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Problème : Comment expliquer que la cellule fonde l’unité et la diversité du vivant ?

I- La cellule : unité et diversité structurale du vivant

Tous les êtres vivants sont composés de cellules: certains ne possèdent qu'une cellule, les organismes unicellulaires; d'autres sont constitués de plusieurs cellules, les organismes pluricellulaires.

è    TP1 : Observation de cellules au microscope optique.
Problème: Comment l'observation de deux êtres vivants différents permet-elle de dégager une unité structurale de la cellule?

è    TP2 : Observation et comparaison de plusieurs cellules.

               Problème: Comment l'observation de différentes cellules permet-elle de montrer l'existence   
           d'une unité dans la structure des êtres vivants?

 Au cours de ces deux TP, nous avons observé des cellules de différents êtres vivants au microscope optique afin de mettre en évidence une unité et une diversité dans la structure des êtres vivants :

  Photographie de cellules d'épiderme de triton observées au microscope optique (x600) et son schéma d'interprétation


Tableau bilan des caractéristiques structurales des cellules :

II- La cellule : unité et diversité fonctionnelle du vivant

1-Deux types de métabolisme : l’hétérotrophie et l’autotrophie

  è    TP3 : Les besoins nutritifs des cellules
               Problème: Quels sont les besoins nutritifs des cellules?

Au cours de ce TP, nous avons mis en évidence deux types de métabolisme en déterminant les besoins nutritifs des cellules. Nous avons travaillé avec des  levures (champignon unicellulaire) et des euglènes (algues unicellulaires).

Pour déterminer les besoins nutritifs de ces cellules, il a fallu réaliser un comptage de cellules, cultivées dans différents milieux nutritifs, à l’aide du quadrillage d’une lame de Malassez :

Les besoins nutritifs des cellules permettent de distinguer deux grands types de métabolisme :

2- Modalité des deux métabolismes

a) Les modalités de l'hétérotrophie

 è TP4 : L’utilisation du glucose par les cellules ayant un métabolisme hétérotrophe (exemple des levures)
Problème: Comment les levures dégradent-elles le glucose pour produire l'énergie nécessaire à son développement?

Au cours de ce TP, nous avons réalisé une manipulation ExAO (Expérience Assistée par Ordinateur) pour mettre en évidence le lien entre les échanges gazeux des levures avec leur milieu et la dégradation du glucose par ces levures.

   Résultat de l'expérience:




Les cellules hétérotrophes dégradent des molécules organiques pour se procurer l'énergie nécessaire à leur développement. Cette dégradation de la matière organique en énergie se fait par la respiration au niveau des mitochondries et s'accompagne d'échanges gazeux caractéristiques: consommation d'O2 et rejet de CO2.


Schéma bilan du fonctionnement d'une cellule hétérotrophe:

            b) Les modalités de l'autotrophie

          èTP5 : L’utilisation des apports nutritifs par les cellules autotrophes. (exemple des
            euglènes)
           Problème: Comment les cellules autotrophes synthétisent-elles leur matière vivante et se 
           procurent-elles l'énergie nécessaire à leur développement?

Le même type d'expérience que précédemment a été réalisé avec des euglènes. Les résultats obtenus sont décrits ci-dessous:



Les cellules autotrophes synthétisent leur propre matière organique à partir de minéraux et de lumière: cette réaction s'appelle la photosynthèse, elle a lieu au niveau des chloroplastes et s'accompagne d'échanges gazeux caractéristiques: consommation de CO2 et rejet d'O2.
La matière organique produite est ensuite dégradée en énergie par la respiration au niveau des mitochnondries.

Schéma bilan du fonctionnement d'une cellule autotrophe:
   

III- La cellule : des activitées contrôlées

            Problème: Qu'est ce qui contrôle le métabolisme?

Le métabolisme, ainsi que toutes les activités cellulaires, est controlé par le programme génétique situé dans le noyau des cellules (pour les cellules eucaryotes).