Thème 1 : la Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution de la vie

 

 

 

Énergie et cellule vivante

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Tout système vivant échange de la matière et de l’énergie avec ce qui l’entoure. Il est le siège de couplages énergétiques.

La cellule chlorophyllienne des végétaux verts effectue la photosynthèse grâce à l’énergie lumineuse.

Le chloroplaste est l’organite clé de cette fonction.

La phase photochimique produit des composés réduits RH2 et de l’ATP.

La phase chimique produit du glucose à partir de CO2 en utilisant les produits de la phase photochimique.

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La plupart des cellules eucaryotes (y compris les cellules chlorophylliennes) respirent : à l’aide de dioxygène, elles oxydent la matière organique en matière minérale.

La mitochondrie joue un rôle majeur dans la respiration cellulaire.

L’oxydation du glucose comprend la glycolyse (dans le hyaloplasme) puis le cycle de Krebs (dans la mitochondrie) : dans leur ensemble, ces réactions produisent du CO2 et des composés réduits R’H2.

La chaîne respiratoire mitochondriale permet la réoxydation des composés réduits ainsi que la réduction de dioxygène en eau.

Ces réactions s’accompagnent de la production d’ATP qui permet les activités cellulaires.

Certaines cellules eucaryotes réalisent une fermentation.

L’utilisation fermentaire d’une molécule de glucose produit beaucoup moins d’ATP que lors de la respiration.

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La fibre musculaire utilise l’ATP fourni, selon les circonstances, par la fermentation lactique ou la respiration.

L’hydrolyse de l’ATP fournit l’énergie nécessaire aux glissements de protéines les unes sur les autres qui constituent le mécanisme moléculaire à la base de la contraction musculaire
L’ATP joue un rôle majeur dans les couplages énergétiques nécessaires au fonctionnement des cellules.

 

 

Thème 2 : enjeux planétaires contemporains

 

 

 

Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir

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Les enveloppes fluides de la Terre (atmosphère et hydrosphère) sont le siège d’une dynamique liée notamment à l’énergie reçue du Soleil. Elles sont en interaction permanente avec la biosphère et la géosphère.

Le climat, à l’échelle globale ou locale, est à la fois le résultat de ces interactions et la condition de leur déroulement. La compréhension, au moins partielle, de cette complexité permet d’envisager une gestion raisonnée de l’influence de l’Homme.

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L’atmosphère initiale de la Terre était différente de l’atmosphère actuelle. Sa transformation est la conséquence, notamment, du développement de la vie. L’histoire de cette transformation se trouve inscrite dans les roches, en particulier celles qui sont sédimentaires.

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Les bulles d’air contenues dans les glaces permettent d’étudier la composition de l’air durant les 800 000 dernières années y compris des polluants d’origine humaine.

La composition isotopique des glaces et d’autres indices (par exemple la palynologie) permettent de retracer les évolutions climatiques de cette période.

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L’effet de serre, déterminé notamment par la composition atmosphérique, est un facteur influençant le climat global. La modélisation de la relation effet de serre/climat est complexe. Elle permet de proposer des hypothèses d’évolutions possibles du climat de la planète notamment en fonction des émissions de gaz à effet de serre induites par l’activité humaine.

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Sur les grandes durées (par exemple pendant le dernier milliard d’années), les traces de variations climatiques importantes sont enregistrées dans les roches sédimentaires. Des conditions climatiques très éloignées de celles de l’époque actuelle ont existé.

 

 

Thème 3 : corps humain et santé

 

Glycémie et diabète

 

La glycémie est un paramètre du milieu intérieur.

Son maintien par l’organisme dans une gamme de valeurs étroite est un indicateur et une condition de bonne santé.

Les glucides à grosses molécules des aliments sont transformés en glucose grâce à l’action d’enzymes digestives.

Les enzymes sont des protéines qui catalysent des transformations chimiques spécifiques (ici celles de la digestion).

La régulation de la glycémie repose notamment sur les hormones pancréatiques : insuline et glucagon.

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Le diabète de type 1 résulte de la perturbation de la régulation de la glycémie provoquée par l’arrêt ou l’insuffisance d’une production pancréatique d’insuline. L’absence ou l’insuffisance de l’insuline est due à une destruction auto-immune des cellules β des îlots de Langerhans.

Le diabète de type 2 s’explique par la perturbation de l’action de l’insuline.

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Le déclenchement des diabètes est lié à des facteurs variés, génétiques et environnementaux.