Mots clés classés par partie du cours de TS, spécialité :

partie du programme
le vocabulaire important
Thème 1 - Diversité et complémentarité des métabolismes.

Thème 2 - Du passé géologique à l’évolution future de la planète.
Thème 3 - Des débuts de la génétique aux enjeux actuels des biotechnologies.

 

 

Thème 1 - Diversité et complémentarité des métabolismes.

CHAPITRE 1 : Les métabolismes.

acide nucléique

assemblage complexe de nucléotides (eux-mêmes constitués par un sucre : le désoxyribose ; un phosphate ; une base azotée parmi 5 : A C T ou G pour l’ADN – A C U ou G pour l’ARN).

 

source du schéma

autotrophes

voir producteurs primaires

carbone oxydé

ou minéral : CO2.

carbone réduit

ou organique : dans la matière constitutive des organismes vivants : glucides, protides, lipides, acides nucléiques.

écosystème

ensemble des organismes et des facteurs physico-chimiques d’un milieu donné.
Dans la plupart, les végétaux chlorophylliens constituent le premier maillon des réseaux trophiques : ils sont autotrophes. Tous les autres êtres vivants du réseau trophique sont des producteurs secondaires ou hétérotrophes.

source du schéma

fermentation

def 2de : réaction métabolique énergétique dégradant des molécules organiques de façon incomplète, le plus souvent en absence de dioxygène. La production d'énergie est plus faible qu'au cours de la respiration.

 

Ci-contre : schéma plus complet (niveau TS spé)

source

flux de C

transfert de carbone d’un réservoir à un autre, d’un être vivant vers un autre. Il y a équilibre dans un écosystème quand les flux s’équilibrent.

glucides

famille de molécules organiques correspondant aux sucres. Ex : glucose, fructose, amidon…

 

 

 

 

source

hétérotrophes

voir producteurs secondaires.

lipides

molécules formées pas un assemblage d’acides gras (ou graisses).

 

 

 

 

source

matière minérale

substances présentes à la fois dans le monde inerte et dans le monde vivant : eau, sels minéraux, dioxyde de carbone…

matière organique

constituants chimiques caractéristiques des êtres vivants (c’est la « matière des organes » d’où son nom) riche en carbone (on parle aussi de matière carbonée). On distingue 4 grands types : glucides, protides, lipides, acides nucléiques.

métabolisme 

ensemble des réactions chimiques de synthèse et de dégradation qui permettent à un être vivant de réaliser ses différentes fonctions.

oxydation

perte d’électrons. Une espèce chimique (atome, molécule, ion) qui cède un ou plusieurs électrons est un réducteur. Quand un réducteur perd des électrons, il s’oxyde.
Quand deux atomes sont liés par une liaison covalente, le même vocabulaire est d’usage :

  • dans une liaison covalente de type C-O, le carbone est à l’état oxydé.

photosynthèse

ou photoautotrophie pour le carbone peut s’écrire :

La photosynthèse nécessite du CO2, de l'eau, de la chlorophylle et de la lumière. Plus de précisions : chapitre 3.

producteurs primaires

les premiers êtres vivants du réseau trophique à produire de la matière organique, on les dit aussi autotrophes. Ce sont les végétaux chlorophylliens qui constituent le premier maillon des réseaux trophiques : ils fabriquent de la matière organique à partir de matières minérales (eau, ions, CO2) et de lumière (par photosynthèse).

producteurs secondaires 

tous les êtres vivants non chlorophylliens du réseau trophique : ils consomment la matière organique d’un autre organisme pour fabriquer leur propre matière organique. Ce sont des hétérotrophes.

protéine

molécule formée par un assemblage d’acides aminés et présentant une forme (conformation spatiale) responsable de sa fonction.

réduction

capture d’électrons. Une espèce chimique (atome, molécule, ion) qui capture un ou plusieurs électrons est un oxydant. Quand un oxydant capte des électrons, il se réduit.
Quand deux atomes sont liés par une liaison covalente, le même vocabulaire est d’usage :

  • dans une liaison covalente de type C-H, le carbone est à l’état réduit ;

réseau trophique

ensemble des relations alimentaires dans un écosystème.
source

respiration

definition 2de : réaction métabolique assurant la production énergétique des cellules en utilisant le dioxygène pour réaliser l'oxydation complète de la matière organique (glucose par exemple) en dioxyde de carbone et eau.

 

CHAPITRE 2 : L’autotrophie : incorporation du carbone.

chlorophylle

pigment vert, photoexcitable, des organismes photosynthétiques, contenu dans les chloroplastes.

chlorophylle brute

solution obtenue en broyant des feuilles de végétal chlorophyllien puis en filtrant le broyat.

chloroplaste

organite cellulaire au niveau duquel se déroule la photosynthèse dans les cellules chlorophylliennes eucaryotes.

des précisions dans le chapitre 3.

eau iodée

ou lugol : réactif de mise en évidence des sucres (glucides) réducteurs comme le glucose.

ostiole

orifice d’un stomate.

 

 

Figure 3. Stomate de feuille de bégonia. On distingue les deux cellules de garde chlorophylliennes qui délimitent l’ostiole légèrement ouvert. Le stomate est entouré dans cet exemple de trois cellules compagnes non chlorophylliennes. © Biologie et Multimedia

 

parenchyme palissadique

sous l'épiderme supérieur d’une feuille, tissu formé de plusieurs rangées de cellules allongées perpendiculairement à la surface du limbe et serrées entres elles, sans lacune.

 

source du schéma

sève brute

solution de sels minéraux, absorbée au niveau des racines par les poils absorbants, circule principalement dans le xylème, c'est-à-dire les vaisseaux du bois.

stomate

structure de petite taille présente dans l' épiderme des organes aériens des végétaux (sur la face inférieure des feuilles le plus souvent). Il permet les échanges gazeux entre la plante et l'air ambiant (dioxygène, dioxyde de carbone, vapeur d'eau...).

 

Figure 4. Structure d’une feuille d’Angiosperme. Au niveau de l'épiderme, les stomates règlent les échanges gazeux entre l'atmosphère externe et les espaces gazeux internes situés entre les cellules. © Biologie et Multimedia

tissus conducteurs


Le xylème (vaisseaux ponctués ou réticulés, annelés (ci-dessus)ou spiralés) conduit la sève brute
se sont, chez les Angiospermes (végétaux supérieurs), le xylème et le phloème.

le phloème (tubes criblés) transporte la sève élaborée.

transformations

ensemble de réactions biochimiques catalysées par des enzymes

vacuole

(du latin vaccuus, vide) organite cellulaire délimité par une simple membrane (très peu visible : on voit les chloroplastes la contourner). Elle assure la turgescence cellulaire. Elle contient de l'eau, des glucides, des ions et parfois des pigments.

 

CHAPITRE 3 : Mécanismes de la photosynthèse.

accepteur de CO2

acide pyruvique (C5P2) qui, en présence de CO2 forme de l’APG.

 

source : Wikipedia

APG

acide phosphoglycérique, 1° molécule (triose) formée lors de la photosynthèse.

ATP

molécule énergétique (Adénosine triphosphate) de la cellule qui se construit à partir de l’ADP et de phosphate inorganique.

chloroplaste

organite cellulaire au niveau duquel se déroule la photosynthèse dans les cellules chlorophylliennes eucaryotes. Il est composé de thylakoïdes superposés formant des granums (ou grana) dans le stroma.

Ultrastructure d'un chloroplaste montrant les thylakoïdes

Agrandissement montrant les thylakoïdes superposés = grana

source : Jussieu

chromatographie

méthode de séparation des constituants d’un mélange suivant leur masse moléculaire et leur solubilité dans le solvant.

Grâce à cette méthode, on observe la migration de plusieurs pigments pour la chlorophylle brute : la solution est composée de 2 types de chlorophylle (a et b) et de carotène.

source : Jussieu
pages intéressantes sur la photosynthèse !!!

cycle de Calvin
2° étape de la photosynthèse, se déroulant au niveau du stroma et consistant en l'utilisation de l’ATP et RH2 (produits au cours de la phase photochimique) pour assurer l'incorporation du dioxyde de carbone dans la matière organique et aboutir à la production de glucides.

oxydoréduction

se compose de deux demi-réactions : une oxydation et une réduction.

  • l'élément qui perd un ou des électron(s) est appelé réducteur,
  • l'élément qui gagne un ou des électron(s) est appelé oxydant.

Le réducteur s'oxyde (réaction d'oxydation), l'oxydant se réduit (réaction de réduction).

phase non photochimique

2° étape de la photosynthèse, se déroulant au niveau du stroma et consistant en l'utilisation de l’ATP et RH2 (produits au cours de la phase photochimique) pour assurer l'incorporation du dioxyde de carbone dans la matière organique et aboutir à la production de glucides : on parle de cycle de Calvin.

phase photochimique 1° étape de la photosynthèse, se déroulant au niveau des thylakoïdes et utilisant l'énergie lumineuse pour la photolyse de l'eau en parallèle avec la synthèse de molécules riches en énergie : ATP et NADH2 (utilisées au cours de la phase non photochimique).

photolyse

réaction de la photosynthèse, qui se produit dans les granums (amas de thylakoïdes) des chloroplastes. La lumière absorbée par la chlorophylle est transformée en énergie chimique qui est utilisée pour scinder l'eau en hydrogène et en oxygène.

photon

particule élementaire qui constitue le rayonnement électromagnétique, dont un exemple courant est la lumière visible.

photosynthèse

définition initiale : voir chapitre 1.

ensemble de 2 phases se déroulant dans un organite spécifique : le chloroplaste, riche en structures membranaires contenant des protéines (pigments chlorophylliens et chaînes d'oxydo-réduction).

  • La phase photochimique (au niveau des thylakoïdes) utilise l'énergie lumineuse pour la photolyse de l'eau en parallèle avec la synthèse de molécules riches en énergie : ATP et NADH2.
  • La phase non photochimique (dans le stroma), ou cycle de Calvin, permet la fixation du CO2 atmosphérique, grâce aux molécules énergétiques, formant des molécules organiques : hexoses.

Ces glucides pourront être :

  • temporairement stockés (amidon dans les amyloplastes) ;
  • utilisés sur place ;
  • exportés sous forme de saccharose mais aussi de lipides, protides, acides nucléiques...

schéma à compléter :

Rubisco

enzyme qui permet l’incorporation du CO2 aussi nommée Ribulose Bisphosphate Carboxylase-Oxygénase (ne pas retenir). Cette enzyme est contenue dans les chloroplastes des cellules végétales, plus précisement dans le stroma (lieu d’incorporation du CO2).

spectre d’absorption

graphique du pourcentage d’absorption des radiations lumineuses en fonction de la longueur d’onde.

spectre d’action

graphique du dégagement d’O2 (preuve de photosynthèse réalisée) en fonction de la longueur d’onde.

On observe ci-contre que les spectres d’absorption et d’action sont parallèles : les radiations les plus absorbées sont donc les plus efficaces pour la photosynthèse (plus d’énergie captée correspond à plus de matière organique fabriquée).

stroma

zone remplie de liquide d'un chloroplaste à l'extérieur des membranes des thylakoïdes où les réactions indépendantes de la lumière (Cycle de Calvin : fixation du carbone) de la photosynthèse se produisent.

thylakoïdes

[du grec thylakos, sac, et oides, semblable] (on peut aussi écrire : thylacoïde) : structure membranaire en forme de sac applati des chloroplastes des Eucaryotes.
L'espace extérieur est le stroma du chloroplaste.
Les chlorophylles se trouvent dans les membranes thylakoïdales.
Dans les chloroplastes des plantes vertes, les piles de thylakoïdes forment des grana.

l’ATP y est produit car on y trouve des ATP synthases. Les RH2 sont également produit dans ses thylakoïdes où l’on trouve des transporteurs d’électrons et d’hydrogènes. On a donc dans les thylakoïdes, une réaction d’oxydoréduction se déroulant à la lumière qui permet la photolyse de l’eau (dégagement d’O2) et la formation de RH2

 

CHAPITRE 4 : Devenir des molécules organiques dans le végétal chlorophyllien.

amidon

macromolécule glucidique de formule chimique (C6H10O5)n. Les composés glucidiques formés par la réduction du CO2 peuvent être temporairement stockés dans le chloroplaste sous cette forme.

On le trouve dans les organes de réserves des plantes : les graines (en particulier les céréales (maïs, froment) et les légumineuses), les racines, tubercules et rhizomes (pomme de terre, patate douce, manioc, etc.). Sur le plan industriel c'est surtout le maïs et la pomme de terre qui sont utilisés.

source
amyloplaste

organite spécialisé dans le stockage de l'amidon. Il est présent en particulier dans les cellules des organes de réserves, comme les tubercules (tiges souterraines hypertrophiées) de pomme de terre.

 

ci-contre Grains d'amidon dans des cellules de pomme de terre. Les grains apparaissent en bleu car la préparation a été colorée avec de l'eau iodée ou lugol (qui colore l'amidon en bleu).

source
foliaire

adj - relatif aux feuilles

hydrolyse

décomposition d'une substance par l'eau. Par exemple, l'hydrolyse du saccharose donne du glucose et du fructose.
pérenne se dit des parties d'une plante qui résistent plusieurs années, le plus souvent des racines.
phloème

tissu ("vaisseaux") conduisant la sève élaborée dans un végétal.

source

dans le bas de la photographie ci-dessus, on voit des tubes du phloème.

saccharose

sucre simple (C12H22O11) formé par la condensation d'une molécule de glucose et d'une molécule de fructose. Il est appelé communément « le » sucre et est produit à partir de la canne à sucre et de la betterave.

 

source : Wikipedia

sève élaborée

solution contenant des substances organiques solubles, principalement des acides aminés et des sucres. Provient essentiellement des feuilles, siège de la photosynthèse, et circule principalement dans le phloème. Les échanges se font aussi des feuilles vers les organes de réserves, fruits, graines, tubercules, ou à l'inverse en période de croissance, des organes de réserves vers les tiges en formation.

Elle est parfois prélevée par l'homme qui en tire des produits sucrés, comme le sirop d'érable, la sève de bouleau, la sève du palmier à sucre (qui fournit le vin de palme)...

stockage mise en réserve des matières organiques dans des graines ; des organes de réserve (racines tubérisées, tubercules, rhizomes, feuilles en écailles des bulbes) ; des parties pérennes de la plante ; la paroi cellulosique et bois.
tubercule
organe de réserve, généralement souterrain, qui assure la survie des plantes pendant la mauvaise saison et souvent leur multiplication par voie végétative. Ces organes sont renflés par l'accumulation de substances de réserve. On dit qu'ils sont tubérisés.

Le mot « tubercule » est masculin; il vient du latin tuberculum, petite bosse.

Les organes transformés en tubercules peuvent être :

  • la racine : carotte, patate douce... ;
  • le rhizome : pomme de terre, crsne du japon...;
  • la base de la tige (hypocotyle) : chou-rave, céleri-rave...;
  • l'ensemble racine + hypocotyle : betterave, radis...

Les substances de réserves accumulées dans les tubercules sont le plus souvent des glucides :

  • amidon, cas le plus général : pomme de terre, igname...
  • saccharose : betterave sucrière.

 

CHAPITRE 5 : L’ATP, une molécule indispensable à la vie cellulaire.

actine

protéine importante pour l'architecture et les mouvements cellulaires.

Elle est présente dans toutes les cellules du corps et spécialement dans les cellules musculaires. Molécule sur laquelle se fixent les "têtes" des molécules de myosine au cours de la contraction musculaire.

voir l'animation sur le site de Rennes

ADP

sigle signifiant Adénosine diphosphate, intermédiaire dans la respiration cellulaire, permettant, par "accrochage" d'un groupement phosphate, de former de l'ATP.

aérobiose

vie en présence d'air (avec O2).

anaérobiose

vie en absence d'air (sans O2).

crêtes mitochondriales

replis (ou invaginations) de la membrane interne des mitochondries au niveau desquelles on trouve des enzymes de la chaîne respiratoire et l'ATP synthase.

Elles augmentent la surface de la membrane et donc de capacité de phosphorylation oxydative. Grâce a cette caractéristique on peut déduire que si une mitochondrie possède beaucoup de crêtes c'est que la cellule à besoin d'une grande quantité d'énergie et donc elle pourra produire plus d'ATP (cellule en activité).

cycle de Krebs

suite de huit réactions enzymatiques qui se déroulent dans la mitochondrie. On peut le décomposer schématiquement en trois étapes :

- étape 1 : préparation aux décarboxylations de la molécule à six carbones
 
- étape 2 : réactions de décarboxylations
- étape 3 : régénération de l'oxaloacétate qui acceptera à nouveau un acétyl-CoA.

 

 

source : Jussieu - voir aussi l'animation

cyclose

mouvement des chloroplastes dans la cellule végétale qui est du a un courant cytoplasmique. Ce mouvement s’arrête quand on bloque la formation d’ATP.

décarboxylations oxydatives

ensemble de réactions chimiques nécessitant des enzymes qui catalysent la perte de CO2 (décarboxylation) et des réactions d'oxydo-réduction. Ex : transformation du pyruvate associée à l'oxydation d'accepteurs (formation de RH2), avec utilisation d'ATP.

endosymbiote

fusion d'au moins deux êtres vivants d'espèces différentes, le symbiote vivant ici dans l'espace intracellulaire de son hôte (associations à bénéfice mutuel et de type obligatoire).

La mitochondrie est considérée comme une bactérie endosymbiotique devenue constituant (organite) de la cellule hôte.

enzyme

ou biocatalyseur. Protéine qui catalyse une réaction chimique précise, produite par un être vivant. Elle est détruite par la chaleur. Elle forme avec le substrat un complexe E-S dont dépend sa double spécificité.

éthanol

alcool produit par la fermentation alcoolique.

fermentation

réactions biochimiques généralement anaérobies consistant à libérer un peu d'énergie à partir de glucose. Elle se distingue, par son faible rendement énergétique, de la respiration cellulaire, qui nécessite, elle, du dioxygène (milieu aérobie). Les électrons sont transférés à des composés des voies metaboliques, tels que le pyruvate entrainant la formation d'acide lactique (ou lactate) ou d'éthanol suivant les organismes et les conditions de culture.

glycogène

polymère du glucose de formule chimique (C6H10O5)n utilisé par les animaux pour stocker de l'énergie comme l'amidon chez les végétaux.

Rappels 1°S : Le foie réalise la glycogénolyse (hydrolyse du glycogène) pour « reformer » du glucose à partir de ses réserves de glycogène. Si celles-ci viennent à s'épuiser (au bout de 12 heures de jeûne chez l'humain), le foie utilise alors des protéines ou du lactate (issus des muscles, entre autres) pour reformer du glucose, par néoglucogénèse. On trouve du glycogène également dans les muscles où il est stocké puis dégradé en glucose lors d'efforts musculaires importants. Contrairement au cas du foie, le glucose ainsi produit par la cellule musculaire ne peut être utilisé que par la cellule elle-même.

glycolyse

consommation de sucres produisant de l'énergie : ensemble de réactions chimiques qui se déroulent dans le hyaloplasme de la cellule. A partir du glucose, production du pyruvate qui sera par la suite soit consommé par le cycle de Krebs (après passage dans une mitochondrie) en aérobiose, soit par fermentation en anaérobiose, où il deviendra du lactate (ou acide lactique).

C'est un mécanisme de régénération de l'ATP qui se déroule en anaérobiose.

Bilan : Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ -----> 2 pyruvate + 2 ATP + 2 H2O + 2 NADH

voir l'animation de l'INRP

hyaloplasme

liquide dans lequel baignent les organites cytoplasmiques. Il est limité par la membrane plasmique et l'enveloppe nucléaire et ne contient que des substances solubles (dont des protéines, enzymes et de l'ARN).

lactate 

un des produits clé de la production d'énergie dans les muscles. La glycolyse peut être décomposée en deux grandes étapes, la première, est la partie cytoplasmique du processus, qui n'a pas besoin d'oxygène, la seconde est la partie mitochondriale, où l'oxygène est nécessaire. Si l'apport en oxygène est supérieur à la consommation de sucre, alors la totalité de l'acide lactique produit est immédiatement consommé dans la partie mitochondriale. Si la consommation de sucre devient supérieure à l'apport en oxygène (efforts intenses) alors une partie de l'acide produit en première partie de processus s'accumule dans la cellule, puis passe la membrane cellulaire pour se retrouver dans la circulation sanguine.

matrice

intérieur de la mitochondrie dans laquelle se déroule le cycle de Krebs.

mitochondrie
organite intra-cellulaire d'une taille de l'ordre du micromètre (µm). Lieu dans lequel l'énergie fournie par les molécules organiques est récupérée puis stockée sous forme d'ATP, la source principale d'énergie pour la cellule, par le processus de phosphorylation oxydative.

Schéma descriptif de la structure mitochondriale :
1 : membrane interne.
2 : membrane externe.
3 : espace inter-membranaire.
4 : matrice.

source : Wikipedia

myofibrille

structure cylindrique contractile formée de filaments, ou myofilaments (actine et myosine), constituant les fibres musculaires.

myosine

protéine qui joue un rôle fondamental dans les mécanismes de la contraction musculaire. Elle est composée de deux chaînes lourdes de 2000 acides aminés. Celles-ci sont surenroulées ce qui confère à la molécule la forme rigide d'un bâtonnet de 180 µm. Aux extrémités des chaînes lourdes sont associées deux chaînes légères de 190 acides aminés, constituant la tête de la protéine, capable de s'accrocher aux molécules d'actine.

pyruvate

produit final des voies de dégradation du glucose. Il est le substrat de la fermentation en condition anaérobie, et du cycle de Krebs en condition aérobie.

sarcomère

unité de base des myofibrilles des muscles striés constituée de plusieurs protéines :

  • les filaments épais sont formés de myosine.
  • les filaments fins sont formés d'actine.

La fibre musculaire d'un biceps peut contenir plus de 100 000 sarcomères.

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Thème 2 - Du passé géologique à l’évolution future de la planète (7 semaines)

 

 

Thème 3 - Des débuts de la génétique aux enjeux actuels des biotechnologies (10 semaines)