Fiche de révision : Origine et diversité du vivant

📋 Plan du Cours

1. Critères du vivant
2. Complexité et émergence
3. Méthodes d’étude du vivant
4. Éléments naturels et atomes
5. Éléments du vivant
6. Molécules et liaisons chimiques
7. Eau et carbone
8. Métabolisme et sources nutritives

📖 1. Critères du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Vie : Se reconnaît notamment par une organisation élevée, un métabolisme et la capacité de se reproduire.
• Métabolisme : Ensemble des réactions chimiques et physico-chimiques qui se déroulent dans une cellule ou un organisme.
• Reproduction : Mécanisme par lequel un organisme donne naissance à un nouvel organisme de la même espèce.

★ À maîtriser

📌 Les virus possèdent certaines caractéristiques du vivant, mais ils ne peuvent pas se reproduire seuls et ne possèdent pas de métabolisme propre.

Compléments

📌 Le métabolisme permet la synthèse ou la dégradation de molécules et la production d’énergie nécessaire au fonctionnement cellulaire, à la croissance et au maintien de l’homéostasie.

💡 Astuce mémo

Organisation – Métabolisme – Reproduction : OMR

📖 2. Complexité et émergence

🔑 Notions clés & Définitions

• Émergence : Apparition, à un niveau de la pyramide, de propriétés résultant de l’interaction entre les composantes des niveaux précédents.

★ À maîtriser

• La pyramide de la complexité du vivant s’étend des atomes aux molécules, macromolécules, organelles, cellules, tissus, organes, systèmes, organismes, populations, communautés, écosystèmes, biomes et à la biosphère.

Compléments

• Les organismes pluricellulaires possèdent des tissus, des organes, des appareils et des systèmes, tandis que les bactéries sont constituées d’une seule cellule.

💡 Astuce mémo

Atomes → molécules → cellules → organismes → biosphère

📖 3. Méthodes d’étude du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Réductionnisme : Consiste à fractionner le vivant pour étudier séparément ses parties et comprendre leur structure et leur fonctionnement.

★ À maîtriser

• 🔄 L’approche hypothéticodéductive suit quatre étapes:
  1. observer et questionner
  2. formuler une hypothèse
  3. tester l’hypothèse par une expérience
  4. valider ou réfuter l’hypothèse selon les données

Compléments

📌 L’étude du vivant fait appel à la chimie, à la physique et aux mathématiques, et le réductionnisme donne de bons résultats lorsqu’il permet de comprendre les liens entre les fractions étudiées.

📌 Une hypothèse nulle H0 propose que rien ne changera à la suite d’une intervention expérimentale.

💡 Astuce mémo

Fractionner le vivant → comprendre ses parties → reconstruire son intégration

📖 4. Éléments naturels et atomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Unité constituant un élément et comprenant un noyau de protons et de neutrons entouré d’électrons.

★ À maîtriser

• La théorie antique retenait quatre éléments fondamentaux:

  • l’air
  • la terre
  • l’eau
  • le feu

• Il existe au moins 98 éléments naturels et 118 éléments si l’on ajoute les éléments synthétiques, lesquels ne peuvent pas être décomposés en substances plus simples par des réactions chimiques habituelles.

• Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons du noyau, tandis que la masse atomique correspond à la somme des protons et des neutrons.

Compléments

• Le tableau périodique classe les éléments par numéro atomique et comprend 7 périodes horizontales et 18 groupes verticaux.

💡 Astuce mémo

Élément = substance indécomposable ; atome = unité qui le constitue

📖 5. Éléments du vivant

★ À maîtriser

• Les six éléments très abondants chez les êtres vivants sont:

  • l’hydrogène
  • l’oxygène
  • le carbone
  • l’azote
  • le phosphore
  • le soufre

• L’eau constitue environ 75 % du poids du vivant, et l’hydrogène, l’oxygène, l’azote et le carbone représentent 95 à 98 % du poids sec.

Compléments

• L’hydrogène et l’oxygène forment l’eau, le carbone, l’hydrogène, l’oxygène, l’azote, le phosphore et le soufre forment les molécules organiques, et le sodium, le potassium, le magnésium, le calcium et le chlore participent au potentiel membranaire, à l’activation et à la régulation.

💡 Astuce mémo

CHONPS : les six éléments majeurs des molécules organiques

📖 6. Molécules et liaisons chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécule : Assemblage d’au moins deux atomes identiques ou différents liés par des liaisons chimiques.
• Liaison covalente : Résulte du partage d’une ou plusieurs paires d’électrons de valence entre deux atomes et peut être simple, double ou triple.
• Électronégativité : Tendance d’un atome à attirer les électrons du doublet de liaison, augmentant de gauche à droite et de bas en haut du tableau périodique.
• Liaison ionique : Résulte du gain ou de la perte d’électrons de valence par des atomes qui deviennent des ions de charges opposées, comme dans le chlorure de sodium NaCl.
• Liaison hydrogène : Apparaît lorsqu’un atome très électronégatif, comme l’oxygène ou l’azote, attire un hydrogène portant une charge partielle positive.

💡 Astuce mémo

Covalente : partage ; ionique : transfert ; hydrogène : attraction faible

📖 7. Eau et carbone

🔑 Notions clés & Définitions

• Composé organique : Composé constitué d’atomes de carbone ; les hydrocarbures ne contiennent que du carbone et de l’hydrogène.

★ À maîtriser

• L’eau est un solvant naturel important qui dissout de nombreuses substances et participe aux réactions chimiques et biologiques du vivant.

• 🔄 Le cycle de l’eau suit les étapes suivantes: évaporation sous l’effet du soleil, condensation dans l’atmosphère en nuages, précipitations sous forme de pluie ou de neige, ruissellement vers les rivières et les océans, infiltration dans le sol vers les nappes souterraines

• Chez l’être humain, l’eau représente environ 60 % du poids corporel et elle contribue au transport des nutriments, à la régulation de la température et au fonctionnement des cellules.

Compléments

• Le carbone possède 6 protons, 6 neutrons et 6 électrons, dont 2 sur la première couche et 4 sur la couche de valence.

💡 Astuce mémo

Une molécule d’eau polaire dissolvant un squelette carboné

📖 8. Métabolisme et sources nutritives

★ À maîtriser

📌 Les organismes phototrophes utilisent la lumière du soleil comme source externe d’énergie, tandis que les organismes chimiotrophes utilisent des composés chimiques organiques issus de la nourriture.

📌 Les organismes autotrophes utilisent le CO₂ comme source externe de carbone, tandis que les organismes hétérotrophes utilisent le carbone de la nourriture organique.

• Les plantes et certaines bactéries réalisent la photosynthèse pour convertir l’énergie lumineuse en ATP, l’adénosine triphosphate nécessaire aux réactions métaboliques.

Compléments

• Les plantes carnivores sont à la fois autotrophes et hétérotrophes.

💡 Astuce mémo

Phototrophe = soleil ; chimiotrophe = nourriture ; autotrophe = CO₂ ; hétérotrophe = matière organique

📊 Tableaux de synthèse

Classification selon les sources