Rappels du 2e degré : cellule, hérédité et écosystèmes : biologie 5e secondaire

La cellule est l'unité de base du vivant. Chez les eucaryotes, le noyau contient les chromosomes, faits d'ADN ; un gène est un fragment d'ADN qui porte une information héréditaire. Dans le cytoplasme, les organites se partagent le travail : ribosomes pour les protéines, mitochondries pour la respiration, chloroplastes pour la photosynthèse chez les végétaux.

Prérequis du 2e degré (UAA1 à UAA3 de biologie, en 3e et 4e), pas une UAA du 3e degré.

Cellule, noyau et ADN

À connaître

• $ADN : deux brins enroulés en double hélice, faits de nucléotides dont la base est A, T, C ou G$
• $appariement des bases entre les deux brins : A avec T, C avec G$
• $un chromosome contient une longue molécule d'ADN qui porte de nombreux gènes$

Méthodes

• Organites et leurs rôles. Noyau, ribosomes, mitochondries et chloroplastes ont chacun une fonction dans la cellule.
• Complémentarité des bases. Sur l'autre brin, A fait face à T et C fait face à G.
• Chromosome, ADN, gène. Un chromosome est une molécule d'ADN ; un gène en est un fragment.

Exercices types

• Cite trois différences entre une cellule animale et une cellule végétale observées au microscope optique.
• Un brin d'ADN a la séquence ATTGCAC. Écris la séquence du brin complémentaire.
• Explique la relation entre chromosome, ADN et gène.

Reproduction sexuée : méiose et fécondation

Les cellules du corps sont diploïdes : leurs chromosomes vont par paires, 2n = 46 chez l'être humain. La mitose donne deux cellules identiques à la cellule mère. La méiose, dans les testicules et les ovaires, produit des gamètes haploïdes à n = 23 chromosomes. La fécondation d'un ovocyte par un spermatozoïde rétablit la diploïdie dans la cellule-œuf.

À connaître

• cellule diploïde : $2n$ chromosomes, avec $2n = 46$ chez l'être humain ; gamète haploïde : $n = 23$
• mitose : une cellule $2n$ donne deux cellules $2n$ identiques
• méiose : une cellule $2n$ donne quatre cellules $n$ ; fécondation : $n + n = 2n$

Méthodes

• Diploïde ou haploïde. Une cellule diploïde a des paires de chromosomes, un gamète n'en garde qu'un de chaque paire.
• Mitose et méiose. La mitose copie la cellule ; la méiose divise par deux le nombre de chromosomes.
• Fécondation. L'union de deux gamètes haploïdes forme une cellule-œuf diploïde.

Exercices types

• Une cellule de chien compte 78 chromosomes. Combien de chromosomes contient un spermatozoïde de chien ? Et une cellule-œuf ?
• Compare la mitose et la méiose : nombre de cellules produites, nombre de chromosomes et rôle.
• Cite les organes qui produisent les gamètes chez l'homme et chez la femme, et nomme ces gamètes.

Monohybridisme : les lois de Mendel

Un gène existe en plusieurs versions, les allèles. Un homozygote porte deux allèles identiques, un hétérozygote deux allèles différents. L'allèle dominant s'exprime chez l'hétérozygote, l'allèle récessif seulement chez l'homozygote. Le croisement de deux hétérozygotes donne des génotypes dans les proportions 1 : 2 : 1 et, si la dominance est complète, des phénotypes 3 : 1.

À connaître

• $notation : une lettre majuscule pour l'allèle dominant (A), la même en minuscule pour l'allèle récessif (a)$
• $Aa \times Aa$ : génotypes $\frac{1}{4}\,AA$, $\frac{1}{2}\,Aa$ et $\frac{1}{4}\,aa$, soit 1 : 2 : 1
• phénotypes, si la dominance est complète : $\frac{3}{4}$ dominants et $\frac{1}{4}$ récessifs, soit 3 : 1
• croisement-test $Aa \times aa$ : $\frac{1}{2}\,Aa$ et $\frac{1}{2}\,aa$, soit 1 : 1 ; $AA \times aa$ ne donne que des $Aa$
• $codominance : l'hétérozygote exprime les deux allèles, et les phénotypes suivent aussi les proportions 1 : 2 : 1$

Méthodes

• Allèle, homozygote, hétérozygote. Deux allèles identiques : homozygote ; deux allèles différents : hétérozygote.
• Échiquier de croisement. On écrit les gamètes d'un parent en ligne, ceux de l'autre en colonne, puis on combine les allèles dans chaque case.
• Proportions 3 : 1 et 1 : 2 : 1. Deux hétérozygotes donnent 1/4, 1/2, 1/4 en génotypes et 3/4, 1/4 en phénotypes si la dominance est complète.
• Croisement-test. On croise avec un homozygote récessif : descendance homogène si le parent testé est homozygote, moitié-moitié s'il est hétérozygote.

Exercices types

• Chez le pois, l'allèle graine lisse (L) domine l'allèle graine ridée (l). On croise deux plants hétérozygotes. Construis l'échiquier de croisement et donne les proportions des génotypes et des phénotypes.
• Un cobaye noir peut être homozygote ou hétérozygote, l'allèle noir dominant l'allèle blanc. Quel croisement permet de le savoir ? Donne les résultats attendus dans les deux cas.
• Chez la souris, on suppose que l'allèle gris domine l'allèle blanc. Deux souris grises hétérozygotes ont 32 descendants. Combien de souris grises et de souris blanches peut-on attendre ?
• Chez certains bovins, les allèles robe rouge et robe blanche sont codominants : les hétérozygotes ont une robe rouanne, avec des poils rouges et des poils blancs. Quelle descendance attendre de deux bovins rouans ?

Écosystèmes : réseaux trophiques et transferts

Un écosystème réunit un milieu, le biotope, et les êtres vivants qui l'habitent, la biocénose. Les producteurs, surtout les végétaux verts, fabriquent leur matière organique par photosynthèse ; les consommateurs la mangent et les décomposeurs la minéralisent. La matière circule en cycle ; l'énergie traverse la chaîne et une grande partie est perdue à chaque niveau.

À connaître

• $chaîne alimentaire : producteur, consommateur primaire (herbivore), consommateur secondaire (carnivore) ; chaque maillon est mangé par le suivant$
• rendement d'un transfert : $\text{rendement} = \frac{\text{énergie du niveau suivant}}{\text{énergie du niveau de départ}} \times 100$, en %
• $photosynthèse : dioxyde de carbone et eau, avec l'énergie lumineuse, donnent du glucose et du dioxygène$

Méthodes

• Producteurs, consommateurs, décomposeurs. Chaque être vivant occupe une place dans le réseau trophique selon ce qu'il mange.
• Transferts de matière et d'énergie. Les décomposeurs recyclent la matière ; l'énergie se perd surtout en chaleur à chaque niveau.
• Rendement d'un transfert. On divise l'énergie du niveau suivant par celle du niveau de départ, puis on multiplie par 100.

Exercices types

• Dans une prairie, les végétaux fixent 20 000 kJ par m² et par an ; les herbivores en retiennent 2 000 kJ. Calcule le rendement du transfert et explique ce que devient le reste de l'énergie.
• Construis un réseau trophique avec un chêne, des chenilles, des mésanges, un épervier et des champignons du sol. Indique le rôle de chaque être vivant.
• Explique pourquoi on dit que la matière circule en cycle alors que l'énergie ne fait que traverser l'écosystème.

Autres chapitres de 5e

• Notre corps face aux risques d'infection
• Hygiène du système nerveux
• Vivre sa sexualité de façon responsable

Les chapitres de 6e secondaire