LA TERRE DANS L’UNIVERS, LA VIE ET L’EVOLUTION DU VIVANT C2: LA NATURE DU VIVANT I. LES CONSTITUANTS DU VIVANT A. MATIERE ORGANIQUE/MATIERE MINERALE Les êtres vivants sont constitués d’éléments chimiques disponibles sur le globe terrestre. Les principaux éléments dans la matière organique (matière fabriquée par les êtres vivants) sont :  L’hydrogène (H)  L’oxygène (O)  Le carbone (C)  L’azote (N) On retrouve ces éléments associés au sein de molécules comme le CO2, le N2 ou l’H2O. Les êtres vivant sont majoritairement constitués d’eau (65 à 95%). On trouve également un certain nombre d’’élement généralement sous forme ionique :  Le Sodium (Na)  Le Chlore (Cl)  Le Potassium (P), etc. Leurs proportions sont différentes dans le monde inerte et dans le monde vivant. B. LES MOLECULES CONSTITUTIVES DU VIVANT Ces éléments chimiques se répartissent dans les diverses molécules constitutives des êtres vivants. Les êtres vivants se caractérisent par leur matière carbonée et leur richesse en eau. L’unité chimique des êtres vivants est un indice de leur parenté. II. L'ORGANISATION DU VIVANT : LA CELLULE A. ORGANISATION DE LA CELLULE La cellule est un espace limité par une membrane qui échange de la matière et de l’énergie avec son environnement. Les organismes vivants peuvent posséder une quantité de cellules allant de 1 à plusieurs milliards. La membrane plasmique est une barrière lipidique délimitant le compartiment INTRACELLULAIRE qui est isolé de l’environnement Des cellules observées en microscopie électronique On distingue deux catégories de cellules: les cellules eucaryotes qui possèdent une enveloppe entourant les chromosomes le noyau Les cellules procaryotes où le noyau est absent chez (ex : les bactéries) Le compartiment cellulaire contient le cytoplasme composé : D’une solution : le hyaloplasme De structures spécifiques : les organites qui possèdent chacun une fonction qui leur est propre. B. DIVERSITÉ ET PARENTÉ DES CELLULES On considère trois types de cellules eucaryotes : les cellules animales les cellules végétales les cellules mycéliennes Les cellules animales et végétales possèdent : une membrane plasmique un noyau contenant les chromosomes un réticulum endoplasmique et un appareil de Golgi qui sont des petits sacs impliqués dans la synthèse des protéines des mitochondries, qui sont impliqués dans la respiration Cette unité structurale commune à tous les êtres vivants est un indice de leur parenté. On note l’existence d’organites spécialisés, présent uniquement chez les cellules végétales : les chloroplastes, présent chez les cellules végétales, impliqués dans la photosynthèse la vacuole, présent chez les cellules végétales, qui sont des sacs impliqués dans le stockage de certaines substances Les cellules végétales sont également, plus rigide de parla présence d’une paroi. III. L'INFORMATION AU SEIN DU VIVANT : L'INFORMATION GENETIQUE A. UNIVERSALITÉ DE L'INFORMATION GÉNÉTIQUE La transgénèse consiste en l’introduction d’un fragment d’ADN d’une cellule d’une espèce vers une cellule d’une autre espèce. L’organisme receveur est appelé organisme transgénique ou OGM (organisme génétiquement modifié).Les expériences de transgénèse ont montré qu’il était possible de faire exprimer un ADN d’une cellule eucaryote chez une cellule procaryote. En fait l’ADN peut s ‘exprimer dans n’ importe quelle cellule vivante. La transgénèse montre donc que l’information génétique est contenue dans la molécule d’ADN et qu’elle y est inscrite dans un langage universel. B. ORGANISATION DE L'INFORMATION GÉNÉTIQUE Les chromosomes, situés au sein du noyau chez les eucaryotes, sont le support de l’information génétique. Chez l’homme, on distingue 23 paires de chromosomes, une série de 23 est issue de la mère, l’autre est issu du père. Chacun de ces chromosomes est formé d’un long filament (= 4 cm chez l’homme) constitué d’ADN et de protéines. Ces filaments peuvent être découpés en petites unités fonctionnelles : les gènes. Chaque chromosome contient de très nombreux gènes responsables des caractères d’un individu.1 gène est une portion de la molécule d’ADN, il est situé en une place précise : le locus L’ADN est une macromolécule dont la structure fut découverte en 1953 par Watson et Crick. Cette molécule est formée de deux brins torsadés en double hélice. Chacune de ces hélices est en fait une succession de nucléotides. Un nucléotide est formé d’un assemblage de trois molécules : un phosphate : P un sucre : le désoxyribose une base azotée : 4 possibilités : Adénine, Thymine, Cytosine, Guanine La molécule d’ADN Chaque nucléotide d’une hélice est également associé par des liaisons faibles à un autre nucléotide lui faisant face, situés sur la deuxième hélice. Les associations de nucléotides ne sont pas aléatoires : AT CG On dit que les deux chaînes de l’ADN sont complémentaires. Les éléments importants de la molécule d’ADN sont les bases azotées, elles se succèdent tout au long de la molécule. Ces quatre bases se succèdent pour constituer de véritables mots. Ces quatre bases constituent donc un alphabet de quatre lettres permettant d’écrire des messages codés. Ceci permet donc un stockage d’information nécessaire à l’édification des cellules. Les mots écrits à l’aide de ces lettres sont les gènes, ces gènes contiennent l’information nécessaire à la synthèse d’une protéine précise. On définit donc ainsi le gène comme une succession de nucléotides, situé en une région précise du chromosome et codant pour une protéine. La molécule d’ADN peut subir des évènements importants : les mutations. Il s’agit de modification de la séquence de la molécule d’ADN. Cette modification conduit à créer des nouvelles versions du gène qui sont appelées des ALLELES. Les mutations peuvent être spontanées ou augmentées par des facteurs de l’environnement appelés agents mutagènes (substances chimiques, rayonnements). IV. ACTIVITE CELLULAIRE : LE METABOLISME A. DEFINITION De nombreuses transformations chimiques se déroulent à l’intérieur de la cellule : elles constituent le métabolisme. Ces transformations impliquent la synthèse et la dégradation de molécules organiques. On distingue deux types de métabolismes en fonction de l’approvisionnement en molécules organiques : l’AUTOTROPHIE l’HETEROTROPHIE L’autotrophie c’est la capacité pour les cellules à synthétiser ces propres molécules organiques à partir de molécules inorganiques et de la lumière. L’hétérotrophie consiste à prélever les molécules organiques directement dans le milieu B. MÉTABOLISME ET PATRIMOINE GÉNÉTIQUE Le métabolisme est contrôlé par les conditions du milieu et par le patrimoine génétique. L’information génétique détermine le type de réaction se déroulant au sein des cellules. Des mutants de la même espèce peuvent ainsi présenter des métabolismes différents. C. METABOLISME ET ENVIRONNEMENT La dégradation des molécules organiques peut se faire en présence d’O2 : C’est la RESPIRATION, ou sans 02 c’est la FERMENTATION. La respiration se déroule au sein des mitochondries, elle se traduit par une production de CO2. Elle est réalisée par les cellules animales et végétales. La fermentation se déroule au sein du cytoplasme, elle se traduit également par une production de CO2. Elle est réalisée par des cellules mycéliennes des bactéries