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Thème 1 de spécialité - Energie et cellule vivante

Partie du programme

La Terre dans l'Univers, la vie et l'évolution de la vie

 

Acquis

  • Collège : Notions diverses en relation avec la respiration, la photosynthèse et la fermentation
  • Physique – Chimie : Bases de l’oxydoréduction

Partie Photosynthèse :

  • 2nde      : Thème 2 – Le soleil : une source d’énergie essentielle
  • 1ere S   : Thème 2B – Nourrir l’humanité
  • TS : Thème 1-A-5 Relations entre organisation et mode de vie, résultat de l'évolution : l'exemple de la vie fixée chez les plantes

Partie Respiration :

  • 2nde      : Thème 1 – Nature du vivant : le métabolisme
  • 2nde     : Thème 3 – Modifications physiologiques à l’effort : la respiration
  • Parties fermentation et mouvement
  • 2nde     : Thème 3 – Pratiquer une activité physique en préservant sa santé
  • TS : Thème 3- B1 Neurone et fibre musculaire

 

Durée

10 à 12 semaines

 

Deux exemples de progression :

Chapitre 1 - la production de matière organique par le végétal chlorophyllien

Séance 1 et 2

I. L’absorption de l’énergie lumineuse par le chloroplaste

Pistes d’activités :

  • Ultrastructure du chloroplaste : schéma à partir d’une électronographie
  • Spectre d’absorption + spectre d’action à étudier en documents
  • Protocole ExAO sur les radiations efficaces pour la photosynthèse
  • Fluorescence rouge de la chlorophylle à mettre en évidence.

Séance 3

Expérience de Gaffron

L’énergie lumineuse absorbée permet-elle directement la synthèse de matière organique ?

II. La conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique

Activité : Comprendre un protocole et exploiter un enregistrement Exao (réaction de Hill) pour préciser les conditions nécessaires au dégagement d’O2 par les chloroplastes.

Séance 4

Comment les intermédiaires énergétiques RH2 et ATP vont-ils être utilisés pour fixer le Carbone ?

III. L’incorporation du CO2 dans la matière organique

Activité : mettre en relation des informations pour expliquer les conditions de l’incorporation du CO2 pour la synthèse des glucides.

Schéma bilan simplifié de la photosynthèse:

Séance 5

Devoir surveillé + Introduction au prochain chapitre

Chapitre 1 - La photosynthèse, utilisation de l’énergie lumineuse par les cellules

Séance 1

I. Une réaction d’échange de matière et d’énergie

A. Des échanges au niveau des cellules

Schéma rappel de la réaction de photosynthèse

B. Des échange au sein de la cellule

Micrographie électronique, photographie d’une cellule végétale – schéma  des différents organites… Où se fait la photosynthèse dans la cellule végétale ?

Activité : Mettre en œuvre une démarche scientifique pour identifier le compartiment cellulaire qui réalise la photosynthèse dans les cellules d’Elodée.

Séance 2

Illustration : Les biopiles ou lampes à fruits… Les oxydoréductions interviennent dans le vivant…

II. Une réaction d’oxydoréduction en deux étapes

A. La phase photochimique

1. Mise en évidence

Séance 3

Activité : Réaliser une expérience  pour comprendre les modalités de la première étape de la photosynthèse. (Robert Hill en 1937)

2. Généralisation

Séance 4

Comment les composés réduits et l’ATP interviennent-il dans la formation du glucose ?

B. La phase chimique

Séance 5

Activité : Préparation de l’épreuve du baccalauréat :
Exemple de sujet II2 expliquer les résultats de Gaffron

Schéma bilan

Devoir surveillé + Introduction au prochain chapitre

 

Chapitre 2 - La respiration, utilisation de l’énergie chimique par les cellules

Séance 6

I.  L’utilisation du glucose comme source d’énergie : la glycolyse

A. Mise en évidence

Activité : Mise en évidence de l’oxydation du glucose par des levures.

B. Généralisation

Utilisation des résultats de la réaction de Hill en absence de lumière et avec accepteur d’électron.

Séance 7

II. Modalités de la réaction

A. Des échanges au niveau des cellules

Schéma : rappel de la réaction de respiration

B. Des échange au sein de la cellule

1. L’oxydation des produits de la glycolyse

Micrographie électronique, photographie d’une cellule animale – schéma  des différents organites…
Où se fait la respiration dans la cellule  ?

a. Mise en évidence

Activité : Appliquer la démarche expérimentale pour éprouver l’hypothèse suivante : La mitochondrie utilise des  molécules dérivées du pyruvate en les oxydant avec l’O2.

b. Généralisation

Le cycle de Krebs simplifié

2. La chaine respiratoire

Etude de documents

 

Chapitre 3 - La fermentation, utilisation de l’énergie chimique sans O2

Repartir de l’écosystème : comment dans les environnements anoxiques (mare, boues, agrégats de sols, intestins…) les cellules obtiennent-elles leur énergie ?

Séances 8 et 9

I. Etude expérimentale de la fermentation alcoolique

Activité : Appliquer la démarche expérimentale pour comparer la croissance de levures en conditions aérobies et  anaérobies

  • Suivi de la croissance de deux cultures de levures au bain marie avec et sans O2par spectrophotométrie sur 1heures.
  • Réalisation en parallèle d’une gamme étalon de différentes dilutions de la culture initiale pour mesurer la quantité de levures présentes.

II. Quantification énergétique et diversité des fermentations

→ Partir des résultats du TP précédent, calcul du temps de génération.

Etude des réactions de la fermentation alcoolique et lactique

 

Chapitre 4 - Mobilisation de l’énergie obtenue par les cellules, exemple du mouvement

Séance 10

I. Rôle de l’ATP dans le mouvement

A. Mise en évidence

Activité : Mise en évidence du rôle de l’ATP pour  un mouvement cellulaire : la cyclose.

B. Généralisation

Séance 11

II. La contraction des fibres musculaires

Schéma simplifié : Actine/myosine puis Schéma  Bilan général du thème 1

Séance 12

Devoir surveillé et ouverture sur les métiers

 



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