Examen final Biologie

Diversité et évolution du vivant

La cohésion

La cohésion

Une autre molécule polaire peut être attirée par elle et elle crée une tension superficielle, une pellicule invisible qui occupe une très petite surface

La stabilisation de la température par l’eau

L’eau absorbe ou perd une quantité de chaleur importante et aide les vivants à se refroidir par évaporation

La dilatation au gel

La glace flotte et isole les étendues d’eau sous elle

Polyvalence du solvant

L’eau peut dissoudre un grand nombre de substance et est un excellent agent de transport entre les différentes parties d’un organisme

Les propriétés particulières du carbone

Le carbone est l’élément fondamental de la plupart des substances chimique qui composent les vivants grâce à sa configuration électronique qui lui permet de former des molécules simples, volumineuses, complexes et variées ainsi d’être un squelette très stable

Les quatre groupes de molécules organique (carbonées) retrouvées chez les vivants

Les macromolécules; glucides, protéines, acide nucléiques ainsi que les lipides

Monomère

Chacune des petites unités structurales formant un polymère

Polymère

Molécule constituée d’un grand nombre de monomères identiques ou semblables attachées par des liaisons covalentes

Synthèse des polymères

Réaction qui consomme de l’énergie lorsque la molécule perd de l’eau

Dégradation des polymères

Réaction qui libère de l’énergie lorsque la molécule absorbe de l’eau

Composition et structure des protéines

Une protéine est un polymère d’une unité structurale appelée acide aminé qui peut être organisé de quatre niveaux différents; primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire. L’ordre des acides aminés détermine la nature de la protéine

Composition des acides nucléiques

Polymères composés de sous-unités appelés nucléotides. Ils sont composés de Cytosine (C), Thymine (T dans ADN), Uracile (U dans ARN), Adénine (A) et de Guanine (G). Les nucléotides s’assemblent par des liaisons phosphodiester.

ADN

Composé de deux longues chaînes de nucléotides positionnés face à face et maintenue par des liaisons hydrogène. Les bases azotées s’assemblent toujours de la même façon entre elles; Adénine - Thymine, Cytosine - Guanine. Ces paires s’arrangent en spirale afin de former une double hélice.

ARN

Composé d’une seule chaîne de nucléotides, qui peut se replier grâce à des liaisons hydrogène, ou non. Les bases azotées s’assemblent toujours avec le même partenaire; Adénine - Uracile (pas de thymine), Cytosine - Guanine.

Rôle ADN

Matériel génétique des cellules. Tous les gènes sont formés d’ADN, notre bagage héréditaire est donc composé d’acides nucléiques.

ARN messager

“travail” des gènes; l’ADN est la copie maîtresse, l’ARN est une photocopie de cette version originale

ARN de transfert

Permet la conversion de l’information génétique en protéine

Composition et fonction des glucides

Constitués de carbone, d’hydrogène et d’oxygène dans un rapport précis. La fonction primaire est la source d’énergie à court terme rapidement disponible.

Types de glucides

Sucres dits simples; monosaccharides (1 seule molécule de sucre) et disaccharides (2 molécules de sucres unies par une liaison glycosidique).

Sucre dits complexes; polysaccharides (plusieurs molécules de sucres reliées par des liaisons glycosidiques)

Disaccharide

Union de deux monosaccharides par déshydratation ou condensation

Polysaccharides

Union d’un grand nombre de monosaccharides (spécifiquement le glucose) par réaction de déshydratation. Les polysaccharide de réserve sont amidon chez les végétaux et glycogène chez les animaux. Les polysaccharides structural végétaux sont la cellulose (paroi cellulaire) et animal sont chitine (exosquelette des arthropodes)

Lipides

Ils ne sont techniquement pas des polymères et ne sont pas assez gros pour être des macromolécules.

Triglycérides (graisse)

Ont comme rôle d’être une réserve d’énergie, protection, isolation thermique. Ils procurent plus d’énergie par gramme que toute autre molécule biologique. Formés de glycérol (alcool à trois atomes de carbone) et d’acides gras (longue chaîne carbonée). C’est une molécule hydrophobe.

Les phospholipides

Constituant des membranes cellulaires. Ils sont composés d’un glycérol, de deux acides gras et d’un groupement phosphate. Peut être hydrophobe ou hydrophile et pour cette raison, ils sont les constituant majeur de la membrane des cellules

Les stéroïdes

Précurseur des hormones. Cholestérol, œstrogène, progestérone et testostérone.

Écologie

Étude scientifique des interactions entre les organismes et entre les organismes et leur milieu

Facteurs abiotiques

Facteurs non vivant qui influent sur la répartition et l’abondance locales des organismes. Ex: Température, Lumière, Eau, Nutriments…

Facteurs biotiques

Facteurs vivants qui influent sur la répartition et l’abondance locales des organisme. Ex: Compétiteurs pour les ressources, prédateurs ou proies, Parasites…

La distribution des espèces

Plusieurs facteurs l’influence: facteurs biotiques, abiotiques, l’expansion et la répartition

Le climat

Température, précipitations, lumière, vent, apport d’énergie solaire, rotation de la terre autour du soleil, les étendues d’eau, les montagnes, le cycle saisonnier

Biome

Ensemble d’écosystèmes variés qui occupe une vaste étendue géographique et qui se caractérise par des conditions climatiques uniformes déterminant un type dominant de végétation (terrestre) ou par le milieu physique (aquatique)

Écosystème

La somme des organismes vivant dans un milieu donné et les facteurs abiotiques avec lesquels ils interagissent

Flux d’énergie

L’énergie pénètre dans les écosystèmes sous forme de lumière solaire. Elle est convertit en énergie chimique par les autotrophes qui emmagasinent dans les composés organiques. Les hétérotrophes utilisent l’énergie des autotrophes pour se nourrir. Perte de chaleur. L’énergie n’est pas recyclée.

Les cycles biogéochimiques

Les éléments chimiques peuvent être recyclés. Les autotrophes puisent ces éléments de l’eau, de l’air et du sol sous forme inorganique et les incorporent dans des molécules organiques

Communauté

Ensemble de populations d’espèces différentes occupant un territoire donné et interagissant entre elles

Compétition

(-,-) Deux espèces ou plus se disputent une ressources en quantité limitée

Exploitation

(+,-) Une espèce est avantagée par le fait qu’elle se nourrit d’autres espèces, qui s’en trouvent désavantagées

Prédation

(+,-) Une espèce (le prédateur) en tue une autre (la proie) pour la manger

Herbivorisme

(+,-) Un herbivore mange une partie d’une plante ou d’une algue

Parasitisme

(+,-) Le parasitisme obtient sa nourriture au détriment d’un autre organisme, appelé hôte.

Interactions positives

(+,+) ou (+,0) Ces interactions procurent un avantage aux deux espèces, ou alors à une seule des espèces, mais sans nuire à l’autre.

Mutualisme

(+,+) L’interaction bénéficie aux deux espèces

Commensalisme

(+,0) L’interaction bénéficie à l’une des deux espèces, mais n’influe pas sur l’autre.

Espèces dominantes

Espèces les plus nombreuses d’une communauté. Elles influent sur la présence et la distribution d’autres espèces ainsi que les facteurs abiotiques du milieu

Espèces clés de voûte

Pas particulièrement nombreuses mais elles conditionnent la structure d’une communauté par leur rôle écologique

Écologie des populations

Discipline qui étudie les populations sous l’angle de l’environnement en explorant l’influence des facteurs biotiques et abiotiques sur l’abondance, la dispersion et la pyramide des âges des populations

Population

Groupe d’individus de la même espèce vivant dans une aire géographique donnée, à une moment précis. Ces individus utilisent les mêmes ressources, sont influencés par les mêmes facteurs écologiques et leur probabilité d’interaction et de reproduction entre eux est très élevée. Définie par sa densité et sa dispersion

Dispersion en agrégats

Les étoiles de mer se regroupent près des sources de nourriture ( le plus courant)

Dispersion uniforme

L’agressivité des manchots royaux envers leurs voisins les maintient à distance

Dispersion aléatoire

Les graines de pissenlit, du genre taraxacum, sont transportées par le vent

Microévolution

Tout changement de la composition génétique d’une génération à l’autre

Les sources de diversité génétique

La mutation produit dans les gamètes peuvent se transmettent aux descendants. Elle est ponctuelle ou chromosomiques. La reproduction sexuée par enjambement, assortiment indépendant des chromosomes et fécondation aléatoire. Ceux-ci brassent des allèles déjà existants pour former de nouvelles combinaisons et est la première source de variation au sein d’une population

Patrimoine génétique

Ensemble des gènes qu’une population possède à un moment donné. Si un seul allèle existe pour un locus donné dans une population, tous les individus sont homozygotes pour cette allèle. S’il existe deux ou plus allèles pour un locus donné dans une population, les individus peuvent être soit homozygotes, soit hétérozygote

Fréquences alléliques

La fréquence a une allèle dans une population est p + q = 1, p étant la fréquence de l’allèle dominant et q la fréquence de l’allèle récessif

Loi de Hardy-Weinberg

Permet d’illustrer comment l’hérédité mendélienne préserve la variation génétique d’une génération à l’autre et de comprendre les changements évolutifs à long terme. p^2 + 2pq + q^2 = 1. Les populations naturelles s’approchent rarement sinon jamais de cette loi, cependant, le taux de changement évolutif de nombreuses populations est tellement lent que ces populations semblent constantes et ceci nous permet d’obtenir une approximation des fréquence alléliques et génotypiques. Elle permet aussi de calculer le pourcentage approximatif de la population humaine qui porte l’allèle d’une maladie héréditaire.

Condition de l’équilibre de Hardy-Weinberg

Il n’y a pas de mutations, l’accouplement se fait de manière aléatoire, il n’y a pas de sélection naturelle, la taille de la population est extrêmement grande et il n’y a pas de flux génétique

Facteurs qui peuvent altérer la composition génétique d’une population

La sélection naturelle, dérive génétique et flux génétique

La sélection naturelle

Les individus d’une population présentent des variations dans leurs caractères héréditaires; ceux qui sont dotés des variations les mieux adaptées à se reproduire que ceux qui affichent des variations moins adaptées. Certains allèles se transmettent à la génération filiale d’une façon disproportionnée par rapport à leur fréquence relative dans la génération parentale

La dérive génétique

Plus un échantillon est petit, plus il y a de chances de déviation par rapport à un résultat idéal. Un écart important avec le résultat idéal explique la fluctuation imprévisible des fréquences alléliques d’une génération à la suivante. Avec le temps, la perte d’allèles qui se produit dans celle-ci tend à réduire la variation génétique. Les deux facteurs sont l’effet de goulot d’étranglement et l’effet fondateur.

Effet de goulot d’étranglement

Un désastre causé par un changement soudain dans l’environnement peut réduire radicalement la taille d’une population. La population est celle qui a évité le désastre par hasard. Sa compositions génétique n’est peut-être plus représentative de la population initial et certains gènes seront peut-être surreprésentés, d’autre sous-représentés, d’autres disparaîtrons, etc. Elle influera sur la population jusqu’à ce que celle-ci redevienne suffisamment grande.

Effet fondateur

Lorsqu’il sont isolé de leur population, des individus peuvent s’implanter et former une nouvelle population dont le patrimoine génétique ne sera pas représentatif de la population d’origine. Ex: colonisation d’un nouvel habitat

Flux génétique

Une population peut gagner ou perdre des allèles par suite de la migration d’individus féconds ou d’échanges de gamètes avec une population. Il tend à atténuer les différences génétiques entre les populations en contact. S’il est suffisamment intense, il peut amalgamer des populations voisines, qui partageront alors le même patrimoine génétique (réduire les différences entre les populations)

Évolution suite à la sélection naturelle

Parmi tous les facteurs qui peuvent modifier le patrimoine génétique, seulement elle débouche sur une adaptation à l’environnement. Accumulation et perpétuation des génotypes favorables dans une population et dépend de la présence da variations géniques.

Raisons pourquoi la sélection naturelle ne produit pas d’organismes parfaits

La sélection ne peut que modifier des variations existantes; les nouveaux allèles n’apparaissent pas sur demande. L’évolution est limitée par des contraintes historiques car l’évolution ne se débarrasse pas de l’anatomie ancestrale pour construire une structure complexe à partir de rien. De nombreuses adaptations sont compromis et le hasard entre celle-ci et l’environnement qui entre en interaction; Les allèles du patrimoine génétique de la population fondatrice ne sont pas tous bien adaptés au nouvel environnement.

Concept biologique de l’espèce

Population ou groupe de populations dont les individus sont en mesure de se reproduire les uns avec les autres dans la nature et d’engendrer un descendance viable et féconde. Ils sont dans l’impossibilité d’avoir une descendance avec les individus d’autres espèces

Barrières à l’interfécondité

Prézygotiques; la copulation est impossible à cause de l’isolement écologique (restrictions géographique), l’isolement temporel (périodes de rut décalées) et l’isolement éthologique (parade nuptiale n’attire que les individus appropriés). Fécondation de l’ovule impossible à cause de l’isolement mécanique (différences morphologiques) et l’isolement gamétique (spermatozoïdes incapables de féconder un ovules d’une autre espèce). Postzygotiques; Viabilité réduite des hybrides, fécondité réduite des hybrides et déchéance des hybrides.

Spéciation allopatrique

Une population forme une nouvelle espèce à la suite d’un isolement géographique qui l’a séparée de la population mère (terrestre ou aquatique)

Spéciation sympatrique

Une petite population forme une nouvelle espèce, bien qu’elle ne soit pas isolée géographiquement de la population mère (terrestre ou aquatique)

La cellule

L’unité de base des vivants. L’activité cellulaire est responsable de toutes les réalisations de l’organisme.

Organisme

Désigne un être vivant entier et indépendant. Cet être vivant peut être constitué d’une seule cellule (unicellulaire) ou de plusieurs cellules (pluricellulaire)

Théorie cellulaire

La cellule est l’unité fondamentale de la vie car elle est le premier ensemble de matière qu’il est possible de considérer comme entité vivante. Tous les constituants d’une cellule sont inertes et les activités biochimiques d’une cellule sont déterminées par les structures qu’elles contiennent. Tous les vivants sont formés de cellules; unicellulaire (cellule autonome) ou pluricellulaire (cellules spécialisées). De nouvelles cellules ne peuvent provenir que de cellules préexistantes, pas de génération spontanée

Le métabolisme

Est l’ensemble de toutes les réactions biochimiques se produisant dans une cellule. Dans une cellule, il y a : construction de nouveaux éléments (anabolisme) et destruction d’anciens matériaux (catabolisme). Toutes les cellules ont besoin de matière avec lesquels elles fabrique de nouveaux qui sont utiles à sa survie et ses fonctions et elle a aussi besoin d’énergie nécessaire à l’accomplissement de tout travail cellulaire pour sa survie. La molécule énergique universelle des cellules est l’ATP

La taille des cellules

Celle-ci est limitée par les échanges qu’elle doit faire avec son environnement. Lorsqu’un objet grossit, son volume augmente plus que sa surface. Plus la surface est grande par rapport au volume, plus les échanges satisfont les besoins cellulaires

Cellule procaryote

Cellule simple qui n’a pas d’organites et de noyau. Ex: Archées, bactéries. Elles ont des fimbriae, un nucléoïde, une capsule et une paroi cellulaire

Cellule eucaryote

Cellule compartimentée (organites, noyau) avec un matériel génétique protégé dans un noyau. Ex: cellules animales, végétales, mycètes.

Composition des cellules

Elles possèdent toutes, peut importe leur type (eucaryote ou procaryote), une membrane plasmique, du matériel génétique, des ribosomes et du cytosol.

La cellule animale

Composée de trois grandes structures: La membrane plasmique (limite externe), le noyau (organite le plus volumineux qui contient le matériel génétique) et le cytoplasme (composé d’eau, d’électrolytes et de grosse molécules comme des protéines qui contient les organites membraneux et non membraneux)

La membrane plasmique

Elle constitue la frontière entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. Elle est constituée de phospholipides positionnés en double couche (externe=hydrophile, interne=hydrophobe), de protéines enchâssées dans la membrane ou accolées, de cholestérol et de glucides (sucres) comme les glycolipides et glycoprotéines. Elle maintient l’homéostasie d’une cellule. Elle fait aussi de la perméabilité sélective.

Homéostasie

Équilibre du milieu interne d’un cellule

Perméabilité sélective

Seulement certaines substances peuvent traverser la membrane plasmique (entrée ou sortie)

Le noyau

Centre de contrôle de la cellule. Il renferme l’information génétique (ADN), un ou plusieurs nucléoles, une enveloppe nucléaire et des pores nucléaires. Toutes les cellules de l’organisme contiennent les mêmes gènes. Les gènes déterminent la séquence des acides aminés des protéines cellulaires et selon le type de cellule, certains gènes sont actifs alors que d’autre sont inactifs. L’ADN, à l’aide de l’ARN, détermine les protéines présentes dans une cellule, qui contribuent à définir la spécificité d’une cellule. La plupart en possède seulement un mais certaines sont multinucléées comme les cellules musculaires, hépatiques et ostéoclaste, alors que certaines sont anucléées comme les globules rouges.

Le cytoplasme

Matrice semi-liquide située entre le noyau et la membrane plasmique. Il est constitué de cytosol qui est la partie liquide (eau, ions, protéines…) et d’organites qui sont recouverts d’une membrane ou pas et qui ont des fonctions spécialisées au sein d’une cellule et sont inertes

Les organites membraneux

Le système endomembranaire (réseau de membranes internes) qui comprend le réticulum endoplasmique lisse et rugueux ainsi que le complexe golgien, les lysosomes et les vésicules

Le réticulum endoplasmique lisse

Ne contient pas de ribosomes. Fait la synthèse des lipides (graisse, stéroïdes phospholipides membranaires). Fait le métabolisme des glucides, la détoxication des médicaments et des drogues ainsi que le stockage des ions Ca2+

Le réticulum endoplasmique rugueux

Les ribosomes y sont temporairement liés. Fait la synthèse de membrane, la modification des protéines qui y prennent leur forme native (ou fonctionnelle); fabrication des protéines destinées à l’exportation (grâce aux ribosomes qui y sont attachés)

Complexe golgien

Saccules empilés, pas en réseau. Fait l’étiquetage, emballage, tri et transport des protéines

Lysosome

Organite sphérique contenant des enzymes digestives (virus, bactéries, toxines, vieux organites, tissus inutiles, …)

Vésicules

Sacs membranaires permettant le transport de substances (souvent de protéines) d’un endroit à l’autre de la cellule

Mitochondrie

Génère l’ATP, la source d’énergie universelle des cellules, par la respiration cellulaire. Transforme le glucose et le l’oxygène en oxyde de carbone, eau et ATP. Elle a une double membrane (origine: procaryote intégré)

Peroxysome

Sacs membraneux qui contiennent diverses enzymes de neutralisation des substances nocives (oxydases, catalases)

Ribosomes

Synthèse de toutes les protéines et sont liés au réticulum endoplasmique rugueux ou libres, même structure

Centrosome

Unique, constitué de 2 centrioles, fait l’organisation du cytosquelette (microtubules), fait la division cellulaire et est l’origine des prolongements cellulaires

Le cytosquelette

Réseau complexe de bâtonnets (protéines) qui traverse le cytosol. Il soutient les organites, produit des mouvements de la cellule et la forme cellulaire. Il est fait de microtubules, filaments intermédiaires et microfilaments

Flagelle

À comme rôle la locomotion de la cellule et est fait de microtubules

Microvillosités

Ils augmentes la surface de la membrane plasmique ce qui est utile pour l’absorption

Cils cellulaires

Prolongements mobiles courts ressemblant à des fouets qui se retrouvent en grand nombre sur les surfaces exposées de certaines cellules. Fait le déplacement de substances; trachée, voies nasales, trompes auditives = déplacement de mucus aussi les voies génitales = déplacement des cellules sexuelles. Fait 10-20 battements à la seconde avec une activité coordonnée

La cellule végétale

Composée de chloroplastes, vacuole centrale, paroi cellulaire et plasmodesmes. Elle ne contient pas de lysosomes, de centrioles ou de flagelle (généralement).

Vacuole centrale

Joue un rôle dans la croissance de la cellule végétale car elle grossit à mesure qu’elle absorbe de l’eau. Elle occupe la majeure partie de la cellule végétale et est le lieu de stockage des ions, glucides, protéines, eau

Le chloroplaste

Le lieu conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique (glucide) par photosynthèse. Il transforme le dioxyde de carbone, l’eau et la lumière en glucose, oxygène et eau

Paroi cellulaire

Prévient l’absorption excessive de l’eau, protège contre les agresseurs grâce à son épaisseur. Sa composition chimique varie selon l’espèce, mais la structure de base est toujours une matrice de polysaccharides (cellulose) et de protéines