Importance de la photosynthèse à l’échelle de la planète
Bilan notionnel
Bilan de compétences

Bilan notionnel


Autres documents proposés


Bilan de compétences

  • Savoir utiliser un dispositif ExAO pour mettre en évidence les gaz mis en jeu lors de la photosynthèse.
  • Savoir exprimer dans un langage mathématique et scientifique correct, les variations de concentration en dioxygène et dioxyde de carbone d’un milieu dans lequel baignent des cellules végétales, en fonction du temps.
  • Savoir interpréter un enregistrement obtenu par ExAO des variations de concentration en dioxygène et dioxyde de carbone d’un milieu dans lequel baignent des cellules végétales, en fonction des conditions d’éclairement.
  • Savoir expliquer l’origine de la biomasse végétale d’un écosystème.
  • Savoir expliquer l’origine de la biomasse animale d’un écosystème.
  • Savoir expliquer le rôle des décomposeurs d’un écosystème.
  • Savoir argumenter l’idée d’un “transfert de matière” entre les niveaux trophiques (phytophages, zoophages) d’un écosystème.
  • Savoir argumenter l’idée d’un “flux” d’énergie entre entre les niveaux trophiques (phytophages, zoophages) d’un écosystème.
  • Savoir argumenter l’idée que l’énergie que les animaux tirent de la respiration est indirectement “issue” de l’énergie solaire.

La nature du vivant :: Évaluation notée (Devoir)

Lycée « Saint Martin »
49100 ANGERS

SVT
Devoir surveillé

Classe : Seconde

:: La nature du vivant ::

1 – Restituer des connaissances (10 points)

La cellule est l’unité structurale des quatre grandes catégories d’organismes vivants.
Chaque cellule est le siège d’un métabolisme.

Refaites sur une page entière de votre copie (orientée ‘paysage’), en ajoutant le nombre de colonnes nécessaires et en le complétant, le tableau à double entrée qui suit :

x4M6G5chAttention ! La lisibilité (propreté) du tableau et l’orthographe seront pris en compte dans la note finale

Il est vivement conseillé de préparer sa réponse au brouillon.

Constitution chimique de la matière vivante :: Évaluation

SUJETS

1)- Restitution de connaissances

Indiquez de quoi est constituée la matière vivante (donnez au moins trois exemples de molécules) [3 points]

2)- Application de connaissances

QCM – Pour chaque item, cochez la réponse qui vous semble correcte parmi les quatre propositions. [2 points]

Version 1

Item A – Après une semaine passée dans une étuve à 40°c, un échantillon de salade verte qui pesait initialement 100g, ne pèse plus que 13g. On brûle ces 13g, et il ne reste que 0,8g de « cendres » constituées des éléments chimiques suivants : N, S, O, Na, Ca, Mg, Fe, Cl.

D’après les informations données ci-avant, le pourcentage de molécules organiques dans la salade est :

Item B – Parmi les molécules qui suivent quelle est celle qui n’est pas une molécule organique.

  • ⬜ 13,8%
  • ⬜ 12,2%
  • ⬜ 86,2%
  • ⬜ 87,8%
  • ⬜ la thymine C5H6N2O2
  • ⬜ l’olivine (Mg,Fe)2[SiO4]
  • ⬜ l’héparine C12H19NO20S3
  • ⬜ la leucine C6H13NO2

Version 2

Item A – Après une semaine passée dans une étuve à 40°c, un échantillon de salade verte qui pesait initialement 100g, ne pèse plus que 12g. On brûle ces 12g, et il ne reste que 0,5g de « cendres » constituées des éléments chimiques suivants : N, S, O, Na, Ca, Mg, Fe, Cl.

D’après les informations données ci-avant, le pourcentage de molécules organiques dans la salade est :

Item B – Parmi les molécules qui suivent quelle est celle qui est une molécule organique.

  • ⬜ 11,5%
  • ⬜ 12,5%
  • ⬜ 88,5%
  • ⬜ 87,5%
  • l’aragonite CaCO3
  • ⬜ l’olivine (Mg,Fe)2[SiO4]
  • la kaolinite Al2Si2O5(OH)4
  • la thymine C5H6N2O2

3)- Pratiquer un raisonnement expérimental – Concevoir un protocole pour apporter une réponse à un questionnement.

Examiner le croquis ci-contre. On a placé un bulbe d’oignon au niveau du col d’un erlenmeyer rempli d’eau. Les racines de l’oignon trempent dans l’eau. Huit jours plus tard on constate que le niveau de l’eau dans l’erlenmeyer a baissé.

On cherche à savoir ce qu’est devenue l’eau qui a « disparu » dans l’erlenmeyer, au bout de 8 jours.

On écarte l’hypothèse d’une « fuite par évaporation » dans la mesure où l’on a utilisé un mastic étanche entre les bords du col de l’erlenmeyer et le bulbe d’oignon.

M. GRUYONT émet l’hypothèse selon laquelle le bulbe d’oignon a absorbé l’eau par ses racines et a conservé ensuite la totalité de cette eau.

Mme BRAPEND émet l’hypothèse selon laquelle le bulbe d’oignon a absorbé l’eau par ses racines, puis l’eau est montée jusqu’aux feuilles et s’est totalement évaporée dans l’air en sortant des feuilles.

Pour l’une de ces deux hypothèses seulement, proposer un complément au protocole expérimental ci-contre permettant de savoir si cette hypothèse est correcte ou non.

Pour cela on dispose d’une balance de précision.

Attention ! Il ne s’agit pas de donner son avis sur l’hypothèse, de dire si elle est vraie ou non, à partir de « résultats inventés » !

exercice_document

CORRIGÉ

1)- Indiquez de quoi est constituée la matière vivante (donnez au moins trois exemples de molécules) [3 points]

La matière vivante est constituée des mêmes éléments chimiques que la matière inerte mais dans des proportions différentes.

En particulier la matière vivante comporte davantage de carbone (C), d’hydrogène (H) et d’azote (N) que la matière inerte.

La matière vivante est un mélange hétérogène de molécules : elles est constituées de molécules organiques et de molécules minérales.

Les molécules organiques sont propres à la matière vivante. Il en existe quatre catégories : les glucides (ex : glucose), les protides, les lipides et les acides nucléiques (ADN).*

L’eau est la principale molécule minérale constitutive de la matière vivante (entre 60 et 70 % de la masse).

Vocabulaire scientifique

  • matière
  • molécule
  • éléments chimiques

Erreurs scientifiques rencontrées dans les copies :

  • confusion entre “éléments chimiques” et “molécules”
  • confusion entre “molécule” et “matière”

2)- QCM – Pour chaque item, cochez la réponse qui vous semble correcte parmi les quatre propositions. [2 points]

Item A

Masse totale de la salade verte =  masse des molécules organiques + masse des molécules minérales.
D’où :
masse des molécules organiques = Masse totale de la salade verte – masse des molécules minérales.

D’après le protocole suivi :

  • le passage à l’étuve, retire l’eau de la salade. Donc masse d’eau = masse de la salade fraîche (100g)  – masse de la salade “sèche” (13 ou 12 g). Or l’eau est une molécule minérale.
  • la combustion de la salade “sèche” donne des “cendres” constitués d’éléments chimiques qui ne sont pas ceux des molécules organiques (C, H). Les “cendres” sont donc des molécules minérales. Leur masse (0,8 ou 0,5 g) s’ajoute à celle de l’eau.

Donc :

masse des molécules organiques = 100 g – (.87 + 0,8) g = 12,2 g
ou
masse des molécules organiques = 100 g – (.88 + 0,5) g = 11,5 g

Item B – Parmi les molécules qui suivent quelle est celle qui n’est pas une molécule organique. Réponse attendue : l’olivine (Mg,Fe)2[SiO4] ou
Item B – Parmi les molécules qui suivent quelle est celle qui est une molécule organique. Réponse attendue : la thymine C5H6N2O2


3)- Pratiquer un raisonnement expérimental. Concevoir un protocole pour apporter une réponse à un questionnement. [5 points]

Critères d’évaluation

Le protocole proposé comporte :

  1.  une 1ere étape :
    1. de mesure d’une masse initiale.
      La valeur de la mesure en g sera (notée et) affectée à une variable (ex Mi) ;
    2. de mise en place du dispositif.
  2. une 2eme étape : un temps d’attente de 8 jours.
  3. une 3eme étape de mesure d’une masse finale. La valeur de la mesure en g sera (notée et) affectée à une variable (ex Mf).
  4. une 4eme étape d’exploitation des résultats : mise en relation (comparaison) de Mi et Mf  en vue d’éprouver l’hypothèse choisie (Si Mi = Mf, alors l’hypothèse est ….)

Exemple. Pour mettre à l’épreuve l’hypothèse de M. GRUYONT (le bulbe d’oignon a absorbé l’eau par ses racines et a conservé ensuite la totalité de cette eau).

 

  • 1ere étape :
    1. Mise en place du dispositif : remplir l’erlenmeyer d’eau, placer le bulbe d’oignon au niveau du col de l’erlenmeyer en veillant à ce que les racines trempent dans l’eau. Mettre un mastic étanche entre le bulbe et le col du récipient pour empêcher les fuites par évaporation.
    2. Mesure de la masse initiale du dispositif complet (erlenmeyer, bulbe d’oignon, eau, mastic) avec la balance de précision. La valeur de la mesure en g sera affectée à la variable Mi .
  • une 2eme étape : Attente de 8 jours.
  • une 3eme étape : mesure de la masse finale du dispositif. La valeur de la mesure en g sera affectée à la variable Mf .
  • une 4eme étapae : exploitation des résultats. Si Mi = Mf, (conservation de la masse du système) alors l’hypothèse est M. GRUYONT est validée. Le bulbe d’oignon a absorbé l’eau par ses racines et a conservé ensuite la totalité de cette eau. Il n’y a ni perte, ni gain de masse.

Exemple. Pour mettre à l’épreuve l’hypothèse de Mme BRAPEND (le bulbe d’oignon a absorbé l’eau par ses racines, puis l’eau est montée jusqu’aux feuilles et s’est totalement évaporée dans l’air en sortant des feuilles).

  • 1ere étape :
    1. Mesure de la masse initiale du bulbe d’oignon avec la balance de précision. La valeur de la mesure en g sera affectée à la variable Mi .
    2. Mise en place du dispositif : remplir l’erlenmeyer d’eau, placer le bulbe d’oignon au niveau du col de l’erlenmeyer en veillant à ce que les racines trempent dans l’eau. Mettre un mastic étanche entre le bulbe et le col du récipient pour empêcher les fuites par évaporation.
  • une 2eme étape : Attente de 8 jours.
  • une 3eme étape : mesure de la masse finale du bulbe d’oignon. La valeur de la mesure en g sera affectée à la variable Mf .
  • une 4eme étape : exploitation des résultats. Si Mi = Mf, (conservation de la masse du bulbe d’oignon) alors l’hypothèse est Mme BRAPEND est validée. Le bulbe d’oignon a absorbé l’eau par ses racines puis l’eau est montée jusqu’aux feuilles et s’est totalement évaporée dans l’air en sortant des feuilles. Il n’y a ni perte, ni gain de masse.

 

D.4.3 – Les molécules de la matière vivante Exercice 3

Compétence à développer : Pratiquer un raisonnement scientifique – Exploiter des informations obtenues à partir d’une application de visualisation de modèles moléculaires (Rastop).

Problème général à résoudre :
Qu’est-ce qui caractérise la matière vivante ?
Qu’est-ce qui la distingue de la matière inerte ?

Hypothèse – La matière vivante est constituée de molécules qui lui sont propres.

Ce que l’on sait :

  • la matière inerte et la matière vivante sont des mélanges hétérogènes de molécules.
  • il existe deux catégories de molécules : les molécules minérales et les molécules organiques ;
  • la proportion de H, C et N est plus importante dans la matière vivante que dans la matière inerte.
Questionnement :

  • La matière inerte et la matière vivante sont-elles constituées de molécules minérales ET de molécules organiques ?
  • Si oui, existe-t-il une différence de proportions ?
  • Si non, quelle catégorie de molécules est propre à la matière inerte ? Propre à la matière vivante ?

Protocole :

  1. Recherche d’informations.
    Pour chacun des exemples de molécules qui suivent, consulter une visualisation d’un modèle moléculaire à l’aide du logiciel Rastop (1).
    Noter les éléments chimiques présents.

    1. Molécules de la matière inerte
      1. ammoniac
      2. olivine
    2. Molécules de la matière vivante
      1. oléine (acide oléique)
      2. méthionine
    3. Molécules minérales
      1. quartz
      2. albite
    4. Molécules organiques
      1. glucose
      2. chlorophylle
  2. Caractéristiques d’une molécule organique.
    Comparer les éléments chimiques entrant dans la constitution des molécules organiques et des molécules minérales : quels sont ceux que l’on trouve “ensemble” toujours dans une molécule organique ?
  3. Constitution de la matière vivante.
    1. Indiquer à quelle(s) catégorie de molécules appartiennent les deux exemples de molécules de la matière inerte.
    2. Indiquer à quelle(s) catégorie de molécules appartiennent les deux exemples de molécules de la matière vivante.
    3. BILAN : compléter le tableau qui suit.
matière inerte matière vivante
molécule minérale
molécule organique

 

D.4.2 – Les molécules de la matière vivante Exercice 2

Compétence à développer : Pratiquer un raisonnement scientifique – Exploiter des informations obtenues à partir d’une application de visualisation de modèles moléculaires (en ligne)

Problème général à résoudre :
Qu’est-ce qui caractérise la matière vivante ?
Qu’est-ce qui la distingue de la matière inerte ?

Hypothèse – La matière vivante est constituée de molécules qui lui sont propres.

Ce que l’on sait :

  • la matière inerte et la matière vivante sont des mélanges hétérogènes de molécules.
  • il existe deux catégories de molécules : les molécules minérales et les molécules organiques ;
  • la proportion de H, C et N est plus importante dans la matière vivante que dans la matière inerte.
Questionnement :

  • La matière inerte et la matière vivante sont-elles constituées de molécules minérales ET de molécules organiques ?
  • Si oui, existe-t-il une différence de proportions ?
  • Si non, quelle catégorie de molécules est propre à la matière inerte ? Propre à la matière vivante ?

Protocole :

  1. Recherche d’informations
    Pour chacun des exemples de molécules qui suivent, effectuer une recherche sur l’internet de la formule brute de la molécule.
    Noter cette formule brute.

    1. Molécules de la matière inerte
      1. ammoniac
      2. olivine
    2. Molécules de la matière vivante
      1. chlorure de sodium
      2. méthionine
    3. molécules minérales
      1. quartz
      2. albite
    4. molécules organiques
      1. glucose
      2. chlorophylle
  2. Définition d’un molécule organique.
    Comparer les éléments chimiques entrant dans la constitution des molécules organiques et des molécules minérales : quels sont ceux que l’on trouve “ensemble” toujours dans une molécule organique ?
  3. Constitution de la matière inerte et de la matière vivante.
    1. Indiquer à quelle(s) catégorie de molécules appartiennent les deux exemples de molécules de la matière inerte.
    2. Indiquer à quelle(s) catégorie de molécules appartiennent les deux exemples de molécules de la matière vivante.
    3. BILAN : compléter le tableau qui suit.
matière inerte matière vivante
molécule minérale
molécule organique

 

D.4.1 – Les molécules de la matière vivante Exercice 1

Compétence à développer : Pratiquer un raisonnement scientifique – Exploiter des informations obtenues par recherche sur l’internet.

Problème général à résoudre :
Qu’est-ce qui caractérise la matière vivante ?
Qu’est-ce qui la distingue de la matière inerte ?

Hypothèse – La matière vivante est constituée de molécules qui lui sont propres.

Ce que l’on sait :

  • la matière inerte et la matière vivante sont des mélanges hétérogènes de molécules.
  • il existe deux catégories de molécules : les molécules minérales et les molécules organiques ;
  • la proportion de H, C et N est plus importante dans la matière vivante que dans la matière inerte.
Questionnement :

  • La matière inerte et la matière vivante sont-elles constituées de molécules minérales ET de molécules organiques ?
  • Si oui, existe-t-il une différence de proportions ?
  • Si non, quelle catégorie de molécules est propre à la matière inerte ? Propre à la matière vivante ?

Protocole :

  1. Recherche d’informations
    Pour chacun des exemples de molécules qui suivent, effectuer une recherche sur l’internet de la formule brute de la molécule.
    Noter cette formule brute.

    1. Molécules de la matière inerte
      1. ammoniac
      2. olivine
    2. Molécules de la matière vivante
      1. chlorure de sodium
      2. méthionine
    3. molécules minérales
      1. quartz
      2. albite
    4. molécules organiques
      1. glucose
      2. chlorophylle
  2. Définition d’un molécule organique.
    Comparer les éléments chimiques entrant dans la constitution des molécules organiques et des molécules minérales : quels sont ceux que l’on trouve “ensemble” toujours dans une molécule organique ?
  3. Constitution de la matière inerte et de la matière vivante.
    1. Indiquer à quelle(s) catégorie de molécules appartiennent les deux exemples de molécules de la matière inerte.
    2. Indiquer à quelle(s) catégorie de molécules appartiennent les deux exemples de molécules de la matière vivante.
    3. BILAN : compléter le tableau qui suit.
matière inerte matière vivante
molécule minérale
molécule organique

Corrigé

  1. Molécules de la matière inerte
    1. ammoniac NH3
    2. olivine (Mg,Fe)2[SiO4]
  2. Molécules de la matière vivante
    1. chlorure de sodium NaCl
    2. méthionine C5H11NO2S
  3. molécules minérales
    1. quartz SiO2
    2. albite NaAlSi3O8
  4. molécules organiques
    1. glucose C6H12O6
    2. chlorophylle C55H72O5N4Mg

Formule développée d’une molécule organique (Glucose : C6H12O6)

glucoses

 
matière inerte matière vivante
molécule minérale  OUI OUI
molécule organique  NON  OUI

2 – La nature du vivant

  Questionnement
  • Qu’est-ce qui caractérise la forme de vie présente à la surface de la Terre ?
  • Quelles sont les caractéristiques communes à tous les êtres vivants ?
  • Quelle est la signification biologique de ces caractéristiques communes ?
 

A – Constitution chimique de la matière vivante

  • Qu’est ce qui distingue la matière vivante de la matière inerte sur le plan chimique ?
  • Parmi tous les éléments chimiques connus, certains sont-ils propres à la matière vivante ?
  • La matière vivante est-elle constituée de molécules qui lui sont propres ?


  • Activité 1 – Pratiquer un raisonnement scientifique – Concevoir un protocole expérimental pour résoudre un problème. [fiche de travaux pratiques]
  • Activité 2 – Pratiquer un raisonnement scientifique – Mettre en œuvre un protocole expérimental pour résoudre un problème. [fiche de travaux pratiques]
  • Activité 3 – Pratiquer un raisonnement scientifique – Exploiter les informations tirées d’un document
    • Problème à résoudre : Qu’est-ce qui caractérise la matière vivante ? Qu’est-ce qui la distingue de la matière inerte ?
    • Hypothèse – La matière vivante est constituée à partir d’éléments chimiques qui lui sont propres. [Document de référence : classification périodique des éléments]
    • Vérification – A partir d’informations tirées du document A page 40 du livre, valider ou non cette hypothèse (argumenter).
    • Conclusion (à noter dans votre cours)

     

  • Activité 4 – Pratiquer un raisonnement scientifique – Exploiter les informations tirées d’un logiciel de traitement de données

B – Structure cellulaire du vivant

  • Qu’est-ce qu’une cellule ? Quelles sont les caractéristiques d’une cellule ?
  • Qu’est-ce qu’une cellule procaryote ? Qu’est-ce qu’une cellule eucaryote ?
  • Qu’est-ce qu’une mitochondrie ? Un chloroplaste ?

Activité 1 – Observation de cellules de Nostoc et de Levure au M.O.

TN_DSCN2112Bilan

C – Métabolisme cellulaire

  • Qu’est-ce que le métabolisme ?
  • Qu’est-ce qu’un métabolisme énergétique ?
  • Qu’est-ce que la respiration ? La fermentation ?

Activité 1 – A partir d’informations tirées du document B page 53 du livre d’une part et de connaissances d’autre part, montrer que les mitochondries interviennent dans la réalisation de la respiration.

  • Qu’est-ce que les “échanges” cellulaires ?
  • Comment mettre en évidence un métabolisme cellulaire ?

Activité 2 – Mise en évidence par ExAO de la respiration de la levure du boulanger.

Bilan

D – L’ADN : support d’une information

  • Structure de l’ADN

Activité 1 – Mise en évidence de la structure moléculaire de l’ADN – Utilisation d’un logiciel de traitement de données moléculaires : Rastop.

  • Relation entre structure et information

Activité 2 – Mise en évidence de la relation entre structure de l’ADN et l’information portée par l’ADN – Utilisation d’un logiciel de traitement de séquences : GenieGen

Comparer la “portion” de l’ADN qui intervient dans la réalisation du caractère “groupe sanguin” d’un être humain, d’une personne de “groupe A” avec celle d’une personne de “groupe B” et de “groupe O”.

Notions abordées :

  • (Un) Gène : “portion” d’une molécule d’ADN qui porte une information intervenant dans la réalisation d’un caractère.
  • L’information portée par l’ADN réside dans les caractéristiques de la séquence des nucléotides :
    • sa longueur : nombre total de nucléotides ;
    • la quantité (le pourcentage) de chacun des quatre nucléotides ;
    • l’ordre de succession (d’enchaînement) des nucléotides.
  • Un allèle est une séquence de nucléotides “particulière” (ou variant, ou version d’un gène) qui porte l’information permettant la réalisation d’une variante pour un caractère donné.
    Pour un gène donné il existe plusieurs allèles. Par exemple, pour le gène “groupe sanguin” il existe trois allèles : l’allèle A, l’allèle B et l’allèle O.
    Allèle “normal” ou allèle “sauvage” = allèle le plus courant, le plus fréquent dans une population d’individus.
  • Relation entre information génétique et métabolisme cellulaire

Activité 3 – Etude du document A page 60 du livre.

Constatation : la “couleur” est une caractéristique (un caractère) de la cellule de Levure qui est réalisée par l’information que porte un gène (le gène Ade2).
La couleur”rouge” est due à l’accumulation d’une molécule (ou pigment) dans le milieu intracellulaire.  Chez les Levures “blanches” cette molécule subit une transformation chimique du métabolisme cellulaire dont le produit est une molécule appelée “adénine”.

Conclusion : la réalisation d’un caractère est donc liée à la réalisation ou non d’une ou plusieurs transformations chimiques du métabolisme cellulaire.
Et c’est l’information portée par un gène qui contrôle la réalisation ou non des transformations chimiques en question.

Documents complémentaires