Programme de physique et chimie, Première S

Programme de Physique

I – Les interactions fondamentales

1 – Particules élémentaires

2 – Interactions fondamentales

3 – Interactions et cohésion de la matière à diverses échelles

II – Forces, travail et énergie

A – FORCES ET MOUVEMENTS

1 – Mouvement d’un solide indéformable

2 – Forces macroscopiques s’exerçant sur un solide

3 – Une approche des lois de Newton appliquées au centre d’inertie

B – TRAVAIL MÉCANIQUE ET ÉNERGIE

1 – Travail d’une force

2 – Le travail: un mode de transfert de l’énergie

3 – Le transfert thermique

III – Électrodynamique

A – CIRCUIT ÉLECTRIQUE EN COURANT CONTINU

1 – Transferts d’énergie au niveau d’un générateur et d’un récepteur.

2. Comportement global d’un circuit

B – MAGNÉTISME. FORCES ÉLECTROMAGNÉTIQUES

1 – Champ magnétique

2 – Champ magnétique créé par un courant

3 – Forces électromagnétiques

4 – Couplage électromécanique

IV – Optique

1 – Conditions de visibilité d’un objet

2 – Images formées par les systèmes optiques

3 – Un exemple d’appareil optique

Programme de Chimie

I – La mesure en chimie

A – POURQUOI MESURER DES QUANTITÉS DE MATIÈRE ?

À partir d’exemples pris dans la vie courante, montrer la nécessité de disposer de différentes techniques de mesure et sensibiliser au choix d’une technique en fonction d’un objectif.

B – GRANDEURS PHYSIQUES LIÉES AUX QUANTITÉS DE MATIÈRE

1 – Masse, volume, pression

2 – Concentration; solutions électrolytiques

3 – Applications au suivi d’une transformation chimique

C – COMMENT DÉTERMINER DES QUANTITÉS DE MATIÈRE EN SOLUTION À L’AIDE D’UNE MESURE PHYSIQUE ? L’EXEMPLE DE LA CONDUCTIMÉTRIE

1 – Conductance d’une solution ionique, G

2 – Conductivité d’une solution ionique

3 – Conductivité molaire ionique et relation entre les conductivités molaires ioniques et la conductivité d’une solution

D – COMMENT DÉTERMINER DES QUANTITÉS DE MATIÈRE EN SOLUTION À L’AIDE DE LA RÉACTION CHIMIQUE ?

1- Réactions acido-basiques

2 – Réactions d’oxydoréduction

3 – Dosages (ou titrages) directs

II – La chimie créatrice

A – LA CHIMIE ORGANIQUE : DE SA NAISSANCE À SON OMNIPRÉSENCE DANS LE QUOTIDIEN

1 – Qu’est-ce que la chimie organique ?

2 – Le carbone élément de base de la chimie organique

3 – Quelques dates dans l’histoire de la chimie organique

4 – L’omniprésence de la chimie organique

B – APPRENDRE À LIRE UNE FORMULE CHIMIQUE

1 – Introduction

2 – Le squelette carboné

3 – Les groupes caractéristiques: initiation à la réactivité

III – L’énergie au quotidien : La cohésion de la matière et les aspects énergétiques de ses transformations

1 – La cohésion de la matière

2 – Les transformations de la matière : aspects énergétiques et effets thermiques associés

3 – Quelques applications au quotidien des effets thermiques

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Programme de SVT , Première S

Sciences de la Terre

Thème général : structure, composition et dynamique de la Terre

Structure et composition chimique de la Terre interne

Origine, différenciation et structure interne de la Terre

Composition chimique de la Terre : des échantillons naturels aux matériaux inaccessibles

La lithosphère et la tectonique des plaques

Découpage de la lithosphère en plaques d’épaisseur variable, peu déformables à l’exception de leurs limites

Mouvements relatifs des plaques : divergence au niveau des dorsales océaniques où elles se forment, convergence dans les zones de subduction et de collision où elles disparaissent, coulissage le long des failles transformantes

Divergence et phénomènes liés

Formation et divergence des plaques lithosphériques au niveau des dorsales océaniques. Activités tectoniques et magmatiques associées

La machinerie thermique de la Terre

Dissipation de l’énergie interne de la Terre

Convection du manteau terrestre

Points chauds

Sciences de la Vie

Thème général : Des phénotypes à différents niveaux d’organisation du vivant

Du génotype au phénotype, relations avec l’environnement

La diversité des phénotypes

Des protéines actives dans la catalyse : les enzymes

La synthèse des protéines

Complexité des relations entre gènes, phénotypes et environnement

La morphogénèse végétale et l’établissement du phénotype

La diversité morphologique des végétaux

La morphogénèse associe la division et la croissance cellulaire au niveau de territoires spécialisé

La mitose est un processus commun aux cellules eucaryotes

Dans la tige, la croissance cellulaire est contrôlée par une hormone : l’auxine

Le développement du végétal est influencé par la répartition des hormones en interaction avec les facteurs de l’environnement

La régulation de la glycémie et les phénotypes diabétiques

L’homéostat glycémique

Les phénotypes diabétiques

La part du génotype et la part de l’expérience individuelle dans le fonctionnement du système nerveux

Les propriétés intégratrices des centres nerveux et le fonctionnement des neurones

Le cortex sensoriel et la plasticité du système nerveux centra

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Programme de français, Première L, S, ES

Programme des épreuves anticipées de première

Les objets d’étude pour toutes les séries générales (L, ES, S) et technologiques :
– Le personnage de roman, du XVIIème siècle à nos jours
– Le texte théâtral et sa représentation, du XVIIème siècle à nos jours
– Écriture poétique et quête du sens, du Moyen Âge à nos jours
– La question de l’Homme dans les genres de l’argumentation du XVIème à nos jours

Les objets d’étude pour les séries L :
– Vers un espace culturel européen : Renaissance et humanisme
– Les réécritures, du XVIIème siècle jusqu’à nos jours

Les mouvements littéraires :
– du 16e siècle
– du 17e siècle
– du 18e siècle
– du 19e siècle

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Programme de physique, Terminale S

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Programme de physique en Terminale S
Extrait du bulletin officiel du 30 août 2001

Propagation d’une onde ; onde progressive

  • Les ondes mécaniques progressives :
    • Caractéristiques d’une onde :
      • Définition d’une onde mécanique.
      • Célérité.
      • Ondes longitudinales, ondes transversales.
      • Ondes sonores.
      • Propriétés générales des ondes.
    • Onde progressive à une dimension :
      • Onde progressive à une dimension.
      • Notion de retard.
  • Ondes progressives mécaniques périodiques :
    • Onde progressive périodique.
    • Périodicité temporelle, périodicité spatiale.
    • Onde progressive sinusoïdale.
    • La dispersion.
    • Milieu dispersif.
  • La lumière, modèle ondulatoire :
    • Irisation.
    • Diffrantion en lumière monochromatique et en lumière blanche.
    • Propagation de la lumière dans le vide.
    • Modèle ondulatoire de la lumière.
    • Lumière monochromatique et lumière polychromatique.
    • Propagation de la lumière en milieu transparent.
    • Dispersion de la lumière blanche.

Transformations nucléaires

  • Décroissance radioactive :
    • Stabilité et instabilité des noyaux : composition, isotopie, notation, diagramme.
    • La radioactivité : Lois de conservation de la charge électrique et du nombre de nucléons.
    • Loi de décroissance : évolution de la population moyenne d’un ensemble radioactifs, becquerel.
  • Noyaux, masse, énergie :
    • équivalence masse-énergie : défaut de masse, énergie de liaison, énergie de liaison par nucléon.
    • Fission et fusion: équivalence de masse-énergie, Courbe d’Aston.
    • Bilan de masse et d’énergie d’une réaction nucléaire : Exemples pour la radioactivité, pour la fission et la fusion, existence de conditions à réaliser pour obtenir l’amorçage de réactions de fission et de fusion.

L’évolution des systèmes électriques

  • Cas d’un dipôle RC :
    • Le condensateur.
    • Le dipôle RC.
  • Cas du dipôle RL :
    • La bobine.
    • Le Dipôle RL.
  • Oscillations libres dans un circuit RLC en série :
    • Décharge oscillante d’un condensateur dans une bobine.
    • Influence de l’amortissement : Régime périodique, régime pseudo-périodique, régime apériodique.
    • Période propre et pseudo-période.
    • Interprétation énergétique.
    • Résolution analytique dans le cas d’un amortissement négligeable.
    • Entretien des oscillations.

L’évolution temporelle des systèmes mécaniques

1. La mécanique de Newton :

  • Rôle de la masse.
  • Deuxième loi de Newton appliquée au centre d’inertie.
  • Troisième loi de Newton : loi des actions réciproques.

2. Etude de cas :

  • Chute verticale d’un solide : force de pesanteur, champ de pesanteur uniforme.
    • Chute verticale avec frottement :
      • Poussée d’Archimède.
      • Force de frottement fluide.
      • Méthode numérique itératuve.
      • Régime initial, régime asymptotique.
      • Vitesse limite, temps caractéristique.
    • Chute verticale libre :
      • Mouvement rectiligne uniformément accéléré.
      • équation différentielle du mouvement.
  • Mouvements plans :
    • Mouvement de projectile dans un champ de pesanteur uniforme : équations horaires paramétriques, équation de la trajectoire.
    • Satellites et planètes :
      • Lois de Kepler.
      • Mouvement circulaire uniforme, vitesse, vecteur accélération.
      • loi de gravitation universelle pour des corps dont la répartition des masses à à symétrie sphérique et la distance grande devant leur taille.
      • Centre d’inertie, force centripète, période de révolution, satellites géostationnaires.

3. Systèmes oscillants :

  • Présentation de divers systèmes oscillants mécaniques
    • Pendule pesant, pendule simple.
    • Position d’équilibre, écart à l’équilibre.
    • Abscisse angulaire, amplitude.
    • Isochronisme des petites oscillations.
  • Le dispositif solide-ressort.
  • Le phénomène de résonance.

4. Aspects énergétiques :
Travail élémentaire d’une force, énergie potentielle élastique du ressort, énergie mécanique du système solide-ressort, énergie mécanique d’un projectile dans un champ de pesanteur uniforme.
5. L’atome et la mécanique de Newton : ouverture au monde quantique :

  • Limite de la mécanique de Newton.
  • Quantification des échanges d’énergie.
  • Quantification des niveaux d’énergie d’un atome, d’une molécule, d’un noyau.
  • Applications aux spectres, constante de Planck.

L’évolution temporelle des systèmes et la mesure du temps

  • Comment mesurer une durée ?
    • À partir d’une décroissance radioactive (âge de la Terre, âge de peintures rupestres).
    • À partir de phénomènes périodiques (oscillateur électrique entretenu, mouvements des astres, rotation de la Terre, horloges à balancier, horloges atomiques : définition de la seconde).
  • Mesurer une durée pour déterminer une longueur :
    • À partir de la propagation d’une onde mécanique (télémètre ultrasonore, échographie, sonar).
    • À partir de la propagation d’une onde lumineuse (télémétrie laser, distance Terre-Lune) :

– Le mètre défini à partir de la seconde et de la célérité de la lumière.
– Le mètre et le pendule battant la seconde.
– Histoire de la mesure des longitudes.

  • Mesurer une durée pour déterminer une vitesse :
    • Mesure de la célérité du son.
    • Mesure de la célérité de la lumière.

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Programme de chimie, Terminale S

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Programme de chimie en Terminale S
Extrait du bulletin officiel du 30 août 2001

La transformation d’un système chimique est-elle toujours rapide ?

Transformations lentes et rapides.

  • Facteur cinétiques.
  • Couple oxydant/réducteur.
  • Réaction d’oxydoréduction.

Suivi temporel d’une transformation.

  • Courbe d’évolution de quantité de matière.
  • Tableau descriptif d’évolution du système chimique.
  • Vitesse volumique de réaction.
  • La spectrophométrie.

Quelle interprétation donner au niveau microscopique ?

  • Interprétation d’une réaction chimique en termes de chocs efficaces.

La transformation d’un système chimique est-elle toujours totale ?

Une transformation chimique n’est pas toujours totale et la réaction a lieu dans les deux sens.

  • Le pH.
  • L’avancement final différent de l’avancement maximal.
  • Symbolisme d’écriture de l’équation de la réaction.
  • Taux d’avancement final d’une réaction.
  • Etat d’équilibre d’un système chimique.

Etat d’équilibre d’un système.

  • Quotient de réaction.
  • Constante d’équilibre.

Transformations associées à des réaction acido-basiques en solution aqueuse.

  • Autoprolyse de l’eau.
  • Echelle de pH : solution basique, solution neutre, solution acide.
  • Constante d’acidité.
  • Titrage pH-métrique.
  • Constante d’équilibre associée à une réaction acido-basique.
  • Les transformation totales.

Le sens “spontané” d’évolution d’un système est-il prévisible ?

Un système chimique évolue spontanément vers l’état d’équilibre.

  • L’évolution d’un système chimique vers son état d’équilibre.

Les piles, dispositifs mettant en jeu des transformations spontanées permettant de récupérer l’énergie :

  • Transferts spontanés d’électrons entre des espèces chimiques.
  • Constitution et fonctionnement d’une pile.
  • Force électrimotrice d’une pile.

Exemples de transformations forcées :

  • Changer le sens d’évolution d’un système.
  • Réactions aux électrodes.
  • Anode et cathode.
  • L’électrolyse.

Comment le chimiste contrôle-t-il les transformations de la matière ?

Les réactions d’estérification et d’hydrolyse :

  • Formation dun ester, équation d’estérification.
  • Hydrolyse d’un ester.
  • Rendement d’une transformation.
  • Catalyseur.
  • Contrôler la vitesse de réaction.
  • Contrôler l’état final d’un système.

Exemples de contrôle de l’évolution de systèmes chimiques dans l’industrie chimique et dans les sciences de la vie :

  • Changement d’un réactif.
    • Synthèse d’un ester à partir d’un anhydride d’acide et d’un alcool.
    • Hydrolyse basique des esters.
  • Utilisation de la catalyse.

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Programme de philosophie, Terminale S

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Programme de philosophie en Terminale S
Extrait du bulletin officiel

Notions

Le Sujet

  • La conscience
  • L’inconscient
  • Le désir

La culture

  • L’art
  • Le travail et la technique
  • La religion

La raison et le réel

  • La démonstration
  • La matière et l’esprit
  • La vérité

La politique

  • La société
  • La justice et le droit

La morale

  • La liberté
  • Le devoir
  • Le bonheur

Repères

  • Absolu/relatif
  • Abstrait/concret
  • En acte/en puissance
  • Analyse/synthèse
  • Cause/fin
  • Contingent/nécessaire/possible
  • Croire/savoir
  • Essentiel/accidentel
  • Expliquer/comprendre
  • En fait/en droit
  • Formel/matériel
  • Genre/espèce/individu
  • Idéal/réel
  • Identité/égalité/différence
  • Intuitif/discursif
  • Légal/légitime
  • Médiat/immédiat
  • Objectif/subjectif
  • Obligation/contrainte
  • Origine/fondement
  • Persuader/convaincre
  • Ressemblance/analogie
  • Principe/conséquence
  • En théorie/en pratique
  • Transcendant/immanent
  • Universel/général
  • particulier/singulier

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Programme de géographie, Terminale S

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Programme de géographie en Terminale S
Extrait du bulletin officiel

Un espace mondialisé

Les centres d’impulsion et les inégalités de développement

D’autres logiques d’organisation de l’espace mondial

Les Etats-Unis

La superpuissance des Etats-Unis

La façade atlantique des Etats-Unis

L’Asie orientale

Une aire de puissance en expansion

La mégalopole japonaise

Une interface Nord/Sud : L’espace Méditerranéen

Programme de physique, spécialité Terminale S

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Programme de spécialité physique en Terminale S

Extrait du bulletin officiel du 30 août 2001

Produire des images, observer

Formation d’une image :

  • Image formée par une lentille mince convergente.
  • Image formée par un miroir sphérique convergent (Sommet, foyer, axe optique principal, distance focale).

Quelques instruments d’optique :

  • Le microscope :
    • Condenseur, oculaire.
    • Diamètre apparent, grossissement standard, cercle oculaire.
  • La lunette astronomique et le télescope de Newton.

Produire des sons, écouter

Production d’un son par un instrument de musique
Modes de vibration :

  • Vibration d’une corde tendue entre deux points fixes : vibration par excitation sinusoïdale, harmoniques, mode fondamental, noeud de vibration, ventre de vibration.
  • Vibration d’une colonne d’air.

Interprétation ondulatoire :

  • Réflexion sur un obstacle fixe unique.
    • Onde incidente, onde progressive, onde réfléchie.
  • Réflexion sur deux obstacles fixes : quantification des modes observés.
  • Transposition à une colonne d’air excitée par un haut-parleur.

Accostique musicale et physique des sons :

  • Fréquence audible, hauteur d’un son, fréquence fondamentale, intensité sonore, décibel accoustique.
  • Gamme, octave, gamme tempérée.

Produire des signaux, communiquer

Les ondes électromagnétiques, support de choix pour transmettre des informations :

  • Transmission des informations.
  • Les ondes électromagnétiques.
  • Modulation d’une tension sinusoïdale.

Modulation d’amplitude :

  • Principe de la modulation d’amplitude : notion de surmodulation.
  • Principe de la démodulation d’amplitude.

Réalisation d’un dispositif permettant de recevoir une émission radion en modulation d’amplitude.

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Programme de maths, spécialité Terminale S

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Programme de spécialité mathématiques en terminale S

Extrait du bulletin officiel du 30 août 2001

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Extrait du bulletin officiel

Introduction : approche du temps en biologie et géologie

Les différentes échelles de temps utilisées pour comprendre l’évolution conjointe de la planète et de la biosphère.

  • Evénements clés :
    • La formation de la Terre et sa différenciation.
    • L’apparition de la vie.
    • L’apparition de l’atmosphère oxydante.
    • La mise en place de la tectonique des plaques.
    • L’apparition de la cellule eucaryote.
    • L’apparition de la première coquille.
    • L’apparition du premier vertébré.
    • L’apparition de la première plante ligneuse.
    • L’apparition du premier être vivant aérien.
    • L’apparition du premier Hominidé.
  • Objets et mécanismes :
    • La planète Terre.
    • Une chaîne de montagne.
    • Une période glaciaire.
    • Un espèce.
    • Un individu.
    • Une molécule.
    • Une cellule.
    • Une réaction métabolique.
    • Le renouvellement du carbone de la biomasse.
    • Une division cellulaire.

Parenté entre êtres vivants actuels et fossiles, phylogenèse, évolution

Rappel des acquis de seconde et première :

  • Les propriétés communes des êtres vivants.
  • La recherche de parenté chez les vertébrés, établissement de phylogénies.
  • La lignée humaine, la place de l’Homme dans le règne animal.
  • Les critères d’appartenance à la lignée humaine.
  • Le caractère buissonnant de la lignée humaine.
  • L’origine des hommes modernes : Homo sapiens.

Stabilité et variabilité des génomes et évolution

  • L’apport de l’étude des génomes : les innovations génétiques.
  • Méiose et fécondation participent à la stabilité de l’espèce.
  • Méiose et fécondation sont à l’origine du brassage génétique.
  • Etude de trois exemples de relations entre mécanismes de l’évolution et génétique : les mutations génétiques.

La mesure du temps dans l’histoire de la Terre et de la vie

  • La datation relative.
  • La datation absolue.

La convergence litosphérique et ses effets

  • Convergence et subduction :
    • La convergence se traduit par la disparition de litosphère océanique dans le manteau ou subduction.
    • Les zones de subduction sont le siège d’une importante activité magnétique caractéristique : volcanisme, mise en place de granitoïdes.
  • Convergence et collision continentale :

La collision résulte de la convergence de deux lithosphères continentales. Elle fait suite en général à une subduction et conduit à la formation d’une chaîne de montagnes (voir exemple de ces phénomènes à travers quelques aspects de la géologie des Alpes franco-italiennes).

Procréation

  • Du sexe génétique au sexe phénotypique :
    • 1re étape : Stade phénotypique indifférencié.
    • 2e étape : Du sexe génétique au sexe gonadique.
    • 3e étape : Du sexe gonadique au sexe phénotypique différencié.
    • 4e étape : La puberté.
  • Régulation physiologique de l’axe gonadotrope : intervention de trois niveaux de contrôle.

Chez l’homme :

– Activité testiculaire.
– Contrôle par Hypothalamus
Chez la femme :
– Cycle utérin.
– Cycle ovarien.
– Contrôle par l’hypothalamus

  • Rencontre des gamètes et début de grossesse :
    • Aspect comportemental : testostérone, oestrogène, hormone.
    • Maîtrise de la procréation :

– Régulation des naissances : contraception hormonale, Interruption volontaire de grossesse.
– Aide médicalisée à la procréation : échographie, amniocenthèse, choriocentèse, insémination artificielle, FIVETE, ICSI.

Immunologie

  • Une maladie qui touche le système immunitaire : le SIDA ( Syndrome d’immunodéficience acquise) :
    • Le VIH et la primo-infection.
    • Phase asymptomatique : séropositivité, lymphocyte.
    • Le sida : phase symptomatique.
  • Les processus immunitaires mis en jeu :
    • Les anticorps : immunité acquise, antigène, cellule phagocytaire.
    • Les lymphocites T cytotoxiques (T8) : agents du maintien de l’intégrité des populations cellulaires.
    • Lymphocite T4 : pivots des réactions immunitaires spécifiques.
  • Les vaccins et la mémoire immunitaire.
    • Les espoirs pour un vaccin anti-VIH.
    • Le phénotype immunitaire : interaction entre le génotype et l’environnement.

Couplage des événements biologiques et géologiques au cours du temps

  • La limite crétacé-tertiaire : un évènement géologique et biologique majeur.
  • Les crises biologiques, repères dans l’histoire de la Terre :
    Des phénomènes géologiques internes :
    – Tectonique des plaques.
    – Panaches mantelliques.
    – Volcanisme.
    Des phénomènes d’origine extraterrestre :
    – Chutes d’astéroïdes.

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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.

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