Programme de SVT, spécialité Terminale S

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Programme de spécialité en SVT en terminale S

Extrait du bulletin officiel

I. Du passé géologique à l’évolution de la future planète

A- Les climats passés de la planète

Les changements du climat des 700 000 dernières années

Les variations climatiques montrent des alternances de périodes glaciaires et des périodes interglaciaires.

  • Les calottes polaires et les calottes glaciaires.
  • La composition isotopique de l’oxygène de la glace.
  • Les gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
  • Les carottes sédimentaires.
  • Les paramètres orbitaux de la Terre.
  • Variations de l’ensoleillement.
  • Variations de l’albédo de la planète.
  • Effet de serre.

Les changements climatiques aux plus grandes échelles de temps

Les variations à courtes échelles de temps vues précédemment se superposent à des variations à beaucoup plus grande échelle de temps. On retrouve ainsi dans les roches : des traces de périodes glaciaires ; des traces de périodes chaudes ; des traces de changements brusques du climat. Les mécanismes des variations climatiques aux grandes échelles de temps impliquent des variations importantes dans la teneur en gaz à effet de serre de l’atmosphère (maximum du CO2 au Crétacé, minimum au Carbonifère par exemple). Ces variations sont contrôlées en particulier par les processus suivants qui libèrent ou consomment du CO2 :

  • L’altération des silicates calciques et magnésiens de reliefs orogéniques consomme du CO2.
  • La précipitation des carbonates libère du CO2 et la dissolution des carbonates consomme du CO2.
  • Le piégeage de la matière organique dans les roches stocke du CO2.
  • Le dégazage du manteau par le volcanisme libère du CO2 dans l’océan et dans l’atmosphère.

Envisager les climats du futur

L’identification des paramètres qui contôlent le climat de la Terre est essentielle pour construire des modèles climatiques. Les scénarios d’évolution de la température moyenne de la Terre qui, outre la variabilité naturelle du climat, prennent en compte l’impact de l’activité humaine, prévoient un réchauffement de l’ordre de 2 à 5 °C au cours du XXIe siècle. Ce réchauffement à l’échelle du siècle se superpose à un refroidissement constant de plus grande ampleur commencé il y a 20 millions d’années.

B- Les variations du niveau de la mer

Mise en évidence des variations du niveau de la mer au cours des temps geéologiques

Les variations du niveau de la mer modifient la surface des terres émergées.

  • Niveau de la mer.
  • Terre émergée.
  • Roche sédimentaire.

Les roches sédimentaires par leur nature et leur extension enregistrent les variations relatives du niveau de la mer. Ces variations se manifestent notamment par des transgressions et des régressions sur les continents.

Les causes des variations mondiales du niveau de la mer

Les variations relatives du niveau de la mer à l’échelle mondiale sont contrôlées par le volume d’eau dans les bassins océaniques. On considère que pendant les 200 derniers millions d’années le volume d’eau sous forme de glace, de liquide et de vapeur est constant. Les principales causes des variations du niveau de la mer sont :

  • La dilatation thermique de l’eau (de 10 à 20 cm par siècle).
  • La formation et la destruction des calottes polaires (de l’ordre de la centaine de mètres en 10 000 à 100 000 ans).
  • Le volume des bassins océaniques (dont la variation peut aller jusqu’à plusieurs centaines de mètres en une dizaine de millions d’années).

II. Des débuts de la génétique aux enjeux actuels des biotechnologies

Les débuts de la génétique

Les débuts de la génétique sont marqués par les travaux de Mendel (1870). Mendel a mené des expériences d’hybridation chez les plantes visant à obtenir des hybrides stables. Dans un contexte scientifique où les gènes n’étaient pas connus, les travaux de Mendel ont apporté une rupture conceptuelle :

  • Réfutation de la notion d’hérédité par mélange.
  • Introduction du concept d’hérédité particulaire avec ségrégation indépendante des facteurs héréditaires.

La compréhension des travaux de Mendel repose sur la connaissance des principes de la reproduction sexuée des végétaux.

La théorie chromosomique de l’hérédité

  • Lois de Mendel.
  • Emission de la théorie chromosomique de l’hérédité (1903) par deux cytologistes et invention du mot gène.
  • Travaux de l’équipe de Morgan sur la drosophile entre 1910 et 1920 corroborent la théorie chromosomique à partir de données expérimentales.

L’avènement de la biologie moléculaire

L’avènement de la biologie moléculaire constitue une nouvelle rupture.

  • Rappel des programmes de seconde et de première à replacer dans une perspective historique :
    • La nature chimique du gène (ADN – double hélice).
    • La relation gène-protéine.
    • Les modalités de l’expression génétique.

La révolution technologique du début des années 70

L’utilisation des enzymes de restriction ouvre la voie du clonage des gènes et de leur séquençage. En contribuant à une évolution importante du concept de gène et de la perception du polymorphisme, elle fait entrer la génétique dans l’ère des biotechnologies.

Les enjeux actuels des biotechnologies

  • La transgénèse et la construction d’organismes génétiquement modifiés (OGM) :

La capacité d’introduire dans un organisme un gène (modifié ou étranger) conduit à la production d’un organisme transgénique acquérant des propriétés nouvelles.

  • Les biotechnologies et la génétique humaine :
    • Dépistage et diagnostic génétique :
      • Dépistage et diagnostic d’une maladie génétique (arbre généalogique).
      • Dépistage et signes diagnostiques de la trisomie 21.
    • Un enjeu pour l’avenir : la thérapie génique somatique.

III. Diversité et complémentarité des métabolismes

Du carbone minéral aux composants du vivant : la photo-autotrophobie pour le carbone

Dans les écosystèmes des relations trophiques s’établissent entre les producteurs primaires autotrophes et les divers producteurs secondaires hétérotrophes. Les producteurs primaires de la planète utilisent le carbone du CO2 atmosphérique pour constituer les chaînes carbonées, bases des composants du vivant. Le carbone se trouve à l’état oxydé dans l’atmosphère et à l’état réduit dans la matière constitutive des organismes vivants. Chez les végétaux supérieurs, le CO2 de l’air pénètre dans les feuilles par les stomates et atteint les chloroplastes des cellules chlorophylliennes, lieu de la réduction photo synthétique du CO2. La photosynthèse est la succession de deux phases : – Dans les thylakoïdes, une phase photochimique dans laquelle grâce à la collecte des photons par les pigments, un ensemble d’oxydo-réductions permet l’oxydation de l’eau, la production d’O2, de composés intermédiaires RH2 et ATP (adénosine triphosphate qui se construit à partir d’ADP et de phosphate inorganique). – Dans le stroma, une phase non photochimique permet l’incorporation et la réduction du CO2 pour la synthèse de glucides. Elle nécessite un accepteur de CO2, de l’ATP et des composés réduits RH2. Les composés glucidiques formés par la réduction du CO2 sont exportés hors du chloroplaste vers le cytoplasme des cellules chlorophylliennes ; ils peuvent être temporairement stockés dans le chloroplaste sous forme d’amidon. Dans la cellule chlorophyllienne, les produits initiaux de la photosynthèse permettent essentiellement la synthèse de saccharose mais aussi de tous les autres constituants chimiques des êtres vivants (glucides, lipides, rotéines, acides nucléiques) grâce à un apport d’ions minéraux transportés par la sève brute. Le saccharose des cellules foliaires, en partie utilisé sur place, est majoritairement exporté hors des feuilles vers d’autres lieux d’utilisation telles que les cellules des zones en croissance et celles des zones de stockage de réserve (graines et organes de réserve, parties pérennes de la plantes, paroi cellulosique et bois). Les zones non chlorophylliennes d’une plante se comportent comme des parties hétérotrophes d’un être autotrophe.

L’ATP, molécule indispensable à la vie cellulaire

À l’exception du chloroplaste qui effectue des synthèses à partir du carbone minéral, les activités des cellules animales et végétales se traduisent par des synthèses à partir de molécules organiques préexistantes, par des mouvements. Toutes ces activités consomment des intermédiaires métaboliques, en particulier de l’ATP. L’ATP n’est pas stocké, mais régénéré aussi vite qu’il est détruit. – Observation de mouvements de cyclose. – Observation de contraction de fibres musculaires. – Étude d’électronographies de fibres musculaires.

  • Dégradation des composés organiques et régénération des intermédiaires métaboliques :
    • Étude expérimentale de la respiration de suspensions cellulaires.
    • Étude expérimentale de la respiration des mitochondries.
    • Étude d’électronographies de mitochondries.
    • Étude expérimentale de la fermentation alcoolique.
  • Bilan structural et fonctionnel d’une cellule vivante.

Vocabulaire à maîtriser :

  • ATP.
  • Molécule organique.
  • Respiration cellulaire.
  • Processus respiratoire, processus fermentaire.
  • Oxydation du glucose.
  • Hyaloplasme.
  • Mitochondries.
  • Décarboxylation oxydative.
  • Pyruvate.
  • Eucaryote.
  • Bilan structural et fonctionnel d’une cellule vivante.

Le programme officiel

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