Partie 1 : Biologie cellulaire et moléculaire

Thème I : L’organisation cellulaire et moléculaire du vivant

La cellule eucaryote, unité structurale et fonctionnelle

  • Comparaison cellule acineuse pancréatique / cellule de parenchyme palissadique
  • Comparaison cellule animale/cellule végétale
  • Etude expérimentale de la cellule acineuse du pancréas
  • La cellule acineuse pancréatique, une cellule polarisée
  • La cellule du parenchyme palissadique foliaire
  • La compartimentation cellulaire
  • La coopération fonctionnelle entre les différents compartiments d’une cellule eucaryote
  • La fonction sécrétrice des cellules eucaryotes
  • La notion de cellule eucaryote
  • La notion de cellule spécialisée
  • La relation entre structure et fonction d’une cellule spécialisée
    Le cytosol (hyaloplasme) des cellules eucaryotes: un milieu réactionnel
  • Les flux dans la cellule acineuse pancréatique
  • Les particularités de la cellule végétale

Propriétés fonctionnelles des principales familles de molécules du vivant

  • Comparaison ADN - ARN
  • Glucose, cellulose et amidon
  • Homopolymères et hétéropolymères
  • Importance biologique des liaisons non covalentes
  • L’ ADN : relation structure-fonction
  • L’hémoglobine, une protéine allostérique
  • La conformation des protéines : origine et conséquences
  • La double hélice d'ADN
  • La structure des protéines
  • Le comportement des biomolécules vis à vis de l’eau
  • Le glucose
  • Le glucose dans la cellule animale
  • L'eau et les biomolécules
  • Les acides aminés (document fourni : formules des radicaux des acides aminés)
  • Les changements de formes des protéines
  • Les formes des protéines
  • Les glucides dans la cellule végétale
  • Les interactions protéines – ligand
  • Les liaisons chimiques au sein des protéines (document fourni : formules des radicaux des acides aminés)
  • Les lipides membranaires (document fourni : formules de lipides membranaires)
  • Les macromolécules
  • Les molécules de réserve
  • Les molécules séquencées
  • Les polymères glucidiques
  • Les protéines allostériques
  • Les radicaux des acides aminés (document fourni : formules des radicaux des acides aminés)
  • Liaisons faibles et biomolécules
  • Lipides et vie cellulaire
  • Monomères et polymères

Membranes et fonctionnement cellulaire

  • Exocytose et endocytose
  • Fonctions des protéines dans la membrane plasmique
  • Importance des membranes dans la vie de la cellule
  • L’adhérence intercellulaire
  • La matrice extracellulaire animale
  • La membrane plasmique, une interface entre deux milieux
  • La membrane plasmique, une structure fluide
  • Le passage des ions minéraux à travers les membranes
  • Le potentiel de repos (document fourni : différences de potentiel transmembranaire)
  • Le transport passif des solutés
  • L'eau et la cellule
  • Les matrices extracellulaires
  • Les membranes et les ions
  • Les parois cellulaires des végétaux et leur importance fonctionnelle
  • Les protéines membranaires
  • Membranes et compartimentation cellulaire
  • Protéines et flux transmembranaires
  • Transports actifs primaires et secondaires

Thème II : Le métabolisme cellulaire

Les enzymes, acteurs du métabolisme

  • Comparaison enzyme Michaelienne – enzyme allostérique
  • Etude expérimentale du fonctionnement des enzymes
  • La catalyse enzymatique (contrôle exclu)
  • La complémentarité enzyme-substrat
  • La nature protéique des enzymes (document fourni : formules des radicaux des acides aminés)
  • Le complexe enzyme – substrat
  • Le contrôle de l’activité enzymatique
  • Les caractères généraux des enzymes déduits de la cinétique des réactions chimiques
  • Les effecteurs enzymatiques
  • Les enzymes allostériques
  • Les enzymes, des biocatalyseurs
  • Les mécanismes moléculaires d'une réaction enzymatique
  • Les variations du fonctionnement des enzymes
  • Relations entre la nature protéique des enzymes et les modalités de la catalyse enzymatique (document
  • fourni : formules des radicaux des acides aminés)

Structure générale du métabolisme et rôle des coenzymes

  • ATP et couplages énergétiques
  • L’ATP dans la cellule
  • L’importance des coenzymes dans les couplages énergétiques
  • La notion de couplage énergétique
  • Les couplages réactionnels dans l’énergétique cellulaire
  • Membranes et couplages énergétiques

Le catabolisme oxydatif

  • Bilan et rendement énergétiques de l'oxydation respiratoire du glucose
  • Comparaison de la dégradation oxydative du glucose et d’un acide gras
  • Du glucose à l'ATP (document fourni : les réactions de la glycolyse & cycle de Krebs)
  • La glycolyse et sa régulation (document fourni : réactions de la glycolyse)
  • La membrane mitochondriale interne et la respiration cellulaire (document fourni : potentiels d'oxydoréduction de la chaîne respiratoire)
  • La mitochondrie : relation structure fonction
  • La production d'ATP en anaérobie
  • Les couplages énergétiques dans la mitochondrie
  • Les réactions cytosoliques du catabolisme du glucose (document fourni : réactions de la glycolyse)

La photosynthèse eucaryote (et sujets de synthèse sur le métabolisme)

  • Chaîne photosynthétique et photophosphorylations (document fourni : potentiels d'oxydo-réduction de la chaîne photosynthétique)
  • Comparaison chaînes respiratoire / chaîne photosynthétique (chez les eucaryotes) (document fourni : potentiels d'oxydo-réduction des chaînes respiratoire et photosynthétique)
  • Du carbone minéral au carbone organique dans une cellule végétale chlorophyllienne (document fourni : cycle de Calvin)
  • Du dioxyde de carbone atmosphérique à la molécule de saccharose dans un végétal (document fourni : cycle de Calvin)
  • L’ATP dans la cellule végétale
  • La feuille, organe photosynthétique
  • La membrane des thylacoïdes (document fourni : potentiels d'oxydo-réduction de la chaîne photosynthétique)
  • Le dioxygène dans la cellule végétale chlorophyllienne
  • Le métabolisme énergétique d'une cellule eucaryote chlorophyllienne le jour et la nuit
  • Les chaînes membranaires de transfert d'électrons (document fourni : potentiels d'oxydo-réduction des chaînes respiratoire et photosynthétique)
  • Les conversions énergétiques dans le chloroplaste
  • Les différents modes de formation de l'ATP dans les grandes voies du métabolisme énergétique
  • Les glucides dans la cellule végétale
  • Les gradients protoniques transmembranaires
  • Les photosystèmes chez les eucaryotes (document fourni : les pigments photosynthétiques)
  • Les pigments photosynthétiques chez les eucaryotes (document fourni : les pigments photosynthétiques)
  • Les rôles de l'ATP dans la cellule
  • Les thylacoïdes (document fourni : potentiels d'oxydo-réduction de la chaîne photosynthétique)
  • Membrane interne de la mitochondrie et membrane thylacoïdale du chloroplaste (document fourni : potentiels d'oxydo-réduction des chaînes respiratoire et photosynthétique)
  • Phosphorylations et déphosphorylations dans le métabolisme énergétique
  • Plantes en C3 et plantes en C4
  • Systèmes membranaires et conversion d’énergie (document fourni : potentiels d'oxydo-réduction des chaînes respiratoire et photosynthétique)

Thème III : L’information génétique à l’échelle cellulaire

Supports et organisation de l’information génétique

  • L'ADN, une molécule informative
  • Le chromosome au cours du cycle cellulaire
  • Le contenu informatif des génomes
  • Le contenu informatif des génomes des eucaryotes et des procaryotes
  • Le génome des procaryotes
  • Les chromosomes : des structures stables et changeantes
  • Les supports moléculaires de l’information génétique
  • L'organisation du génome des eucaryotes

Mécanismes moléculaires de conservation de l’information génétique

  • La fidélité de la réplication
  • La fidélité de la réplication et de la transcription
  • La réplication de l'ADN chez les procaryotes
  • Les causes et les conséquences des mutations

Mécanismes moléculaires de l’expression de l’information génétique

  • ADN et ARN : des molécules codantes
  • Comparaison de l’expression de l’information génétique chez les procaryotes et les eucaryotes
  • Comparaison des mécanismes de contrôle de l'expression génétique chez les procaryotes et les eucaryotes
  • Compartimentation et expression de l’information génétique chez les eucaryotes
  • De l'ADN aux ARN
  • De l'ADN aux protéines chez les procaryotes
  • De l'ADN aux protéines fonctionnelles : les mécanismes propres aux eucaryotes
  • La coopération fonctionnelle des ARN au cours de la traduction
  • La traduction
  • Le contrôle de l’expression de l’information génétique
  • Le contrôle de l’expression du génome chez les eucaryotes
  • Le noyau des cellules eucaryotes
  • Les ARN : relation structure-fonction
  • Les ARN dans la cellule eucaryote
  • Les interactions acides nucléiques – protéines
  • Les mutations (document fourni : le code génétique)
  • Les particularités de l’expression de l’information génétique chez les Eucaryotes
  • Les protéines du noyau
  • Les virus et le détournement de la machinerie cellulaire d’expression de l’information génétique
  • L'opéron lactose
  • Qu’est-ce qu’un virus ?
  • Synthèse et adressage des protéines

Transmission de l’information lors de la mitose

  • Cytosquelette et division cellulaire
  • Discuter la notion de stabilité du matériel génétique
  • Importance biologique de la complémentarité des bases
  • La mitose, une reproduction conforme ?
  • Le chromosome interphasique
  • Stabilité et variabilité de l’information génétique

Partie 2 : Biologie des organismes

Thème I : Diversité du vivant

  • La construction d'un arbre phylogénétique (document fourni : exemples d'arbres et de matrices phylogénétiques)
  • Le choix des critères pour classer les êtres vivants
  • Les principes de la classification phylogénétique (document fourni : exemples d'arbres et de matrices phylogénétiques)
  • Qu’est-ce qu’un arbre phylogénétique ? (document fourni : exemples d'arbres et de matrices phylogénétiques)

Thème II : L’organisme en relation avec son milieu

Réalisation des échanges gazeux entre l’organisme animal et son milieu

  • Comparaison respiration pulmonaire – respiration trachéenne
  • La respiration branchiale
  • La respiration des Vertébrés
  • La respiration pulmonaire (on se limite aux vertébrés)
  • Le renouvellement des fluides au contact des surfaces d'échanges respiratoires chez les métazoaires
  • Les surfaces d'échanges respiratoires et l’optimisation des échanges (on utilisera la loi de Fick)
  • Respiration et milieux de vie chez les vertébrés
  • Respirer dans l’air

Échanges hydrominéraux entre l’organisme végétal et son milieu

  • Cellules chlorophylliennes et non chlorophylliennes au sein d'un même végétal
  • Comparaison sève élaborée/sève brute
  • Des organes sources aux organes puits chez les Angiospermes
  • L’équilibre hydrique chez les végétaux
  • La circulation des sèves
  • La feuille : diversité cellulaire et unité fonctionnelle
  • La feuille : relation structure fonction
  • La vie d’une feuille
  • L'approvisionnement des cellules chlorophylliennes en matières premières
  • L'arbre
  • Le bois
  • Le flux hydrique chez les Angiospermes
  • Le flux hydrique du sol à l'atmosphère chez les Angiospermes
  • Le parenchyme foliaire : relations structures-fonctions
  • Le saccharose dans la plante
  • Le xylème
  • Les corrélations trophiques dans un végétal
  • Les organes souterrains des Angiospermes
  • Les sèves
  • Les stomates
  • Les surfaces d’échanges chez les Angiospermes
  • Les tissus conducteurs et la circulation des sèves

Adaptation du développement des Angiospermes au rythme saisonnier

  • A partir d'exemples, dégagez les caractères fondamentaux des surfaces d'échanges chez les Métazoaires
  • Angiospermes herbacées et saisons
  • Angiospermes ligneuses et saisons
  • Cycle de développement des Angiospermes et saisons
  • Dormances et germination
  • Le dioxygène et les êtres vivants
  • Les semences (définition : une semence est un organe ou fragment de végétal capable de produire un nouvel individu)
  • Les surfaces d'échange chez les êtres vivants

Thème III : Construction d’un organisme, mise en place d’un plan d’organisation

Mise en place du plan d’organisation chez les Vertébrés

  • Acquisition des axes de polarité chez la grenouille
  • De l’oeuf à la larve chez la grenouille
  • De la larve à l’adulte à partir de l’exemple des Amphibiens (croissance exclue)
  • De l'oeuf à la blastula
  • Étude expérimentale du développement embryonnaire chez les amphibiens
  • Évolution et régionalisation du mésoderme à partir de la gastrulation
  • Importance du contenu de l’ovocyte et de la fécondation pour la suite du développement embryonnaire chez la grenouille
  • La croissance en longueur d'un os long de Mammifère
  • L’induction du mésoderme
  • L’induction embryonnaire
  • L’organogenèse au cours du développement chez la grenouille
  • La différentiation cellulaire
  • La métamorphose chez la grenouille (déterminisme exclu)
  • La notion d’induction embryonnaire
  • La régionalisation du mésoderme selon les axes de polarité au cours du développement embryonnaire
  • Le mésoderme
  • Le mésoderme : origine, mise en place et évolution
  • Les mouvements gastruléens
  • Les processus fondamentaux du développement embryonnaire chez les animaux à l'échelle cellulaire
  • Mise en place du plan d’organisation des Vertébrés, à travers l’exemple de la grenouille
  • Mise en place et devenir du mésoderme au cours du développement embryonnaire chez la grenouille
  • Un exemple d’induction embryonnaire

Le développement post-embryonnaire des Angiospermes

  • Apex caulinaire et apex racinaire chez les angiospermes
  • Comparaison de la croissance de la tige et de la racine chez les Angiospermes
  • Comparaison des modalités cellulaires du développement des végétaux Angiospermes et des Amphibiens
  • Étude d'un tropisme chez les Angiospermes
  • L’apex caulinaire chez les Angiospermes
  • L’auxèse chez les Angiospermes
  • La croissance des racines chez les Angiospermes
  • La croissance en longueur des racines chez les Angiospermes
  • La croissance en longueur des tiges chez les Angiospermes
  • Le gravitropisme chez les Angiospermes
  • Le méristème apical caulinaire et son contrôle chez les Angiospermes
  • Le phototropisme de la tige chez les Angiospermes
  • Les bourgeons des Angiospermes
  • Les tropismes chez les Angiospermes
  • Lumière et croissance chez les Angiospermes
  • Méristèmes secondaires et croissance en épaisseur chez les Angiospermes
  • Multiplication cellulaire et différenciation cellulaire : deux aspects fondamentaux du développement d’un organisme pluricellulaire
  • Organisation et fonctionnement de l’apex racinaire chez les Angiospermes
  • Paroi squelettique et développement des Angiospermes

Thème IV : la reproduction des organismes animaux et végétaux

Reproduction sexuée des végétaux et Multiplication végétative naturelle chez les Angiospermes

  • De la pollinisation à la fécondation chez les Angiospermes
  • La rencontre des gamètes chez les Filicophytes et les Angiospermes
  • La reproduction des Filicophytes
  • Le cycle de développement des Filicophytes
  • De l’ovule à la graine chez les Angiospermes
  • De la fleur au fruit
  • La fécondation croisée chez les Angiospermes
  • La fleur des Angiospermes
  • La graine dans le cycle de développement des Angiospermes
  • La propagation de l’espèce chez les Angiospermes
  • La vie de la graine (on se limite aux Angiospermes)
  • Morphologies florales et pollinisation chez les Angiospermes
  • Pollen et pollinisation chez les Angiospermes
  • Pollinisation et fécondation chez les Angiospermes
  • Qu’est-ce qu’un fruit ?
  • Qu’est-ce qu’une graine ?

Reproduction sexuée chez les Mammifères

  • Comparaison de la fécondation chez les Mammifères et les Angiospermes
  • La complémentarité des gamètes mâles et femelles chez les Mammifères
  • La fécondation chez les animaux à partir d’un exemple
  • La gamétogenèse des Mammifères
  • Les gamètes des animaux : relations structures – fonctions

Aspects chromosomiques et génétiques de la reproduction

  • Argumenter et discuter la célèbre phrase d’A.Langaney : « Qui fait un oeuf fait du neuf »
  • Comparaison mitose – méiose
  • Conséquences génétiques de la méiose
  • La place de la méiose dans le cycle de développement des êtres vivants
  • La prophase I de méiose et ses conséquences génétiques
  • Le brassage chromosomique chez les Eucaryotes
  • Les brassages génétiques lors de la méiose
  • Les chromosomes homologues
  • Les divisions cellulaires
  • Stabilité et variabilité du patrimoine génétique au cours de la méiose

Thème V : Diversité des types trophiques

  • L’importance des microorganismes dans le cycle de l’azote
  • L’importance écologique des microorganismes
  • L'autotrophie chez les micro-organismes
  • Les microorganismes autotrophes pour le carbone
  • Les microorganismes dans le cycle du carbone

Partie 3 : Intégration d'une fonction à l'échelle de l'organisme

Thème I : Des communications intercellulaires chez l’animal

  • Canaux ioniques et communication
  • Comparaison entre message nerveux et message hormonal
  • Diversité synaptique et intégration à l'échelle du neurone
  • Genèse et propagation du message nerveux dans un neurone
  • la différence de potentiel électrique transmembranaire et ses variations (document fourni : différence de potentiel transmembranaire)
  • La notion d'hormone à partir d'un nombre limité d'exemples pris chez les animaux
  • La transmission synaptique
  • le motoneurone
  • Le neurone, une cellule différenciée
  • Le potentiel d'action neuronal (document fourni : différence de potentiel transmembranaire)
  • Les mécanismes d'action d’une hormone à récepteur membranaire
  • L'intégration nerveuse à l'échelle du neurone
  • Mode d'action comparé des hormones hydrosolubles et des neurotransmetteurs
  • Perméabilité ionique et potentiels électriques transmembranaires (document fourni : différence de potentiel transmembranaire)
  • Transduction des messages, au niveau membranaire, dans la communication intercellulaire

Thème II Le fonctionnement de la cellule musculaire striée squelettique

  • Couplage excitation / contraction dans la cellule striée squelettique
  • La cellule musculaire striée squelettique, une cellule différenciée
  • L'ATP dans la cellule musculaire striée squelettique
  • Le métabolisme de la cellule musculaire striée
  • Les couplages énergétiques dans la cellule musculaire striée

Thème III : Intégration de la circulation sanguine au fonctionnement des organes

  • Coeur et système circulatoire chez les Mammifères
  • Comparaison cellules entre les musculaires striées squelettique et les cellules cardiaques
  • Du dioxygène atmosphérique à son entrée dans la cellule animale
  • L’activité électrique du muscle cardiaque
  • L’automatisme cardiaque
  • La contraction du muscle cardiaque à différentes échelles
  • La fonction respiratoire du sang
  • La perfusion du muscle en rapport avec la situation physiologique de l’organisme
  • La révolution cardiaque
  • Le coeur des Mammifères
  • Le contrôle de l’activité cardiaque
  • Le globule rouge
  • Le rôle des artères et des artérioles dans la circulation sanguine
  • Les différents segments du circuit sanguin : relation structure fonction
  • Les rôles du sang dans la vie des cellules
  • L'hémoglobine, pigment respiratoire
  • Notion de boucle de régulation à partir de l'exemple de la pression artérielle
  • Sang et transport des gaz respiratoires
  • Situation physiologique et distribution du sang

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Olivier

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