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Unité 1


La biologie, science de la vie


  1. Qu'est-ce que la biologie? (p.16) Énumère les cinq (5) étapes de la vie.

La biologie est la science qui a pour objet l'étude des organismes vivants. 

 

Tout être vivant passe généralement par 5 étapes de la vie:

  1. le début, origine, la naissance;

  2. la croissance;

  3. la maturité;

  4. le déclin;

  5. la mort.

  1. Les scientifiques utilisent différentes méthodes d'investigation pour résoudre des problèmes et/ou expliquer des phénomènes.  En sciences, on se tourne généralement vers la méthode scientifique (expérimentale)*. (donné en classe)

  1. Énumère les étapes de la méthode scientifique en faisant la figure 1-8. (p.15)

Biologie: Les enjeux de la vie (p.15)

  1. Explique brièvement chacune des étapes de la méthode scientifique en utilisant le problème des plants de riz étudiés par les agriculteurs japonais.

  1. S'interroger sur la nature

    Il s'agit de l'élément déclencheur qui suscite la curiosité et qui amène le scientifique à faire une recherche pour résoudre un problème ou répondre à ses interrogations (ex: présence de plants de riz anormaux).

  2. Cerner et définir le problème (p.10-11)

Certains plants de riz étaient si hauts et si frêles qu'ils pliaient ce qui rendait la récolte impossible. Les scientifiques se sont alors posés la question:

« Pourquoi certains plants de riz sont-ils hauts et frêles? »

ou de façon plus scientifique

« Quel facteur entraîne une croissance anormale de certains plants de riz? »

  1. Documentation (cueillette d'informations (p.11)) *Ne pas confondre avec cueillette des données.

Les scientifiques rassemblent tous les renseignements qu'ils trouvent sur le problème en lisant des ouvrages spécialisés et en consultant différents autres scientifiques.

  1. Formulation de l'hypothèse (p.11)

On essaie ici de prévoir ou prédire les résultats de l'expérience.

  1. Les plants ont une croissance anormale lorsqu'ils portent un champignon.

  2. Ce champignon produit une substance chimique qui rend la plante haute et fragile.

  1. Conception et 6. réalisation de l'expérience et observations (p.11-13)

On planifie soigneusement l'expérience, on la réalise et on observe en notant les résultats pour ensuite les analyser.

  1. variable indépendante: est la condition à l'étude (ex: quantité de substance chimique appliquée sur les plants de chaque groupe (contrôlée). Présence ou absence du champignon dans le milieu de culture (contrôlée).

  2. variable dépendante: le facteur mesuré ou observé (ex: vitesse de croissance des plants; taille des plants; etc.).

  3. variables contrôlées:: caractéristiques qui sont contrôlées et qui sont identiques, tant pour le groupe expérimental que pour le groupe témoin. (ex: la quantité de terre dans chaque milieu de culture, l'humidité relative, la quantité et durée de lumière, etc.)

  4. cueillette des données: les scientifiques recueillent et notent les données (mesures, organisation de l'expérience, déroulement, durée, matériel et résultats obtenus) en utilisant notamment des graphiques, tableaux, diagrammes, photos, etc.

  1. Analyse (traitement) des données:

 À l'aide des données obtenues, les scientifiques peuvent maintenant les analyser pour en tirer des conclusions.

  1. Formulation d'une conclusion. (p.14-15)

  1. hypothèse rejetée infirmée : si les résultats de l'expérience ne confirment pas l'hypothèse, cette dernière est rejetée et la démarche expérimentale est révisée pour y trouver une erreur possible. S'il n'y a pas d'erreur, on formule une nouvelle hypothèse à partir des données.

  2. hypothèse acceptée confirmée : si les résultats de l'expérience confirment l'hypothèse, on l'accepte pour ensuite la vérifier à plusieurs reprises. Lorsqu'elle résiste à un grand nombre de vérifications, on peut en faire une théorie.

Après avoir accepté l'hypothèse, on formule une conclusion en relation avec la question de recherche. (ex: Le champignon présent sur les plants de riz produit une substance chimique nuisible qui affecte la croissance des plants.)

 

*La méthode scientifique ne constitue pas « LA » seule façon de mener des investigations et résoudre des problèmes en science.  Bien qu'elle soit toujours présentée dans plusieurs ouvrages de science et qu'elle ait été un modèle de référence pendant plusieurs années, la communauté scientifique s'entend pour dire que les observations, les investigations et la résolution de problème ne se limite pas à une recette à suivre, ni à un ordre précis d'étapes à respecter. Le choix de cette méthode a ici été retenu afin de démontrer les différents éléments généralement présents dans un processus d'enquête (ex: problème, variable, hypothèse, etc.). 

  1. Tous les organismes vivants possèdent des caractéristiques propres à la vie.  Explique brièvement les différentes caractéristiques de la vie. (*donné en classe)

La distinction entre un organisme vivant et un objet non vivant peut sembler évidente. Cependant, cette distinction entre le vivant et le non vivant devient plus difficile lorsqu’il s’agit d’éléments microscopiques. Une bactérie est-elle vivante? Un virus est-il vivant? Un chromosome est-il vivant? Pour tenter de répondre à ces questions, les biologistes ont déterminé que tous les organismes vivants possèdent certaines caractéristiques communes.

 

  1. L’ordre ou l’organisation

Tous les organismes possèdent une structure ou une organisation interne ordonnée. L’unité de vie la plus simple de cette organisation est la cellule.

 

ex: En observant l’épiderme d’un oignon (Allium cepa) au microscope, on constate rapidement l’organisation des cellules.

  1. L’utilisation d’énergie

Le maintien de l’organisation interne d’un organisme nécessite de l’énergie qui est obtenue dans l’environnement. Cette énergie est utilisée pour accomplir certaines réactions chimiques qui permettent la décomposition des nutriments ainsi que la synthèse des composantes cellulaires. L’ensemble des réactions chimiques qui se produisent dans un organisme est appelé le métabolisme.

ex: Les organismes transforment l’énergie pour accomplir plusieurs fonctions. Le colibri à gorge rubis (Archilochus colubris) s’alimente en butinant le nectar des fleurs. L’énergie emmagasinée dans cette substance lui permet notamment de voler.

  1. La croissance et le développement

La croissance est caractérisée par l’augmentation de matière vivante et par la formation de nouvelles structures (ex: cellules).

 

La croissance des organismes unicellulaires (ex: bactérie) se limite à la synthèse et à l’addition de nouvelles composantes cellulaires. Les organismes pluricellulaires sont issus d’une seule cellule initiale qui subit de multiples divisions pour finalement former un organisme entier.

 

Biologie: Les enjeux de la vie (p.20)

 

Le développement représente plutôt les changements qui surviennent au cours de la vie d’un organisme. Il produit des organismes avec des caractéristiques spécifiques à chaque espèce.

 

ex: Chez le papillon, les stades de développement sont distincts.

 

Biologie: Les enjeux de la vie (p.21)

 

  1. La capacité de reproduction

Les organismes ont une durée de vie variable et tous seront éventuellement contraints à la mort. La reproduction est le mécanisme qui permet à un organisme de produire des individus qui lui ressemblent et ainsi assurer la continuité de son espèce au cours des générations.

ex: Selon la théorie de la biogénèse, un organisme vivant provient nécessairement d’un autre organisme vivant. L’érable à sucre (Acer saccharum) produit des graines (samares) qui pourront se développer et former d’autres érables à sucre.

  1. Le maintien de l’homéostasie

Chaque organisme possède des mécanismes qui lui permettent de maintenir son milieu interne stable malgré les changements dans le milieu externe. Cette régulation du milieu interne est appelée homéostasie.

ex: Grâce au contrôle du volume sanguin circulant dans ses oreilles, le lièvre de Californie (Lepus californicus) ajuste ses pertes de chaleur aux conditions extérieures et conserve une température constante.

Phil Myers (photographe, détenteur des droits d'auteur), Musée de Zoologie, Université du Michigan

  1. La réaction aux stimuli de l’environnement

Un stimulus est une condition à laquelle un organisme peut répondre. Plusieurs organismes possèdent des organes sensoriels qui leur permettent de détecter différents stimuli et y répondre (réaction).

ex: La dionée (Dionaea muscipula) possède des cellules ciliées qui entraînent une réaction (i.e. fermeture de son piège) lorsqu’elles sont stimulées.

Biologie - 2e éd (p.5)

  1. L’évolution

Les six premières caractéristiques de la vie sont observables sur une période de temps relativement courte. Par contre, l’évolution est le résultat de changements génétiques qui surviennent au cours des générations. Avec le temps, les populations comptent des organismes mieux adaptés à leur environnement et ces derniers survivent et se reproduisent.

ex: La couleur du pelage de la gélinotte huppée (Bonasa umbellus) lui permet de se camoufler dans son environnement et ainsi favoriser sa survie et sa reproduction.

 

  1. Pour chacune des caractéristiques de la vie du numéro 3 précédent, donne un exemple d'un organisme chez qui il est possible d'observer cette caractéristique (ex: ordre ou organisation: les aiguilles des branches de sapin sont toutes placées en parallèle l'une au côté de l'autre).

  1. Nomme, dans l'ordre, les niveaux d'organisation des êtres vivants et explique chacun brièvement. (p.17-19) (Laisse environ 15 lignes pour ajouter une suite à ta réponse)

  1. l'atome: plus petite particule entière d'un élément;

  2. la molécule: particule formée par l'union d'au moins deux atomes;

  3. l'organite: structure de la cellule qui accomplit une fonction. (Certains produisent des substances chimiques dont la cellule a besoin, d'autres fournissent l'énergie ou encore se déplacent et emmagasinent des matières.)

  4. la cellule: unité structurale et fonctionnelle de tout organisme. Elle agit comme une usine qui fabrique des produits qui serviront à fabriquer la machinerie de l'usine ou encore à bâtir une nouvelle usine. D'autres matériaux serviront à la production d'énergie, etc.)  Les activités de la cellule se déroulent en suivant un programme inscrit à l'intérieur de la cellule, le code génétique (ADN).

  5. un tissu: est un groupe de cellules semblables organisées en vue de l'accomplissement d'une fonction précise (ex: les cellules musculaires forment le tissu musculaire spécialisé pour la contraction).

  6. un organe: est formé d'au moins deux tissus qui forment une unité structurale.

  7. un système: est un groupe d'organes qui travaillent en coopération pour accomplir des fonctions vitales.

  8. Un organisme: est un être vivant entier et indépendant (bactéries, oiseaux, arbres, etc.) L'organisme formé d'une seule cellule est dit unicellulaire et celui formé de plusieurs cellules est dit pluricellulaire.

Biologie: Les enjeux de la vie (p.19)

 

 

Bien entendu, l'organisme ne constitue pas le niveau le plus élevé de l'organisation biologique.  

 

  1. Une population est l'ensemble des individus de la même espèce qui vivent dans une même région (ex: Notre forêt compte une population d'érables à sucre, une population de lièvres, etc.).

  2. Une communauté est formée par l'ensemble de diverses populations qui vivent et interagissent dans une même région.

  3. Un écosystème (aquatique ou terrestre) comprend tous les êtres vivants d'une même région, ainsi que tout le non-vivant de l'environnement (sol, énergie, eau).

Biologie: Les enjeux de la vie p.28

  1. Un biome est formé d'un ensemble d'écosystèmes variés couvrant une vaste étendue géographique.

  2. La biosphère englobe finalement tous les milieux où l'on y retrouve la vie.

  1. Tous les organismes réagissent à leur environnement. Fais la distinction entre « l'environnement externe » et « l'environnement interne » de l'organisme. (p.22)

  1. L'environnement externe comprend des facteurs extérieurs à l'organisme et qui changent constamment. Il comprend notamment, l'air, l'eau, le climat, la température, les autres organismes vivants, etc.

  2. L'environnement interne comprend des facteurs comme la température, l'eau, les éléments nutritifs et les minéraux dissous à l'intérieur de l'organisme.

  1. Fais la distinction entre « stimulus » et « réaction ». (p.22)
  1. Un stimulus est une condition à laquelle un organisme peut répondre (ex: son, lumière, température, goût, etc.).
  2. Une réaction est la réponse d'un organisme à un stimulus ou des stimuli (ex: ouverture de la pupille, transpiration, etc.).
  1. Les organismes ont des adaptations qui leur permettent de survivre dans leur environnement.  Explique ce qu'on entend par « adaptation » et donne cinq (5) exemples de mécanismes d'adaptation chez certains organismes que tu connais. (p.22)

    Une adaptation est une caractéristique (structurale, physiologique ou comportementale) qui augmente les chances de survie et de reproduction des organismes d'une population.  Par exemple, en hiver, le bison a la capacité de se couvrir d'une fourrure épaisse.

     

    Lorsque les organismes d'une population n'ont pas les adaptations requises pour survivre dans leur environnement, il y a alors risque pour leur survie et menace d'extinction.

  1. Parmi les caractéristiques de la vie du numéro 3 précédent, le maintien de l'homéostasie en est une particulièrement importante pour tous les organismes.  Explique le phénomène du maintien de l'homéostasie en te servant d'une personne qui court. (p.23)

    Lorsqu'une personne court, ses muscles travaillent davantage. Ils ont donc besoin de plus d'énergie et de nutriments et produisent plus de déchets. Tes poumons et ton cœur doivent travailler plus fort pour répondre à cette demande. Il y a donc une augmentation de chaleur. C'est alors que ton organisme transpire pour libérer cet excès de chaleur et ainsi refroidir ton corps pour le maintenir à une température acceptable.  L'ensemble des réactions qui servent à maintenir l'équilibre interne contribue au maintien de l'homéostasie.

     

  2. Réponds aux questions du livre. (p.24-25)

    1. Vocabulaire de la biologie (p.24)

      1. technologie

      2. biologie

      3. organite

      4. hypothèse

      5. variable dépendante

      6. reproduction

      7. organisme pluricellulaire

      8. homéostasie

      9. tissu

      10. croissance

       

    2. Révision des concepts. (p.24-25)

      1. b) variable dépendante

      2. b) théorie

      3. a) cellule

      4. c) réaction

      5. b) curieux

      6. c) la nourriture

      7. c) développement

      8. c) géologie

      9. c) technologie

      10. b) expérience

 


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