage est commandée par le noyau cellulaire et non par le cytoplasme.

Compléments

• Le nucléole élabore les ARN.

• 🔄 L’expérience de mérotomie et de transplantation se déroule ainsi :

  1. Une amibe est sectionnée en une portion nucléée et une portion anucléée.
  2. La portion nucléée survit et régénère la partie manquante, tandis que la portion anucléée dégénère.
  3. Un noyau est introduit dans la portion anucléée, qui régénère alors une amibe.

• La régénération de la partie manquante s’explique par la synthèse, grâce au noyau, des substances indispensables à son élaboration.

• Dans une expérience de transfert nucléaire chez la souris, le noyau d’une cellule-œuf B de souris blanche est transféré dans une cellule-œuf G de souris grise préalablement énucléée, puis réimplantée dans l’utérus d’une souris grise ; la portée obtenue est grise sauf un souriceau blanc.

💡 Astuce mémo

La présence du noyau permet la régénération et commande les caractères héréditaires.

📖 12. Échanges d’eau des cellules végétales

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasmolyse : Phénomène au cours duquel une cellule perd de l’eau lorsqu’elle est placée dans un milieu hypertonique.
• Déplasmolyse : Phénomène au cours duquel une cellule plasmolysée redevient turgescente.

★ À maîtriser

• Dans une solution de saccharose à 50 g.L-1, l’eau entre par osmose, la vacuole augmente de volume et plaque le cytoplasme et la membrane plasmique contre la paroi, ce qui rend la cellule turgescente.

• Dans une solution de saccharose à 200 g.L-1, la vacuole diminue jusqu’à un volume minimal et le cytoplasme se rétracte sauf au niveau des plasmodesmes, ce qui correspond à la plasmolyse.

Compléments

• Dans une solution de saccharose à 100 g.L-1 (10 %), les cellules d’oignon ont un aspect normal, avec une isotonie entre la vacuole et le milieu et une plasmolyse commençante.

📌 La déplasmolyse provoquée survient lorsqu’une cellule plasmolysée est transférée dans un milieu hypotonique, tandis que la déplasmolyse spontanée se produit dans le milieu de plasmolyse.

• La déplasmolyse provoquée résulte d’une réabsorption d’eau par les cellules plasmolysées.

• La déplasmolyse spontanée peut résulter de : l’entrée d’un soluté dans la cellule, la synthèse d’une substance par la cellule, l’hydrolyse d’une substance présente dans la cellule

📌 Les cellules végétales ont un aspect normal en milieu isotonique, deviennent turgescentes en milieu hypotonique et plasmolysées en milieu hypertonique.

💡 Astuce mémo

Hypotonique : turgescence ; hypertonique : plasmolyse.

📖 13. Diffusion, dialyse et pression osmotique

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion : Mouvement d’une substance dissoute d’un point à un autre par agitation moléculaire.
• Dialyse : Diffusion d’un soluté à travers une membrane perméable.
• Osmose : Passage des molécules d’eau du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique à travers une membrane perméable ou hémi-perméable.
• Pression osmotique : Force exercée sur une membrane par les solutés des deux solutions de concentrations différentes qu’elle sépare.

★ À maîtriser

📐 Formule - La pression osmotique vérifie $\Pi = inRT = i(C_m/M)RT$, où $i$ est le coefficient d’ionisation, $C_m$ la concentration massique, $n$ la concentration molaire, $R$ la constante des gaz parfaits et $T$ la température absolue.

📌 À travers une membrane perméable séparant deux milieux de concentrations différentes, l’eau va du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique et le soluté va du milieu hypertonique vers le milieu hypotonique, jusqu’à l’équilibre isotonique.

Compléments

• Dans un dialyseur muni d’une membrane perméable, le NaCl d’une solution salée diffuse vers l’eau distillée extérieure, où sa présence est révélée par le nitrate d’argent.

📌 Une membrane hémi-perméable ne laisse passer que l’eau, tandis qu’une membrane perméable laisse aussi diffuser des solutés comme le glucose.

• Dans un osmomètre à membrane hémi-perméable contenant du glucose plongé dans l’eau distillée, l’eau entre dans l’osmomètre et le niveau de la solution monte, phénomène appelé endosmose.

• Dans un osmomètre à membrane perméable, le niveau du liquide peut monter par entrée d’eau (endosmose) ou descendre par sortie d’eau (exosmose), tandis que le glucose diffuse vers le cristallisoir.

• La constante des gaz parfaits vaut R = 8,31 ou 0,082, et la température absolue se calcule par T = t°C + 273; la pression osmotique s’exprime en Pa ou en atm.

• Une solution à 1 ‰ correspond à 1 g/L, et une solution à 1 % correspond à 10 ‰, soit 10 g/L.

📌 Avec une membrane hémi-perméable, l’eau passe du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré et dilue ce dernier jusqu’à l’équilibre.

📐 Formule - Pour deux compartiments séparés par une membrane perméable, la concentration à l’équilibre vérifie $C_iV_i=C_IV_I+C_{II}V_{II}$.

📐 Formule - Pour une dilution à travers une membrane hémi-perméable, la conservation de la quantité de soluté vérifie $C_dV_d=C_fV_f$.

📖 14. Transports membranaires et mouvements vésiculaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Endocytose : Déformation de la membrane plasmique et du cytoplasme cellulaire permettant de faire entrer une substance dans la cellule.
• Exocytose : Déformation de la membrane plasmique et du cytoplasme cellulaire permettant de faire sortir une substance de la cellule.

★ À maîtriser

📌 Le transport passif déplace un soluté selon son gradient de concentration, du milieu hypertonique vers le milieu hypotonique, sans dépense d’énergie.

📌 Le transport actif déplace des substances contre leur gradient de concentration, du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique, avec un transporteur et une dépense d’énergie sous forme d’ATP.

Compléments

📌 La diffusion libre est un transport passif sans apport d’énergie, tandis que la diffusion facilitée utilise des protéines membranaires appelées perméases, sans apport d’énergie.

📌 La phagocytose est une endocytose de substances solides, tandis que la pinocytose est une endocytose de liquides.

• L’endocytose commence par l’invagination de la membrane plasmique et se termine par la formation d’une vacuole d’endocytose.

• 🔄 L’exocytose suit ces étapes : la substance de la vacuole se positionne contre la membrane cellulaire, la vacuole fusionne avec la membrane plasmique, la substance est rejetée hors de la cellule

💡 Astuce mémo

Endocytose : entrée ; exocytose : sortie.

📖 15. Échanges cellulaires, insuffisance rénale et hémodialyse

★ À maîtriser

• Les échanges de matières et d’énergie assurent le fonctionnement et la survie des êtres vivants.

📌 Un taux élevé d’urée dans le sang peut signaler une insuffisance rénale.

• Lorsque les reins fonctionnent très peu, les déchets s’accumulent dans le sang et des troubles intestinaux, cardiaques et respiratoires peuvent apparaître.

• Le dialyseur est appelé « rein artificiel » et permet de pallier la défaillance des reins.

Compléments

• En médecine, l’hémodialyse est une méthode d’épuration extrarénale qui retire notamment l’urée, issue de la dégradation des protides, et les sérums et solutions injectables sont isotoniques par rapport au plasma sanguin.

• En agronomie, les applications comprennent :

  • les herbicides
  • les insecticides
  • les fongicides
  • les fertilisants minéraux ou organiques
  • les pesticides chimiques

• L’urée, déchet azoté provenant de la dégradation des protéines, est filtrée par les reins et éliminée dans les urines.

💡 Astuce mémo

Reins vivants défaillants, dialyseur non vivant

📖 16. Concentration cellulaire et chromosomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromosome : Élément constitué de deux chromatides unies au niveau d’un centromère, ou de deux bras unis au niveau d’un centromère.
• Caryotype : Nombre de chromosomes d’une cellule, regroupés par paires et par ordre décroissant.

★ À maîtriser

📌 Une cellule diploïde possède des chromosomes identiques deux à deux et est dite à 2n chromosomes, tandis qu’une cellule haploïde possède n chromosomes qui ne sont pas identiques deux à deux.

Compléments

• La concentration cellulaire normale des cellules épidermiques d’Hibiscus Rosa sinensis est de 15 %.

• Dans l’exercice, les milieux 1, 2, 3 et 4 ont respectivement des concentrations de soluté de 0,5 %, 15 %, 22 % et 30 %.

• Dans l’exercice, les cellules du milieu 3 peuvent se déplasmolyser, tandis que celles du milieu 4 ne le peuvent pas.

• L’obtention des chromosomes consiste à traiter un tissu en activité intense avec de la colchicine, à le placer dans un milieu hypotonique, puis à écraser les cellules gonflées pour libérer les chromosomes.

• Chez l’être humain, les cellules diploïdes ont 2n = 46 chromosomes et les spermatozoïdes comme les ovules ont n = 23 chromosomes.

• 🔄 Pour réaliser un caryotype : traiter un tissu en activité intense avec de la colchicine, transférer le tissu dans un milieu hypotonique puis l’écraser, colorer l’échantillon et le monter au microscope, photographier les chromosomes observés, découper les chromosomes photographiés et les classer par paires et par ordre décroissant

• L’analyse d’un caryotype prend en compte : le nombre de chromosomes, le nombre de paires d’autosomes, le nombre de chromosomes sexuels, ou hétérochromosomes

• Le caryotype masculin comprend 46 chromosomes, dont 22 paires d’autosomes et une paire de gonosomes XY, soit 44 + XY.

• Le caryotype féminin comprend 46 chromosomes, soit 44 autosomes et deux chromosomes sexuels homologues XX, notés 44 + XX.

• Un chromosome est un filament spiralé appelé chromonéma, enveloppé d’une gaine ou matrix et porteur de granulations appelées chromomères.

• Une chromatide contient un nucléofilament d’ADN bicaténaire replié sur lui-même et associé à des protéines histones et non histones.

💡 Astuce mémo

G1 → S → G2 → mitose

📖 17. Déclenchement de la mitose

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitose : Division cellulaire au cours de laquelle une cellule mère donne deux cellules filles ayant chacune le même nombre de chromosomes que la cellule mère.
• Cycle cellulaire : Ensemble des phénomènes comprenant une interphase et la mitose suivante.
• Interphase : Phase qui sépare deux divisions successives et précède une division cellulaire.

★ À maîtriser

• 🔄 La mitose se déroule en quatre phases successives :

  1. prophase
  2. métaphase
  3. anaphase
  4. télophase

• En métaphase, les chromosomes s’alignent par leurs centromères dans le plan équatorial du fuseau, formant une plaque équatoriale de profil ou une couronne équatoriale vue de face.

• 🔄 L’interphase comprend trois phases successives :

  1. G1 : élaboration des composés cytoplasmiques
  2. S : synthèse et réplication de l’ADN
  3. G2 : nouvelle synthèse des composés cytoplasmiques

• Le rapport nucléocytoplasmique correspond au volume du noyau rapporté au volume du cytoplasme.

📌 Lorsque le rapport nucléocytoplasmique augmente, la cellule entre en division, et la mitose se déclenche au-delà d’un volume seuil du cytoplasme.

Compléments

• Pendant la prophase, les nucléoles disparaissent et les nucléofilaments se condensent en chromosomes à deux chromatides ; en fin de phase, le fuseau de division apparaît et les chromosomes s’y fixent par leur centromère.

• En mitose animale, les centrioles se dédoublent et des asters apparaissent, tandis qu’en mitose végétale des calottes polaires sont présentes à la place des asters.

• Pendant l’anaphase, les centromères se clivent et les chromatides, devenues des chromosomes à une chromatide, migrent vers les pôles du fuseau.

• Pendant la télophase, les chromosomes se décondensent, les membranes nucléaires et les nucléoles réapparaissent, puis le cytoplasme se divise en deux cellules filles.

📌 La cytodiérèse se réalise par un sillon de division dans les cellules animales et par un phragmoplaste dans les cellules végétales.

• Au cours de la phase S, la quantité d’ADN double.

• Dans l’exemple d’une cellule diploïde dont la quantité initiale d’ADN est 2Q, elle reste à 2Q entre t0 et t1, double de 2Q à 4Q entre t1 et t2, reste à 4Q entre t2 et t3, puis diminue de moitié à 2Q entre t3 et t4 et demeure ensuite à 2Q.

📐 Formule - Le rapport nucléocytoplasmique vérifie $RNP = \frac{\text{volume du noyau}}{\text{volume du cytoplasme}}$.

💡 Astuce mémo

RNP augmente → la cellule entre en division

📖 18. Régulation de la division et inhibiteurs mitotiques

★ À maîtriser

📌 Les spermatozoïdes, les ovules, les cellules nerveuses et les hématies sont présentés comme des cellules spécialisées qui ne se divisent plus, tandis que les cellules méristématiques et les cellules-œufs ont un pouvoir de division élevé.

• La colchicine bloque la mitose en métaphase en inhibant la formation du fuseau de division et le clivage des centromères.

• La mitomycine inhibe la réplication de l’ADN pendant la phase S.

• L’inhibition de la mitose peut servir au traitement des cancers grâce à l’utilisation d’inhibiteurs.

• Les facteurs de risque modifiables comprennent : le tabac, l’alcool, le surpoids, la sédentarité, l’exposition aux pesticides, certaines infections virales et bactériennes, les produits cosmétiques contenant des métaux lourds utilisés pour la dépigmentation

• Les facteurs de risque des anomalies chromosomiques comprennent :

  • les rayonnements
  • les drogues
  • le formol
  • les produits de dépigmentation
  • les colorants alimentaires

• La mitose contribue au développement de l’embryon et à la croissance du jeune en conservant le nombre diploïde de 2n chromosomes.

Compléments

• Un signal issu du cytoplasme pourrait déclencher la division cellulaire.

• Après greffe de noyaux de cellules nerveuses A dans des cellules embryonnaires B à division rapide, le noyau de A se divise au rythme de celui de B.

• La phytohémagglutinine est une substance chimique qui déclenche la mitose.

• La température, le pH et la nutrition figurent parmi les autres facteurs qui influencent la mitose.

• L’aminopyrine et les rayonnements sont également cités parmi les facteurs inhibant la mitose.

• L’inhibition de la mitose peut permettre de créer des organismes polyploïdes afin d’améliorer les rendements.

• Les facteurs de risque non modifiables comprennent :

  • l’âge
  • le sexe
  • la prédisposition congénitale

• La mitose assure le renouvellement cellulaire.

• La mitose conserve l’information génétique au sein d’une espèce et contribue ainsi à sa pérennité.

📖 19. Méiose, évolution de l’ADN et brassage génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Méiose : Division cellulaire au cours de laquelle une cellule diploïde donne quatre cellules filles haploïdes, ou cellules sexuelles.

★ À maîtriser

• La méiose est précédée d’une interphase et comporte deux divisions successives : la division réductionnelle et la division équationnelle.

• La division réductionnelle comprend la prophase I, la métaphase I, l’anaphase I et la télophase I, et réduit de moitié le nombre de chromosomes.

• En prophase I, les chromosomes homologues s’apparient pour former des tétrades de chromatides.

• En anaphase I, les chromosomes à deux chromatides migrent vers les pôles et répartissent les 2n chromosomes en deux lots de n chromosomes.

• La division équationnelle comprend la prophase II, la métaphase II, l’anaphase II et la télophase II, et correspond à une mitose à partir de cellules à n chromosomes.

• À la fin de la méiose, une cellule mère à 2n chromosomes a donné quatre cellules contenant chacune n chromosomes.

• Au cours de la méiose, la quantité d’ADN par noyau évolue ainsi : 2Q au départ, reste à 2Q jusqu’à t1, double à 4Q entre t1 et t2, reste à 4Q jusqu’à t3, diminue à 2Q entre t3 et t4, reste à 2Q jusqu’à t5, puis diminue à Q entre t5 et t6.

• La méiose permet la formation de gamètes à n chromosomes et le brassage intra- et interchromosomique, contribuant à la diversification génétique et à l’apparition de nouveaux caractères chez les descendants.

Compléments

• En métaphase I, les tétrades se placent dans le plan équatorial du fuseau, leurs centromères étant de part et d’autre de ce plan.

• En télophase I, la division du cytoplasme forme deux cellules filles possédant chacune n chromosomes.

• Il n’y a pas d’interphase entre la télophase I et la prophase II.

• La phase G1 correspond à l’intervalle entre t0 et t1, durant lequel la quantité d’ADN reste égale à 2Q et sont synthétisés des composés cytoplasmiques.

• La phase S correspond à l’intervalle entre t1 et t2, durant lequel la quantité d’ADN passe de 2Q à 4Q.

• Entre t2 et t3, la quantité d’ADN reste à 4Q pendant les phases G2, prophase I et métaphase I.

📖 20. Respiration des tissus et mesures gazeuses

🔑 Notions clés & Définitions

• Quotient respiratoire : Le rapport du volume de CO₂ rejeté au volume d’O₂ absorbé pendant le même temps.
• Intensité respiratoire : Le volume d’O₂ absorbé ou de CO₂ rejeté par unité de masse et par unité de temps.

★ À maîtriser

• Dans l’expérience de Paul Bert, des fragments frais de muscle ou de foie placés dans une éprouvette retournée sur du mercure absorbent de l’O₂ et rejettent du CO₂ : le mercure monte et l’eau de chaux se trouble, ce qui montre que les tissus, et plus précisément les cellules, respirent.

• Dans la méthode de l’air confiné, la potasse absorbe le CO₂ ; après 5 min, la montée de l’eau dans la branche reliée à l’enceinte traduit la consommation d’O₂, et la différence entre les volumes lus à pression constante donne le volume d’O₂ consommé.

📐 Formule - Avec la méthode de l’air confiné utilisant la potasse, le volume d’O₂ consommé est $\Delta V = V_{O_2} = V_2 - V_1$.

• Les tubes ont les fonctions suivantes :
  • T1 retire le CO₂ de l’air entrant
  • T2 supprime les vapeurs d’eau
  • T3 retient la vapeur d’eau rejetée par l’animal
  • T4 fixe le CO₂ rejeté
  • T5 contrôle le dispositif et son eau de chaux ne doit pas se troubler

📐 Formule - Dans la méthode de l’air renouvelé, la masse de CO₂ rejetée vaut $\Delta m = m_2 - m_1$, où $m_1$ et $m_2$ sont les masses de KOH avant et après l’expérience.

Compléments

📐 Formule - Sans potasse, la dénivellation vérifie $V_d = V_{O_2} - V_{CO_2}$, donc $V_{CO_2} = V_{O_2} - V_d$.

• L’inconvénient de la méthode de l’air confiné est que l’air s’appauvrit en O₂ et que l’animal peut mourir par asphyxie.

📐 Formule - La masse d’O₂ utilisée est calculée par $m_{O_2} = (m_{CO_2} + \Delta m_{H_2O} - \Delta m)$, où $\Delta m$ est la perte de masse de l’animal.

📐 Formule - Pour ramener un volume mesuré à des conditions différentes des CNTP aux conditions normales, on applique la relation de Mariotte $\frac{P_0V_0}{T_0} = \frac{PV}{T}$, avec $T = t + 273$.

• Le quotient respiratoire vaut 1 pour les glucides, 0,8 pour les protides et 0,7 pour les lipides ; il est variable lors d’une alimentation mixte.

💡 Astuce mémo

Absorption d’O₂ → dépression → montée du mercure

📖 21. Transport sanguin des gaz respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Hémoglobine : Une hétéroprotéine constituée de globine et d’hème, une partie non protéique qui renferme un atome de fer auquel se fixe l’O₂; le CO₂ se fixe sur la globine.

★ À maîtriser

• L’O₂ est transporté dans le sang à 95 % sous forme d’oxyhémoglobine et à 5 % sous forme dissoute dans le plasma.

• Le CO₂ est transporté dans le sang sous forme dissoute dans le plasma, sous forme de carbhémoglobine et sous forme de bicarbonates.

Compléments

• Les hématies et le plasma interviennent dans le transport sanguin des gaz respiratoires, et l’hémoglobine colore les hématies en rouge.

📐 Formule - La fixation de l’oxygène à l’hémoglobine est réversible : $Hb + 4O_2 \rightleftharpoons HbO_8$.

• La fixation de l’O₂ à l’hémoglobine se déroule dans les poumons, où la pression partielle en O₂ est élevée, tandis que sa libération se déroule dans les tissus, où cette pression est faible.

• Dans le plasma, le CO₂ se combine à l’eau pour former de l’acide carbonique, qui se combine ensuite aux protéinates de sodium pour donner du bicarbonate de sodium.

📐 Formule - Le CO₂ se combine à la fonction amine de la globine selon la réaction réversible $Hb + CO_2 \rightleftharpoons HbCO_2$.

📌 Le bicarbonate de sodium est produit dans le plasma, tandis que le bicarbonate de potassium est produit dans les hématies.

💡 Astuce mémo

O₂ : surtout lié à l’hémoglobine ; CO₂ : dissous, lié ou bicarbonate

📖 22. Métabolisme et respiration cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Métabolisme : L’ensemble des transformations dont un organisme est le siège ; il regroupe le catabolisme et l’anabolisme.
• Catabolisme : L’ensemble des réactions de dégradation, notamment les oxydations respiratoires et les réactions d’hydrolyse ; ces réactions sont exothermiques.
• Anabolisme : L’ensemble des réactions de synthèse, qui sont endothermiques, comme la photosynthèse.

★ À maîtriser

• Lors de la dégradation respiratoire du glucose, une aldolase scinde le fructose-1,6-bisphosphate en deux trioses phosphates.

Compléments

• Les substances mises en réserve peuvent être :

  • de l’amidon
  • du glycogène
  • des lipides
  • des protides

• ATP signifie adénosine triphosphate.

• Chaque triose est déshydrogéné par une déshydrogénase en acide pyruvique, avec libération d’hydrogène et d’énergie.

• Une oxydase active l’hydrogène et l’oxygène, qui se combinent pour former de l’eau et libérer de l’énergie.

• Une décarboxylase transforme l’acide pyruvique en CO₂ et en éthanal, avec libération d’énergie ; l’éthanal subit ensuite des déshydrogénations et des décarboxylations jusqu’à ce que tous les carbones du métabolite deviennent du CO₂.

💡 Astuce mémo

Catabolisme dégrade ; anabolisme synthétise

📖 23. Maladies et risques respiratoires

📝 Points essentiels

• Les maladies respiratoires fréquentes citées sont :

  • la tuberculose pulmonaire
  • les pneumonies
  • les bronchites
  • l’asthme
  • le cancer du poumon
  • les broncho-pneumopathies
  • la mucoviscidose
  • la COVID-19

• Les facteurs de risque cités sont : le tabac, l’alcool, les pesticides (herbicides, insecticides et fongicides), les infections virales et bactériennes, l’exposition à un environnement pollué (poussière et fumée), l’exposition aux allergènes

📖 24. Fermentations alcoolique, lactique et butyrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Fermentation : Des oxydations très incomplètes des métabolites, avec ou sans dioxygène selon le type ; elles laissent des molécules organiques contenant encore de l’énergie chimique, dont l’énergie initiale n’est extraite que très partiellement.
• Fermentation acétique : Oxydation incomplète de l’éthanol en présence de dioxygène, qui produit de l’énergie sous forme d’ATP et de l’acide acétique ou éthanoïque.
• Fermentation lactique : Dégradation du lactose en acide lactique par des bactéries anaérobies, sans dégagement de gaz.
• Fermentation butyrique : Transformation des glucides en acide butyrique par des bactéries strictement anaérobies.
• Fermentation propionique : Transformation du glucose ou du lactate en acides propionique et acétique ainsi qu’en dioxyde de carbone, sous l’action de propionibactéries.

★ À maîtriser

• La fermentation alcoolique dégrade incomplètement des sucres comme le glucose ou le saccharose en milieu anaérobie, avec très peu ou pas de dioxygène.

• Lors de la fermentation alcoolique par les levures, le glucose est décomposé en CO₂ et en alcool, avec production d’énergie sous forme d’ATP.

• La fermentation alcoolique est utilisée pour fabriquer des boissons alcoolisées, notamment la bière, le vin et le champagne.

• La fermentation acétique est utilisée pour fabriquer du vinaigre à partir du vin.

• La fermentation lactique est utilisée dans la fabrication industrielle des yaourts et du fromage.

Compléments

• La fermentation alcoolique peut être observée par une effervescence et un dégagement gazeux caractérisé comme du CO₂ par l’eau de chaux, ainsi que par une odeur d’alcool à l’ouverture du flacon.

• L’énergie libérée par la fermentation alcoolique sert au développement et à la multiplication des levures.

📐 Formule - La transformation du lactose s’écrit $\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \rightarrow 4CH_3-CHOH-COOH + E}$.

• Dans les muscles, la décomposition du glycogène en absence d’oxygène produit une fermentation lactique associée à la fatigue musculaire et aux crampes.

📐 Formule - La transformation du glucose s’écrit $\mathrm{C_6H_{12}O_6 \rightarrow CH_3-(CH_2)_2-COOH + 2CO_2 + 2H_2}$.

• La fermentation butyrique dégage du dioxyde de carbone et de l’hydrogène, et l’acide butyrique produit une odeur fétide.

💡 Astuce mémo

La fermentation lactique ne dégage pas de gaz ; la butyrique dégage CO₂ et hydrogène.

📖 25. Cycle du carbone et formes de l’azote

🔑 Notions clés & Définitions

• Putréfaction : Transformation des protéines de cadavres d’animaux en amines, acides aminés, alcools et molécules cycliques azotées par des microorganismes lors d’une fermentation anaérobie.
• Ammonisation : Transformation des molécules azotées du sol en ions ammonium (NH₄⁺) par des microorganismes.

★ À maîtriser

• Le carbone existe dans la nature sous deux formes : minérale et organique.

• Le carbone minéral est transformé en carbone organique au cours de la photosynthèse, et l’énergie ainsi captée est transmise d’un maillon à l’autre de la chaîne alimentaire.

• L’azote existe dans la nature sous trois formes : libre, minérale et organique.

• L’azote libre est l’azote atmosphérique (N₂), l’azote minéral comprend les ions ammonium (NH₄⁺) et nitrate (NO₃⁻), et l’azote organique comprend notamment les protéines et l’humus.

📐 Formule - La nitrification comprend la nitrosation, $\mathrm{3NH_4^+ + 5O_2 \rightarrow 3NO_2^- + 4H_3O^+}$, puis la nitration, $\mathrm{NO_2^- + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow NO_3^-}$.

Compléments

• La forme minérale du carbone comprend le dioxyde de carbone atmosphérique et les ions hydrogénocarbonates (HCO₃⁻).

• La forme organique du carbone comprend les molécules organiques, tandis que le carbone des roches carbonatées est sous forme minérale.

• Les végétaux chlorophylliens utilisent les ions nitrate (NO₃⁻) et ammonium (NH₄⁺) pour synthétiser de l’azote organique.

• Certaines bactéries fixent directement le diazote atmosphérique en azote organique.

• Les décomposeurs restituent l’azote organique au sol sous forme d’ions ammonium (NH₄⁺) et nitrate (NO₃⁻).

• L’énergie des orages oxyde l’azote atmosphérique (N₂) en nitrates (NO₃⁻).

• Dans les sols peu oxygénés, certaines bactéries transforment les nitrates (NO₃⁻) en diazote atmosphérique (N₂) par dénitrification, ce qui appauvrit les sols.

💡 Astuce mémo

Putréfaction → ammonisation → nitrosation → nitration

📖 26. Transformations et conservation des aliments

📝 Points essentiels

• Les transformations de la matière organique contribuent à sa conservation, à la production de biocarburants et de biogaz, ainsi qu’à la fertilisation des sols.

• Les gaz à effet de serre cités sont :

  • le dioxyde de carbone
  • le monoxyde de carbone
  • le méthane

• Les méthodes de conservation et les aliments concernés sont : fumage du poisson et de la viande, congélation du poisson, de la viande et des légumes, salaison du poisson et de la viande, séchage des tomates, mangues, piments, ananas, gingembre et légumes, chauffage des tomates et des piments