Examen finale

HOMÉOSTASIE

Processus de régulation par lequel l'organisme maintient les différentes constantes du milieu intérieur entre les limites des valeurs normales.

ORDRE:

Ordre dans l’organisation du vivant

Qu’est-ce qui détermine que quelque chose est vivant ?

HOMÉOSTASIE, RÉACTION AUX STIMULUS DE L’ENVIRONNEMENT, ORDRE, CROISSANCE ET DÉVELOPPEMENT, UTILISATION D’ÉNERGIE, ADAPTATION ÉVOLUTIVE et reproduction

La hiérarchie de l’organisation biologiques

Atome -> Molécule -> Organites -> Cellule -> Tissus -> Organe  -> Système -> Organisme → Population → Communaute biologique→ Écosystème → Biosphère

ATOMES

La base de tout être vivant, ne pouvant pas être décomposés en plus petits éléments. Les plus rencontrés dans le vivant sont : H, C, N, O, F.

MOLECULE

Groupe d’atomes liés chimiquement. Les molécules organiques sont formées principalement de C-H-O.

ORGANITES

Structures moléculaires formées par le regroupement de molécules ayant une fonction pour maintenir la cellule en vie.

CELLULE

Entité vivante formée de l'ensemble des organites et du cytosol, entourée d'une membrane cytoplasmique.

TISSUS

Regroupement de cellules semblables qui travaillent en coopération pour accomplir une fonction spécifique.

Organe:

Structure anatomique formée du regroupement de tissus différents qui accomplit une fonction spécifique.

Système:

Regroupement d’organe différents qui coopèrent pour une même fonction dan un organisme.

Organisme:

Être vivant, peut être  unicellulaire ou pluricellulaire

Populations:

l’ensemble des individus d’une même espèce qui vivent dans une même région.

Communaute biologique:

L’ensemble des organismes qui peuple un même écosystème

Écosystème:

Renfeme tous les être vivants d’une même région, de même que tout le non-vivant qui compose l’environnement.

Biosphère:

Ensemble des écosystèmes, tout ce qui vit sur la terre

Étapes de L’apparition des première cellule très simple

1) Synthèse abiotique et l’accumulation de petites molecules organiques comme les acides aminés et les bases azotées.

2) La fusion de ces petites molécules pour former des macromolecules (proteines et acides aminés)

3) L’agrégation de toutes ces molécules en protocellules, des goulette  enveloppées d’une membrane préservant les différenrence chimique entre les milieux.

4) L’apparition de molécules capablees d’autoréplication rendant l’hérédité possible

L’atmosphère de la Terre Primitives

Peu d’oxygen, Dense, vapeur d’eau et composés issus des éruptions volcanique (azote, CO2 méthane, ammoniac et hydrogéne).

Refroidissement de la terre

La condensation de l’eau à former les océans et une grande part d’hydrogène c’est échappée.

Première Théorie sur l’apparition des molécules organiques

En 1920, A. I. Oparin et B.S. Haldane, ont théoriser que l’atmosphée primitive était un millieux réducteur (qui fournit des électrons) dans lequel des composés organique pouvaient se former à partir de molécules très simples. L’énergie nécessaire pourait provenir de la foudre ou des rayons UV.

Vérification de la théorie de l’apparition des première cellules

En 1953, Stanley Miller et Harold Urey, après de nombreuse expérience, il a été déterminer que l’atmosphère n’était pas réductrice mais neutre. Par contre, Les volcans avaient une atmosphère réductrice, il se peut que les premier composés est étaient formés au alentours. Durant une éruption volcanique.

Hypothèse relie a l’apparition des première cellule dans les volcans ou geyser

Les premiers composées organiques ont été former dans des cheminées hydrothermale, là où l’eau chaude et les minéaux de l’interieur de la terre jaillissent dans les océans.

Évents Alcalins

cheminée qui rejette une eau moins chaude (40 à 90 degrés) et dont le PH est élevés (9 à 10). Ce serait un environnement propice à la vie.

Fumeurs noirs

cheminée qui ont une eau trés chaude (300 à 400 degrés). Les composées formés sont vraisemblablement trés instables.

théorie des météorites

Ces organisment auraient aussi pue provenir d’une météorite comme Murchison, qui contenait 80 acides aminés

La synthèse des macromolécules

Pour former des cellules, il faut des macros molécules. La synthése abiotique de monoméres d’ARN, peut se produire à partir de simples precurseur moléculaires. De plus, en laissant tomber gouttes à gouttes des soulutions d’acide aminés ou de nucléotides d’ARN, sur des substat chauffer ( sable, argile, roches), des polymère se sont formés spontanément.

Les photocellules

Ce sont des agrégats de molécules produites par voix abiotique et entourés d’une membrane d’acide gras.

Est-ce que les photocellules sont des être vivant

Elles possédent certaines des propriété associé à la vie: reproduction, un métabolisme rudimentaire et la conservation d’un milieux chimique internes différents de l’extérieur. Mais ne sont pas vivant car elle ont de l’ARN.

L’ARN et les ribosomes

Les ARN catalyseurs sont nommés ribosomes, ils peuvent s’autorépliqué. Formés d’un brin, la molécules posséde un génotype et un phenotype. Les molécules les plus aptes a se repliquer serait majoritaires.

Expérience de Urey et Miller :

En combinant dans un récipient de verre de l’eau et 3 gaz

(Hydrogène, Méthane, Ammoniac), ils obtinrent 11 acides aminés, les composantes des protéines.

Les étincelles représentaient les éclairs dans un ciel orageux.

Le concept d’émergence

Chaque fois qu’on monte d’un niveau dans la hiérarchie, de nouvelles « propriétés émergentes » apparaissent. C’est le résultat des interactions ordonnées des éléments du niveau inférieur

Unité et diversité

Malgré toutes les différences entre les espèces, beaucoup partagent une partie de leur ADN. Ce qui laisse croire à un ancêtre commun.

Exemple de l’unité et de la diversité

Les cils d’un paramécie et ceux d’un être humain sont composés des même tubes de protéines.

L’importance des circonstances:

l’évolution dépend de l’environnement et de ses prédateurs.

Étapes de l’évolution par sélection naturelle

1-Diversité existante

2-Surnatalité (Potentiel reproducteur > Cap Lim)

3-Compétition (« Lutte pour la survie »)

→ Les mieux adaptés survivent

4-Reproduction différentielle

→ Les mieux adaptés se reproduisent plus

5-Leurs gènes deviennent + fréquents

L’évolution biologique

Un organisme primitif engendre des organismes évolués grace a la modification de son ADN et l’évolution

Idée centrale de l’évolution :

avec le temps, l’ADN change, donc les organismes changent

Toutes les modifications de l’ADN ne sont pas  « conservées » dans l’évolution.

Il y a deux grands mécanismes d’évolution à partir des mutations:

- Sélection

- Dérive génétique

Lamarck

Il croit (et il avait raison) que la vie a évolué et que des espèces peuvent se transformer en d’autres espèces. Il propose un mécanisme d’évolution : le Transformisme

Est-ce que le transformisme est une théorie vérifiée

Non

Lamarck appuie sa théorie sur deux principes :

➢ Principe de l’usage et du non-usage

Un organe non utilisé par un animal s’atrophie au contraire,un organe intensivement utilisé se développe.

➢ Hérédité des caractères acquis

Les modifications que subit un organisme durant sa vie sont transmissibles à ses descendants.

Principe de l’usage et du non-usage

Un organe non utilisé par un animal s’atrophie au contraire,un organe intensivement utilisé se développe.

Hérédité des caractères acquis

Les modifications que subit un organisme durant sa vie sont transmissibles à ses descendants

Pourquoi le Principe de l’usage et du non-usage n’est pas valide

C’est le changement de l’ADN qui cause les nouveaux caractères.

La nécessité de « transformer » un organe ne pousse pas les mutations à se produire.

Pourquoi Hérédité des caractères acquis n’est pas valide

Un organisme transmet son ADN à ses descendants. Cet ADN, il l’a reçu de ses parents. L’ADN des cellules germinales peut subir des mutations, mais le mode de vie d’un organisme ne transforme pas son ADN.

ADAPTATION

Certains gènes confèrent des caractères avantageux. C’est caractéristique ont une plus grande chance de se partager et donc deviennent majoritaires.

Succès reproducteur différentiel

Les individus avantagés par leur génétique survivent et se reproduisent davantage (compétition, lutte pour l’existence) Avec le temps, les gènes avantageux deviennent plus fréquents dans la population (possible disparition de gènes désavantageux)

La DIVERSITÉ génétique

c’est la VARIÉTÉ des gènes dans une population. Elle provient aussi de la COMBINAISON particulière de gènes qui distingue les individus (reproduction sexuée…)

La VARIABILITÉ génétique

provient des changements dans l’ADN (mutations, recombinaisons intra-gène…) ; elle est source de diversité

L’évolution naturelle selon Darwin

La nature impose un filtre qui « laisse passer » les caractères avantageux et élimine les désavantageux. La population est la plus petite unité capable d’évolution. L’évolution est la modification graduelle de la composition génétique des populations. Darwin parlait de « descendance avec modification »

La sélection naturelle ne crée pas de nouveaux caractères c’est…

Chez les animaux, ce sont les mutations de l’ADN des cellules germinales (donc transmissibles aux descendants) qui peuvent apporter de nouveaux caractères (nouveaux gènes) dans une population.

L’ADAPTATION ÉVOLUTIVE À cours et long terme

L’adaptation est un gains d’efficacité

​

Courts terme  = épisodique, le changement durent pour moins long qu’une vie

Long terme = évolutives, la caractéristique est partagée avec les générations futures

Si une adaptation devient obsolète ou négative

elle devient une inadaptation ou meadaptation

3 types d’adaptation

Adaptations anatomiques

Adaptations physiologiques

Adaptations comportementales

Adaptations anatomiques

Concernent la structure physique de l’organisme

Adaptations physiologiques

Concernent le fonctionnement interne de l’organisme.

Adaptations comportementales

Concernent le comportement de l’individu

Pour avoir une valeur adaptative au sens de l’évolution, il faut que ces caractères soient déterminés génétiquement

Sélection naturelle

La nature « sélectionne » les individus qui vont se reproduire plus que d’autres. Ça augmente l’adaptation des populations dans un environnement donné et à une certaine époque.

Sélection artificielle

Les humains sélectionnent les individus (animaux, plantes, champignons, bactéries) qui se reproduisent, dependant des caractéristiques recherchées. Ça n’augmente pas leur adaptation dans la nature, mais leur utilité pour les humains et, d’une certaine manière, leur pérennité, leur évolution future.

Sélection sexuelle

Dans une population animale, ce sont souvent les femelles qui sélectionnent les individus mâles qui vont se reproduire. En général, ça n’augmente pas l’adaptation dans la nature, mais adapte l’espèce à certains critères.

Homologie

Structures homologues : structures de même origine embryologique qui montrent une ressemblance fondamentale de caractères provenant d’ancêtres communs. L’anatomie comparée confirme que l’évolution est un processus de remodelage à partir de caractères déjà existants

L’homologie la plus primitive qui relie TOUS les êtres vivants :

le code génétique

Analogie

Des structures analogues sont des structures qui se ressemblent et qui jouent le même rôle, qui ont la même fonction. Mais qui n’ont pas la même origine. C’est une ressemblance non-fondamentale de caractères chez des organismes ayant subi une sélection naturelle similaire

Évolution convergente

Deux populations d’espèces différentes peuvent développer des structures similaires de façon indépendante

Microévotution:

l’évolution a ca plus petite échelle. C’est a dire un changement de la fréquence allélique d’une génération a l’autre.

Trois mécanismes permettant un changement de fréquence allelique:

1) la selection naturelle

2) la dérive génétique (phénomène aléatoire qui modifie la fréquence allélique)

3) le flux génétique (transfert d’allèles)

Sélection directionnelle

La pression de sélection est plus sévère envers les individus qui sont à des

valeurs extrêmes d’un côté d’une variable, soient les valeurs basses OU élevées.

Ça dirige l’adaptation dans une certaine direction par rapport à cette variable.

Sélection stabilisante

La pression de sélection est plus sévère envers les individus qui sont à des

valeurs extrêmes d’une variable, aussi bien pour les valeurs basses et élevées.

Ça dirige l’adaptation vers des valeurs moyennes par rapport à cette variable.

Sélection divergente

La pression de sélection est plus sévère envers les individus qui sont à des

valeurs intermédiaires, alors que ceux qui sont à des valeurs, soient basses ou

élevées d’une variable, s’en sortent mieux.

Ça dirige l’adaptation dans des directions différentes par rapport à cette variable.

L’évolution des populations

En termes de biologique, les individus n’évoluent pas. En effet, leurs gènes ne changent pas. Ce sont les populations qui évoluent

Génétique des populations :

Étude des changements génétiques au sein des populations

Microévolution :

Changement de la composition génétique d’une population d’une génération à l’autre (changement dans les fréquences génotypiques, apparition de nouveaux gènes)

Macroévolution :

Changements évolutifs majeurs plus vastes qu’au niveau de l’espèce. La macroévolution peut être le résultat de l’accumulation de microévolutions

Population :

groupe d’individus de la même espèce vivant dans le même écosystème. Bien entendu, ils sont capables de se reproduire entre eux et de donner une descendance viable et féconde.

Patrimoine génétique (bassin de gènes, pool génique) :

ensemble des allèles qu’une population possède à un moment donné. Comprend les allèles de tous les individus de la population.

Fixation d’allèle

lorsque tous les individus de la population sont homozygotes pour ce gène (un seul allèle existe pour ce gène dans cette population)

Dans une population, chaque allèle a une fréquence (%)

Pour le calculer, il faut doubler le nombre d’individus homozygotes possédant l’allele et l’auditionner avec le nombre d’individus hétérozygotes.

Loi de Hardy-Weinberg

Pour vérifier si la sélection naturelle cause une evolution d’un locus. Il faut déterminer quelle serait la composition génétique d’une population s’il n’y a pas dévolution de ce locus. On peut allors comparer les données avec celles de la population. Si il n’y a pas de différnce, elle n’évolue pas.

Condition pour que la loi de Hardy-Weinberg fonctionne

1. Taille de la population : très grande

2. Flux génétique : aucun

3. Mutations : aucune

4. Accouplements : aléatoires

5. Sélection naturelle : aucune

Loi de l’équilibre de Hardy-Weinberg

Lorsqu’il y a 2 allèles possibles pour un gène (locus), on peut résumer l’union des gamètes dans une population sous la forme d’une équation algébrique. Pour « A » et « a », soient, p = Fréq. de l’allèle « A » et « q » = Fréq. de l’allèle « a » :

1) La population est de très grande taille

Plus une population est petite, plus les fluctuations aléatoires (dues au hasard) des fréquences alléliques d’une génération à l’autre risquent d’être importantes

Dérive génétique

Dans des petites populations, des phénomènes aléatoires peuvent modifier la fréquence allélique et donc apporter des changements inattendus.

Voici deux mécanismes qui peuvent générer de petites populations et favoriser la dérive génétique :

1. L’effet fondateur

2. L’effet d’étranglement

Effet fondateur

Ce phénomène tire son nom d’exemples s’étant produits dans l’histoire. Il est arrivé que des groupes émigrent et que par hasard les quelques individus impliqués ne possèdent pas des fréquences alléliques représentatives de leur population d’origine. Leurs descendants ont donc manifesté plus fréquemment certains phénotypes…

Effet d’étranglement

Un désastre naturel (ou causé par l’humain) (explosion, avalanche, ouragan, tremblement de terre…) peut réduire radicalement la taille d’une population → la population restante peut, dans certains cas, ne pas être représentative de la population d’origine.

2) Il n’y a pas de flux génétique

Lorsque deux population s’échangent des allèles (un certain nombre d’individus des 2 populations se rencontrent et se reproduisent, avec ou sans migration). Le déplacement d’allèles entre les populations en raison de la migration d’individus ou de gamètes peut modifier les fréquences alléliques

Trois grand mécanisme entraine un changement de fréquence allélique:

la sélection naturelle, la dérive génétique et le flux génétique,

3) Il n’y a pas de mutations

Les mutations (ponctuelles ou chromosomiques) introduisent des variations dans le patrimoine génétique d’une populationLes mutations peuvent générer de nouveaux gènes, de nouveaux allèles.

La plupart des mutations se produisent dans des cellules somatiques (non transmissibles aux générations suivantes). Chez les organismes à reproduction sexuée, seules les mutations survenant dans les cellules germinales sont transmissibles aux générations suivantes.

Mutations ponctuelles

(Substitution - Insertion - Délétion) d’un ou de quelques nucléotides

Plusieurs de ces mutations sont sans effet

Elles ont de l’effet seulement si elles touchent des exons ou des zones de régulation de l’expression des gènes. Une mutation sans importance ou encombrante peut éventuellement devenir favorable si l’environnement change.

Altérations chromosomiques

Presque toujours nuisibles, parfois neutres, rarement bénéfiques. La translocation d’un segment chromosomique vers un autre chromosome peut réunir des gènes qu’il est avantageux de transmettre ensemble. La duplication de gènes est une source de variation importante, souvent nuisible, sauf si elle ne concerne que de petits segments d’ADN. La répétition de ces segments peut permettre l’expression de nouvelles fonctions.

La sélection naturelle permet de conserver les mutations favorables et d’éliminer les mutations défavorables. C’est le cumul des mutations favorables, sur une période de plusieurs milliards d’années, qui a permis l’évolution des formes de vie.

4) Les géniteurs s’accouplent de façon aléatoire

On sait bien que chaque membre d’une population animale exerce une certaine sélection dans le choix d’un partenaire de reproduction, sélection basée sur divers critères. Il est par ailleurs plausible que cette sélection soit dans bien des cas plus fréquente ou plus importante pour les femelles que pour les mâles. Toujours en parlant des conditions d’application de la règle du binôme, quand on dit qu’il ne doit pas y avoir de préférence dans la reproduction ou encore que les accouplements doivent être faits « au hasard », sinon la sélection changera certaines fréquences alléliques et la loi de Hardy-Weinberg ne s’appliquera plus, on sous-entend qu’il s’agit uniquement de certains gènes qui nous intéressent et pour lesquels on fait les calculs du binôme.

Pangamie :

rencontre aléatoire des gamètes

Panmixie :

rencontre aléatoire des individus

5) Il n’y a pas de sélection naturelle

La sélection naturelle fait que certains allèles conférant un avantage à l’organisme qui les porte sont transmis avec une plus grande fréquence (ils augmentent le succès reproducteur) qu’un allèle ne conférant aucun avantage Ainsi, la composition génétique de la population change avec le temps → évolution. C’est l’ évolution adaptative

Classification du Vivant

Domain -> Régne -> Embranchement-> Classe-> Ordre-> Famille-> Genre -> Espèce

Cellule Procaryote

​Procaryotes (L’ADN n’est pas dans un noyau)

➢ Unicellulaires

➢ Hétérotrophes ou autotrophes

➢ Se retrouvent dans la majorité des milieux

A) Domaine des archées

Organisme vivant dans des conditions extreme.

B) Domaine des bactéries

Organisme les plus diversifié et les plus répondu

Cellules Eucaryote

A) Domaine des eucaryote

Organisme qui utilisent leur milieux ou autre organisme pour crée de l'énergie

4 règnes dans les Eucaryotes

– Eumycètes : sécrètent des exo-enzymes, absorbent des nutriments (ce sont des décomposeurs)

– Végétaux : photosynthèse

– Animaux : se nourrissent par ingestion

– Protistes : groupe très diversifié (en majorité des unicellulaires)