INTRODUCTION:

LES CONCEPTS FONDAMENTAUX DE LA BIOLOGIE

Exercice

Référence : Campbell Neil A., Biologie,

Tâches : Lire le Chapitre 1 en se limitant aux aspects soulevés par cet exercice.

Auto-évaluation : répondre aux questions de la page 19, section auto-évaluation, sauf # 5, 7 et 9.

Un corrigé de l’auto-évaluation est disponible en appendice à la fin du volume

Contenu du cours

Définition de la biologie Caractéristiques de la vie Hiérarchie de l'organisation biologique La cellule, unité fondamentale de la vie

L'information génétique Corrélation entre la structure et la fonction Interactions entre le vivant et son milieu Unité dans la diversité La méthode scientifique

1. Qu'est-ce que la biologie ?

C’est la science qui étudie la vie en général. Dérivé du grec Bios , qui signifie vie et logos, qui signifie, discours, étude.

2. Les caractéristiques de la vie.

a) Est vivant (vrai ou faux ?) Justifiez selon vous:

i) un ballon, : on le voit souvent en mouvement

Faux, réalisez ici que, bien que nombre de formes vivantes soient dotées de mouvement, ce n’est pas un critère suffisant pour qualifier une entité de vivant

ii) l’uranium il se transforme en plomb avec le temps, émettant de l’énergie

Faux. L’utilisation de l’énergie à des fins du maintien de l’organisation est une caractéristique du vivant, mais émettre de l’énergie de quelque nature que ce soit est d’abord un phénomène physique.

iii) un crystal de glace (glaçon), qui grossit à mesure que l’eau gèle.

Faux, une structure complexe n’est pas exclusive aux vivants. On la retrouve de l’atome aux galaxies, en passant par les cristaux, dans cet exemple.

iv) Une roche, qui se divise en deux sous la pression de la glace l’hiver.

Faux. Ne pas confondre fragmentation avec la caractéristique de reproduction typique au vivant.

v) Un corail dont la masse constitue une barrière année après année.

vi) Vrai. Bien qu’en apparence, les barrières de coraux se présentent comme des formations rocheuses, elles sont une formation dynamique dont la structure présente une organisation. Les récifs coralliens sont parmi les rares formations naturelles a ne pas avoir été créées par le vent, la pluie ou les autres forces de la nature mais bien par des polypes (animaux invertébrés – embranchement des Cœlentérés- formés d ‘un tube dont une extrémité porte une bouche entourée de tentacules).

Pour curieux seulement : http://users.swing.be/tsunami/recif.htm#Biologie

b) Nommez quelques caractéristiques ou propriétés des êtres vivants.(Voir fig. 1.3)

Rép. : -le maintien d’une organisation 

-l’ordre (c’est-à-dire l’organisation complexe),

-l’homéostasie : a. un état d’équilibre relatif du vivant

b. la capacité de maintenir le milieu interne dans les

limites compatibles avec la vie ;

-la reproduction ;

-la croissance et le développement ;

-l’utilisation de l’énergie (dans un ensemble de réactions appelées métabolisme) ;

-la réponse aux facteurs de l’environnement (l’excitabilité selon d’autres auteurs)

-l’évolution et l’adaptation.

c) Selon vous si on devait retenir une de ces caractéristiques qui traduit le besoin fondamental du vivant, laquelle choisiriez-vous ?

Rép. : le maintien de l’organisation (ordre et homéostasie ) laquelle justifie le besoin d’énergie de tout vivant.

d) Selon vous pourquoi meure-t-on ?

On peut considérer les caractéristiques du vivant globalement sous l’angle des deux instincts majeurs de tout vivant :

L’instinct de conservation : centré sur le maintien de l’individu.

L’instinct de reproduction : centré sur le maintien de l’espèce, justement parce que l’individu ne peut maintenir indéfiniment cette organisation, La mort de l’individu montre que la loi universelle de l’entropie (tout tend vers le désordre) l’emporte ultimement sur l’organisation du vivant.

3. Hiérarchie de l'organisation biologique et Émergence

a) Ressortir et classez hiérarchiquement 13 niveaux d'organisation biologique où se manifeste cet ordre.

Rép. : À la page 3 et 4 de Campbell, les niveaux apparaissent clairement dans l’ordre, en italique, dans le texte.

Pour curieux seulement :

En ligne : de l’Académie d’Orléans-Tours, SVT (sciences de la vie et de la terre)

http://www.ac-orleans-tours.fr/svt/theme3/pcdefault.htm

b) Selon vous, à quel niveau appartiendrait

une protéine : molécule

une bactérie : organisme

un cœur : un organe

un étang : un écosystème

tous les chevreuils de l’île Anticosti : une communauté

la toundra : un biome

c) Définir l’émergence (p.4) ?

Rép. : C’est l’apparition à un niveau d’organisation donné, de propriétés nouvelles qui n’existaient pas au niveau précédent. De là l’expression : le tout est plus grand que la somme de ses parties.

4. La cellule, unité fondamentale de la vie.

a) Quel est le plus bas niveau d’organisation capable d'effectuer toutes les activités de la vie (p.7) ? La cellule

a) Il existe deux types de cellules : les eucaryotes et les procaryotes. Comparez en 1 tableau ces deux types de cellules (dont 2 caractéristiques communes et pour 5 autres critères (ex : noyau, complexité ; organites ; position du matériel génétique…)(VOIR AUSSI p. 122)

Critère de comparaison		Cellule procaryote	Cellule eucaryote
1	ex: organismes représentants	Chez les bactéries	ex: Chez tous les autres êtres vivants
2	Règne représentant	Chez les Monères seulement	Autres règnes (protistes, mycètes, végétal, animales 4 autres règnes: ...
3	Organisation cellulaire interne	Peu d'organites (simple)	Nombreux organites (plus complexe)
4	Organisation celllulaire interne:	ADN libre dans le cytoplasme, pas de noyau véritable	ADN dans un noyau véritable
5	Organisation cellulaire: la surface cellulaire	Jamais de paroi cellulaire	Paroi cellulaire rigide chez les végétaux
Critère de comparaison		Cellule procaryote	Cellule eucaryote
1	ex: organismes représentants	Chez les bactéries	ex: Chez tous les autres êtres vivants
2
3
4
5

5. L'information génétique (p. 7-8)

a) Pour effectuer toutes les activités de la vie, les cellules ont besoin d'instructions. Quelle est la molécule utilisée pour stocker l'information génétique ? (nom au complet)

ADN : acide désoxyribonucléique

6. Corrélation entre la structure et la fonction (p.8)

Ressortez certaines caractéristiques de la plume de l’oiseau qui démontrent bien la corrélation entre la structure et la fonction.

Rép. :en bref : la plume est légère, présente une grande surface pour battre l’air, possède des structures pour tenir liées les barbules, et sont imperméables. Le tout en harmonie avec les exigences de leur fonction : le vol

7. La méthode scientifique : approche hypothético-déductive (p.11-16)

a) Vous venez de voir les principaux concepts utilisés en biologie. Pour étudier leurs manifestations et leurs conséquences, les biologistes utilisent comme plusieurs autres sciences, la méthode scientifique.

b) Définissez l’approche hypothético-déductive au moyen des deux termes de cette expression.(p.12 et 14)

L’approche fait référence à l’hypothèse, une proposition en vue d’expliquer un phénomène, et à déduction, opposée à l,inductio. Alors que l’induction part d’observations spécifiques pour arriver à une conclusion générale, la déduction va du général au particulier. À partir de prémisses générales, nous extrapolons les résultats spécifiques qui devraient être obtenus si l’hypothèse est vraie.

c) Formulez une hypothèse au moyen de la formulation : Si… et que…alors.

Exemple : hypothèse à formuler pour vérifier que le scorbut provient du manque de vitamine C, sur un modèle animal comme le rat.

Rép. : Si le manque (ou carence) de vitamine C provoque le scorbut chez le rat, et que l’on soumet des rats à un régime carencé en vitamine C, alors on devrait observer l’apparition du scorbut chez ces rats.

Vous pensez que le bruit des discothèques peut provoquer une certaine surdité chez l’humain. :

Rép. : Si des bruits de forte intensité comme ceux d’une discothèque entraînent une perte d’audition, et que des individus fréquentent régulièrement de telles discothèques, alors on devrait observer une perte d’audition chez ces individus.

Vous pensez que le purin de porc est relié à la quantité d’algues vertes des cours d’eau.

Rép. : Si l’épandage intensif du purin de porc sur les terres agricoles explique la prolifération des algues, et que des cours d’eau drainent des terres soumises à de tels épandages, alors on devrait observer une prolifération d’algues vertes dans ces cours d’eau.

d) Quelles sont  les 5 caractéristiques d’une hypothèse.

e) Rép. : Voir Campbell p. 16, clairement énoncé