Biologie IGCSE

Tous les êtres vivants partagent les mêmes sept caractéristiques 特征 — sept processus vitaux 生命过程 que tous les organismes 生物体 réalisent. Vous pouvez les retenir grâce aux lettres MRS GREN. L'examinateur attribue des points pour la formulation exacte, apprenez donc chaque définition.

• Movement 运动 — action d'un organisme, ou d'une partie de celui-ci, changeant sa position ou son emplacement.
• Respiration 呼吸作用 — réactions chimiques dans les cellules 细胞 qui dégradent les molécules nutritives 营养物质 et libèrent de l'énergie 能量 pour le métabolisme 新陈代谢.
• Sensitivity 应激性 — capacité à détecter et répondre aux changements de l'environnement 环境 interne ou externe.
• Croissance 生长 — augmentation permanente de la taille et de la masse sèche 干重.
• Reproduction 生殖 — processus permettant de produire davantage d'organismes de la même espèce.
• Excretion 排泄 — élimination des produits de déchet 废物 du métabolisme, ainsi que des substances excédentaires (plus que ce dont le corps a besoin).
• Nutrition 营养 — absorption de matériaux destinés à l'énergie, à la croissance et au développement.

Le métabolisme désigne l'ensemble des réactions chimiques se déroulant dans les cellules d'un organisme.

Il existe des millions d'espèces d'êtres vivants. Pour les étudier, les scientifiques les classifient 分类 — ils les trient en groupes selon les caractéristiques qu'ils partagent. Les organismes d'un même groupe partagent plus de traits entre eux qu'avec ceux d'autres groupes.

Espèces et système binomial

Le groupe le plus petit est l'espèce 物种. Une espèce est un groupe d'organismes capables de se reproduire pour produire des descendants fertiles 可育后代 ("fertile" signifie que les descendants peuvent eux-mêmes avoir des descendants).

Chaque espèce possède un nom scientifique 学名 à deux parties. Ce système de dénomination est le système binomial 双名法 — un système convenu dans le monde entier, de sorte que chaque scientifique utilise le même nom.

• La première partie est le genre 属 (un groupe plus grand auquel appartient l'espèce). Il commence par une majuscule.
• La deuxième partie est l'espèce. Elle commence par une minuscule.

Le nom entier est écrit en italiques, par exemple Homo sapiens (humains). Deux rats nommés Rattus norvegicus et Rattus rattus appartiennent au même genre mais sont des espèces différentes.

Clés dichotomiques

Une clé dichotomique 二歧检索表 est un outil qui vous aide à identifier un organisme inconnu. "Dichotomique" signifie "divisé en deux". À chaque étape, la clé vous donne deux choix concernant une caractéristique. Vous choisissez celui qui correspond à votre organisme, et ce choix vous renvoie à la paire suivante de choix. Vous répétez cette opération jusqu'à atteindre le nom de l'organisme.

Lorsque vous construisez une clé, choisissez des caractéristiques claires que vous pouvez observer — par exemple "possède des ailes / ne possède pas d'ailes" — et non des caractéristiques variables, telles que la taille.

Exemple résolu. Une clé indique : étape 1, possède des ailes, allez à l'étape 2 ; ne possède pas d'ailes, allez à l'étape 3. Étape 2, une paire d'ailes, c'est une mouche domestique ; deux paires d'ailes, c'est un papillon. Un insecte inconnu possède deux paires d'ailes. L'étape 1 ne demande qu'"ailes ou pas d'ailes ?", donc avoir des ailes vous mène à l'étape 2. À l'étape 2, "deux paires" donne papillon. Suivez le chemin indiqué par la clé, étape par étape — ne sautez jamais directement vers le nom qui semble correct.

Classification et ADN (Supplément)

La classification moderne tente de montrer les relations évolutives 进化关系 — à quel point différents organismes sont apparentés. Les organismes plus étroitement apparentés partagent un ancêtre 祖先 plus récent.

Pour mesurer cela, les scientifiques comparent la séquence de bases 碱基序列 de l'ADN (l'ordre des "lettres" chimiques qui composent les gènes 基因 d'un organisme). La règle est simple :

• Les organismes partageant un ancêtre plus récent (plus étroitement apparentés) ont des séquences de bases d'ADN plus similaires.
• Les organismes partageant uniquement un ancêtre éloigné ont des séquences de bases moins similaires.

Ainsi, une séquence de bases d'ADN peut être utilisée à la fois pour classifier les organismes et déterminer à quel point deux espèces sont apparentées.

Les plus grands groupes dans lesquels les organismes sont classés s'appellent les royaumes 界. Au niveau Core, vous placez les organismes dans les deux premiers royaumes ci-dessous ; pour le Supplément, vous avez besoin des cinq royaumes. Vous décidez où un organisme appartient en examinant ses caractéristiques principales.

Les royaumes fongique, procaryote et protoctiste sont exclusivement pour le Supplément.

Regroupement du règne animal

Le règne animal est d'abord divisé en deux : les animaux avec colonne vertébrale et ceux sans.

Vertébrés 脊椎动物 sont des animaux avec une colonne vertébrale 脊柱. Il y a cinq groupes principaux.

Arthropodes 节肢动物 sont des animaux sans colonne vertébrale. Ils ont un exosquelette dur (exosquelette 外骨骼) et des pattes articulées (articulations 关节). Il y a quatre groupes principaux.

Regroupement du règne végétal (Supplément)

Les plantes sont également classées en groupes. Vous en devez connaître deux.

• Fougères 蕨类植物 — ont des racines, des tiges et des feuilles, mais ne font pas de fleurs ni de graines. Elles se reproduisent par de minuscules spores 孢子.
• Plantes à fleurs 开花植物 — font des fleurs et forment des graines 种子 à l'intérieur de la fleur. Elles se divisent en deux groupes selon leurs cotylédons (les premières feuilles à l'intérieur d'une graine, appelées cotylédons 子叶) :

Virus (Supplément)

Virus 病毒 ne sont placés dans aucun royaume. Ils ne sont pas constitués de cellules, donc beaucoup de scientifiques ne les considèrent pas comme vivants. Un virus est très simple, avec seulement deux parties :

• une enveloppe externe de protéine 蛋白质外壳, et
• du matériel génétique 遗传物质 (ses gènes) à l'intérieur.

Un virus ne peut pas effectuer seul les processus vitaux. Il ne peut se reproduire que dans les cellules vivantes d'un hôte 宿主 — l'organisme qu'il infecte.

• Apprenez par cœur les sept caractéristiques avec leurs définitions exactes. Écrivez-les sous forme de phrases claires et complètes.
• La digestion 消化 n'est pas l'une des sept caractéristiques — c'est juste une partie de la nutrition. "Respirer" n'est pas non plus l'une des sept.
• Dans un nom scientifique, le genre commence par une majuscule et l'espèce par une minuscule, et les deux sont en italiques.
• Pour utiliser une clé dichotomique, commencez par la première paire de choix et suivez le chemin étape par étape. Ne sautez pas d'étapes.
• Séquence de bases d'ADN plus similaire → les organismes sont plus étroitement apparentés (ils partagent un ancêtre plus récent).

Tout être vivant est fait de cellules 细胞. Une cellule est la plus petite partie capable d'effectuer les processus vitaux. Dans ce chapitre, vous comparez une cellule de plante 植物, une cellule animale 动物 et une cellule de bactérie 细菌. Toutes les nouvelles cellules sont créées par la division 分裂 de cellules déjà existantes.

Quelles structures se trouvent dans chaque cellule ?

Ainsi, les cellules végétales et animales partagent cinq structures : membrane cellulaire, cytoplasme, ribosomes, noyau et mitochondries. Une cellule végétale a trois structures supplémentaires : une paroi cellulaire, une grande vacuole et (dans les parties vertes) des chloroplastes.

Ce que fait chaque structure

• Membrane cellulaire — contrôle les substances qui entrent et sortent de la cellule.
• Cytoplasme — liquide gélatineux où se déroulent de nombreuses réactions chimiques.
• Noyau — contrôle les activités de la cellule et contient le matériel génétique 遗传物质.
• Ribosomes — lieu de synthèse des protéines 蛋白质.
• Mitochondries — lieu de la respiration 呼吸作用 pour libérer de l'énergie 能量.
• Paroi cellulaire — constituée de cellulose 纤维素 ; elle confère à la cellule végétale solidité et forme fixe.
• Chloroplastes — contiennent la chlorophylle 叶绿素, une substance verte qui capte la lumière pour la photosynthèse 光合作用.
• Grande vacuole — remplie de sève cellulaire 细胞液 ; elle aide à maintenir la rigidité de la cellule végétale.

Cellules bactériennes

Un bactérie est un procaryote 原核生物 : sa cellule n'a pas de noyau. Son ADN est une seule boucle (un anneau), libre dans le cytoplasme. Les bactéries possèdent également de petits anneaux d'ADN supplémentaires appelés plasmides 质粒. Une cellule bactérienne a une paroi cellulaire, une membrane cellulaire, du cytoplasme et des ribosomes, mais pas de mitochondries ni de chloroplastes.

La plupart des cellules sont des cellules spécialisées 特化细胞 — leur forme et leurs parties conviennent à une tâche spécifique.

Les spermatozoïdes et ovocytes sont les cellules sexuelles, appelées gamètes 配子.

Un organisme 生物体 composé de multiples cellules s'organise en niveaux, du plus petit au plus grand :

• cellule — unité la plus petite de la vie (par exemple une globule rouge).
• tissu 组织 — groupe de cellules similaires travaillant ensemble (par exemple le muscle 肌肉).
• organe 器官 — plusieurs tissus différents travaillant ensemble pour remplir une fonction (par exemple le cœur ou une feuille).
• système organique 器官系统 — plusieurs organes travaillant ensemble (par exemple le système digestif 消化系统, qui décompose les aliments).
• organisme — tous les systèmes organiques forment un être vivant complet.

*D'une cellule unique jusqu'à l'organisme entier

Les cellules sont minuscules, on les observe donc au microscope 显微镜, ce qui les fait paraître beaucoup plus grandes. Le facteur par lequel l'image est agrandie s'appelle le grossissement 放大倍数.

• taille de l'image = la taille dans le dessin ou la photo.
• taille réelle = la vraie taille de la préparation 标本.

Le grossissement n'a pas d'unité — c'est juste un nombre, par exemple ×250. On peut réarranger la formule :

Exemple résolu. Une structure est présentée avec un grossissement de 250. Sa taille d'image est de 5.00 mm. Ainsi, la taille réelle = 5.00 ÷ 250 = 0.02 mm. Placez toujours les deux tailles dans la même unité avant de diviser.

Changement d'unités (Complément)

Les cellules sont souvent mesurées en micromètres 微米 (μm), qui sont plus petits que les millimètres (mm) :

Ainsi 0.02 mm = 20 μm. Pour convertir des mm en μm, multipliez par 1000. Pour convertir des μm en mm, divisez par 1000.

Exemple résolu. Une cellule est dessinée large de 60 mm, et sa largeur réelle est de 30 μm. Trouvez le grossissement. D'abord, assurez-vous que les unités correspondent : taille de l'image = 60 mm = 60 × 1000 = 60,000 μm. Ensuite, grossissement = image ÷ réel = 60,000 ÷ 30 = ×2000. Si vous oubliez de convertir et divisez 60 ÷ 30, vous obtenez ×2 — mille fois trop petit. C'est l'erreur la plus courante dans tout ce chapitre.

• Une cellule végétale a une paroi cellulaire, une grande vacuole et des chloroplastes ; une cellule animale n'en a aucune. Toutes deux ont un noyau, du cytoplasme, une membrane cellulaire, des mitochondries et des ribosomes.
• Une cellule sans noyau mais avec des plasmides et une boucle d'ADN est une bactérie.
• Pour le grossissement, couvrez la quantité souhaitée : grossissement = image ÷ réel ; réel = image ÷ grossissement.
• Convertissez toujours dans la même unité avant de calculer. Rappelez-vous 1 mm = 1000 μm.
• Pour une cellule spécialisée, reliez sa fonction à la caractéristique unique qui lui convient (par exemple une globule rouge n'a pas de noyau, donc elle peut contenir plus d'oxygène).

La diffusion 扩散 est le mouvement net 净移动 de particules 粒子 d'une zone de haute concentration 浓度 vers une zone de faible concentration. On dit que les particules se déplacent selon un gradient de concentration 浓度梯度.

Les particules se dispersent en raison de leur propre mouvement aléatoire 随机运动. L'énergie 能量 pour la diffusion provient de l'énergie cinétique 动能 du mouvement aléatoire des molécules 分子 et des ions 离子 — la diffusion ne nécessite donc aucune énergie supplémentaire.

Certaines substances traversent la membrane cellulaire par diffusion.

Pourquoi la diffusion est importante. De nombreux gaz 气体 et substances dissoutes (solutes 溶质) se déplacent par diffusion chez les êtres vivants. Par exemple, l'oxygène 氧气 diffuse dans les cellules pour la respiration, et le dioxyde de carbone 二氧化碳 diffuse hors des cellules.

Le taux de diffusion varie selon quatre facteurs :

L'eau comme solvant

L'eau est un excellent solvant 溶剂 — de nombreuses substances y se dissolvent 溶解 pour former une solution 溶液. Cela est crucial pour la digestion 消化 (les aliments doivent se dissoudre avant d'être utilisés), l'excrétion 排泄 (les déchets sont évacués dissous dans l'eau) et le transport 运输 (les substances circulent dans le corps dissoutes dans le sang et la sève).

Qu'est-ce que l'osmose

L'osmose 渗透 est une forme spéciale de diffusion : le mouvement net de l'eau à travers une membrane semi-perméable 半透膜. Ce type de membrane possède de minuscules pores laissant passer les petites molécules d'eau mais retenant les grosses particules de solutés. L'eau traverse la membrane cellulaire par osmose.

Une solution concentrée contient beaucoup de soluté dissous et peu d'eau. Une solution dilué contient peu de soluté et beaucoup d'eau.

(Complément) L'osmose est le mouvement net de molécules d'eau d'une région de potentiel hydrique élevé 水势 (solution dilué — plus d'eau) vers une région de potentiel hydrique bas (solution concentrée — moins d'eau), à travers une membrane semi-perméable.

Osmose et cellules végétales

Lorsqu'on place des tissus végétaux dans différentes solutions, l'eau traverse par osmose :

• Dans de l'eau pure ou une solution dilué, l'eau entre dans les cellules. Elles gonflent et deviennent fermes, ou turgescences 膨胀. L'eau pousse vers l'extérieur sur la paroi cellulaire ; cette poussée externe est la pression de turgescence 膨压. Les cellules turgescences maintiennent la plante droite — c'est comment les plantes sont supportées.
• Dans une solution concentrée, l'eau sort hors des cellules. Elles perdent leur fermeté et deviennent molles, ou flaccides 松软.
• (Complément) Si encore plus d'eau sort, la membrane cellulaire se détache de la paroi. C'est la plasmolyse 质壁分离.

Vous pouvez étudier l'osmose à l'aide de tubes à dialyse 透析管 (une membrane artificielle partiellement perméable), ou à l'aide de cylindres coupés dans une pomme de terre. Mesurez leur longueur ou leur masse avant et après trempage. Les cylindres dans l'eau pure ou une solution diluée gagnent en longueur et en masse ; les cylindres dans une solution concentrée perdent en longueur et en masse ; dans une solution de concentration égale, il n'y a aucun changement.

Exemple résolu. Un cylindre de pomme de terre a une masse de 5.0 g avant trempage et de 5.6 g après trempage dans une solution diluée. Calculez le pourcentage de changement de masse.

• variation de masse = 5.6 - 5.0 = 0.6 g (une augmentation).
• pourcentage de changement = variation ÷ masse initiale × 100 = 0.6 ÷ 5.0 × 100 = +12 %.

Une réponse positive signifie que le cylindre a gagné de l'eau, donc la solution était plus diluée que le contenu cellulaire. Calculez toujours la variation en pourcentage, et non seulement le changement en grammes — cela vous permet de comparer équitablement des cylindres qui avaient des masses initiales différentes.

Transport actif 主动运输 est le mouvement de particules à travers une membrane cellulaire d'une région de concentration plus faible vers une région de concentration plus élevée — c'est-à-dire contre le gradient de concentration. Comme ce mouvement se fait « en montée », il nécessite de l'énergie provenant de la respiration 呼吸作用.

(Supplément) Le transport actif permet à une cellule d'absorber des molécules ou des ions utiles même lorsqu'ils sont déjà plus concentrés à l'intérieur de la cellule. Par exemple, les poils absorbants 根毛 absorbent les ions minéraux du sol par transport actif. Les protéines porteuses 载体蛋白 dans la membrane captent les molécules ou les ions et les transportent à travers, en utilisant de l'énergie.

• Écrivez toujours le mouvement net : les particules se déplacent dans les deux sens, mais le flux global suit le gradient (pour la diffusion et l'osmose).
• L'osmose déplace l'eau uniquement, et uniquement à travers une membrane partiellement perméable. La diffusion peut déplacer de nombreux types de particules.
• Seul le transport actif utilise de l'énergie de la respiration, et seul il va contre le gradient.
• Pour l'expérience avec la pomme de terre ou la plante : eau entrante → turgescence, plus long et plus lourd ; eau sortante → flaccidité, plus court et plus léger ; concentration égale → pas de changement.
• Une surface plus grande, une température plus élevée, un gradient de concentration plus prononcé et une distance plus courte rendent la diffusion plus rapide.

Les êtres vivants sont constitués de quelques types de molécules 分子. Les plus importantes sont les glucides, les lipides et les protéines. Chacune est faite d'un petit nombre d'éléments 元素 chimiques.

• Les glucides 碳水化合物 et les lipides 脂肪 contiennent trois éléments : carbone 碳 (C), hydrogène 氢 (H) et oxygène (O).
• Les protéines 蛋白质 contiennent aussi du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène, ainsi que de l'azote 氮 (N). (Certaines protéines contiennent aussi du soufre, S.)

Les grandes molécules sont formées en joignant de nombreuses petites molécules ensemble, comme des perles sur un fil.

L'amidon et le glycogène sont des réserves d'énergie ; la cellulose constitue les parois cellulaires végétales. Les protéines sont construites à partir d'environ 20 sortes différentes d'acides aminés reliés en chaîne. Une molécule de gras est faite de trois acides gras liés à un glycérol.

Vous pouvez tester un morceau d'aliment pour découvrir quelles substances il contient. Ajoutez le réactif de test et observez un changement de couleur.

Deux choses à retenir : seul le test de Benedict nécessite de la chaleur ; et le DCPIP perd sa couleur (devient incolore), tandis que les autres tests acquièrent une nouvelle couleur.

Exemple résolu. Un élève teste un aliment inconnu. La solution d'iode reste orange-brun. La solution de Benedict, après chauffage, devient rouge brique. La solution de biuret devient violette. Que contient l'aliment ? Le fait que l'iode reste orange-brun est un résultat négatif, donc il n'y a pas d'amidon. Le rouge brique est un résultat positif au test de Benedict, donc des sucres réducteurs sont présents. Le violet est un résultat positif au test de biuret, donc des protéines sont présentes. L'aliment contient des sucres réducteurs et des protéines, mais pas d'amidon. « Aucun changement de couleur » est un résultat réel — cela vous dit que la substance est absente.

L'ADN est le matériel génétique 遗传物质 — il porte les instructions pour construire et faire fonctionner un organisme. Sa structure comporte quatre points clés :

• deux brins 链 sont enroulés ensemble pour former une double hélice 双螺旋 (comme une échelle torsadée).
• chaque brin porte des produits chimiques appelés bases 碱基.
• des liaisons 化学键 entre des paires de bases maintiennent les deux brins ensemble.
• les bases s'apparient toujours de la même manière : A avec T, et C avec G.

• Les glucides et les lipides sont faits de C, H et O. Les protéines contiennent aussi N (azote).
• Apprenez chaque test alimentaire et son changement de couleur. Pour les sucres réducteurs, vous devez chauffer la solution de Benedict.
• Le DCPIP passe du bleu à incolore ; les quatre autres tests donnent chacun une nouvelle couleur.
• Dans l'ADN, les bases s'apparient uniquement A–T et C–G. Donc si vous connaissez les bases sur un brin, vous pouvez déterminer l'autre.

Un catalyseur 催化剂 est une substance qui accélère le taux 速率 d'une réaction chimique 化学反应 mais qui n'est ni consommée ni modifiée par la réaction. Le même catalyseur peut être utilisé encore et encore.

Les enzymes 酶 sont des catalyseurs biologiques — des catalyseurs fabriqués par des cellules vivantes. Ce sont des protéines 蛋白质. Les enzymes participent à toutes les réactions du métabolisme 新陈代谢, elles contrôlent donc presque toutes les réactions chimiques chez un être vivant.

Les enzymes sont vitales. Sans elles, les réactions qui nous maintiennent en vie seraient beaucoup trop lentes. Les enzymes augmentent le taux de réaction suffisamment pour maintenir l'organisme en vie.

Chaque enzyme possède une poche spéciale appelée son site actif 活性位点. La molécule 分子 sur laquelle elle agit est appelée le substrat 底物.

• La forme du site actif est complémentaire 互补 à la forme du substrat — ils s'emboîtent comme une clé dans une serrure.
• Le substrat s'insère dans le site actif. (Supplément) Cela forme un complexe enzyme-substrat 酶底物复合物.
• La réaction a lieu, et le substrat est transformé en un ou plusieurs produits 产物.
• Les produits quittent le site actif, qui est alors libre pour être utilisé à nouveau.

Pourquoi les enzymes sont spécifiques (Supplément)

Chaque enzyme est spécifique 专一 — elle n'agit que sur un type de substrat donné. C'est parce que seul ce substrat a la bonne forme pour s'insérer dans le site actif. Un substrat de forme différente ne s'y adaptera pas, tout comme une mauvaise clé n'ouvrira pas une serrure.

L'activité d'une enzyme dépend de la température 温度 et du pH. Vous pouvez l'étudier en mesurant la vitesse de la réaction à différentes températures ou valeurs de pH.

Température

• À mesure que la température augmente, l'activité enzymatique s'accélère. Les molécules d'enzyme et de substrat possèdent plus d'énergie cinétique 动能, se déplacent plus vite et entrent en collision plus fréquemment. (Supplément) Il y a davantage de collisions 碰撞 efficaces par seconde.
• L'activité est maximale à la température optimale 最适温度 (environ 37 °C dans le corps humain).
• Au-dessus de l'optimum, l'activité chute rapidement. La chaleur modifie la forme du site actif, de sorte que le substrat ne correspond plus. L'enzyme est dénatu rée 变性. La dénaturation est irréversible — l'enzyme ne peut pas récupérer.

Exemple résolu. Une réaction se termine en 50 s à 20 °C, et en 20 s à 37 °C. Quelle température est plus rapide, et de combien ? Un temps plus court signifie une vitesse plus élevée, donc calculez une vitesse avec vitesse = 1000 ÷ temps. À 20 °C, la vitesse est 1000 ÷ 50 = 20 unités ; à 37 °C, elle est 1000 ÷ 20 = 50 unités. Ainsi, 37 °C est 50 ÷ 20 = 2.5 fois plus rapide. Ne dites pas que la vitesse « a augmenté de 30 s » - un temps n'est pas une vitesse. Convertissez d'abord le temps en vitesse, et souvenez-vous que la vitesse la plus élevée correspond toujours au temps le plus faible.

pH

• Chaque enzyme fonctionne au mieux à un pH particulier.
• Si le pH est trop élevé ou trop bas, la forme du site actif change, le substrat ne correspond plus, et l'enzyme est dénaturée.

• Une enzyme est à la fois une protéine et un catalyseur biologique : elle accélère une réaction sans être consommée.
• Décrivez la forme : le site actif est complémentaire au substrat (l'idée de la serrure et de la clé). Chaque enzyme est spécifique à un seul substrat.
• Basse température → lent (trop peu d'énergie cinétique). Optimum → le plus rapide. Trop chaud → dénaturée (le site actif perd sa forme, définitivement).
• Un pH inapproprié dénature également l'enzyme en modifiant la forme du site actif.
• « Dénaturée » ne signifie pas « tuée » — les enzymes ne sont pas vivantes. Dites plutôt que la forme du site actif a changé de sorte que le substrat ne correspond plus.

La photosynthèse 光合作用 est le processus par lequel les plantes fabriquent des glucides 碳水化合物 à partir de matières premières simples, en utilisant l'énergie 能量 provenant de la lumière. C'est comment les plantes se nourrissent elles-mêmes.

L'équation mot

En mots : les plantes absorbent le dioxyde de carbone 二氧化碳 et l'eau, et produisent du glucose 葡萄糖 et de l'oxygène 氧气. Cette réaction ne peut avoir lieu qu'à la lumière, et uniquement là où il y a de la chlorophylle 叶绿素.

(Supplément) L'équation chimique équilibrée est :

Ce que fait la chlorophylle

La chlorophylle est un pigment 色素 vert présent dans les chloroplastes 叶绿体. Elle piège la lumière et transfère l'énergie lumineuse sous forme d'énergie stockée dans des composés chimiques. Cette énergie chimique est ensuite utilisée pour construire des glucides.

Ce que la plante fait du glucose

Minéraux du sol

Les plantes absorbent également des ions minéraux 离子 du sol par leurs racines :

• ions nitrate 硝酸根离子 — nécessaires pour former des acides aminés 氨基酸 (et donc des protéines).
• ions magnésium 镁离子 — nécessaires pour former de la chlorophylle.

Une plante carencée en nitrate pousse mal avec des tiges faibles ; une plante carencée en magnésium a des feuilles jaunes (elle ne produit pas assez de chlorophylle).

Le taux de photosynthèse

Le taux 速率 de photosynthèse dépend de trois facteurs :

• l'intensité lumineuse 光照强度 — plus de lumière donne un taux plus rapide, jusqu'à un certain point.
• la concentration 浓度 en dioxyde de carbone — plus de dioxyde de carbone donne un taux plus rapide.
• la température 温度 — une température plus élevée accélère le processus, jusqu'à ce qu'il fasse si chaud que les enzymes se dénaturent.

(Supplément) À tout instant, le facteur le plus rare limite le taux. C'est ce qu'on appelle le facteur limitant 限制因素. Par exemple, par temps couvert, l'intensité lumineuse est généralement le facteur limitant ; par temps ensoleillé, ce peut être la concentration en dioxyde de carbone.

Exemple résolu. Sur un graphique du taux en fonction de l'intensité lumineuse, la ligne monte abruptement au début puis s'aplatit horizontalement. Quel facteur est limitant sur chaque partie ? Sur la partie montante, ajouter de la lumière augmente le taux, donc l'intensité lumineuse est le facteur limitant. Sur la partie plate, ajouter plus de lumière ne change rien, donc la lumière n'est plus limitante - un autre facteur l'est, généralement la concentration en dioxyde de carbone ou la température. Le test est toujours le même : si ajouter plus d'un facteur accélère la réaction, ce facteur était celui qui la freinait.

Enquête sur la photosynthèse

Pour montrer qu'une plante a besoin de lumière, de chlorophylle et de dioxyde de carbone, on teste une feuille à la recherche d'amidon après avoir retiré l'un de ces éléments. Un contrôle 对照 maintient toutes les autres conditions identiques pour que le test soit équitable. (Laissez d'abord la plante dans le noir pour consommer son amidon.) Une feuille avec des parties vertes et blanches montre de l'amidon uniquement dans les parties vertes, qui contiennent de la chlorophylle.

On peut aussi observer l'échange gazeux 气体交换 chez une plante aquatique à l'aide d'un indicateur hydrogénocarbonate, qui change de couleur selon le niveau de dioxyde de carbone. À la lumière, la plante absorbe du dioxyde de carbone pour la photosynthèse ; dans l'obscurité, elle rejette du dioxyde de carbone par respiration.

Une feuille est bien adaptée 适应 à la photosynthèse. La plupart des feuilles sont larges, avec une grande surface 表面积 pour capter beaucoup de lumière, et minces, afin que les gaz et la lumière atteignent rapidement toutes les cellules.

Le centre de la feuille, le mésophylle 叶肉, est là où se déroule la majorité de la photosynthèse. Voici les principales parties d'une feuille :

• Apprenez l'équation mot par cœur : dioxyde de carbone + eau → glucose + oxygène (à la lumière, avec chlorophylle).
• La chlorophylle est dans les chloroplastes ; elle n'est pas consommée — elle transfère l'énergie lumineuse.
• Reliez chaque facteur au taux : plus de lumière, plus de dioxyde de carbone, plus chaud (mais pas trop) → plus rapide, jusqu'à ce qu'un facteur limitant stoppe toute augmentation supplémentaire.
• Pour la structure foliaire, reliez toujours la partie à sa fonction : large et mince pour capter la lumière ; cellules palissadiques pleines de chloroplastes ; stomates et espaces aériens pour les échanges gazeux.
• Ions nitrate → acides aminés ; ions magnésium → chlorophylle.

Un régime équilibré 均衡饮食 vous fournit toutes les substances dont vous avez besoin, en quantités appropriées. Il y a sept parties.

Deux maladies proviennent d'un manque de vitamine :

• trop peu de vitamine C → scurvy 坏血病 (gencives saignantes, cicatrisation lente).
• trop peu de vitamine D → rickets 佝偻病 (os mous, déformés), car le corps n'absorbe pas assez de calcium.

Exemple résolu. Un enfant ne mange presque aucun fruit ou légume frais. Ses gencives saignent et ses petites coupures guérissent lentement. Quelle partie du régime alimentaire est manquante, et pourquoi cela explique-t-il les symptômes ? Les fruits et légumes frais sont la principale source de vitamin C, et un manque de vitamine C cause le scurvy - dont les signes sont exactement les gencives saignantes et une cicatrisation lente. La partie manquante est donc la vitamine C. Nommez la substance et la disease séparément : une réponse disant uniquement « un déficit vitaminique » ne rapporte pas le point.

Le digestive system 消化系统 décompose les aliments. Les aliments passent dans un long tube, le alimentary canal 消化道 :

bouche → oesophagus 食道 → stomach 胃 → small intestine 小肠 (le duodenum 十二指肠 puis l'ileum 回肠) → large intestine 大肠 (le colon 结肠, rectum 直肠 et anus 肛门).

Certains organes aident à la digestion sans que les aliments ne les traversent : les salivary glands 唾液腺 dans la bouche, le pancreas 胰腺, le liver 肝脏 et la gall bladder 胆囊.

Cinq choses se produisent sur les aliments, dans cet ordre :

La digestion mécanique réduit les aliments en morceaux plus petits sans modifier les molécules alimentaires. Cela augmente la surface area 表面积 pour que les enzymes 酶 puissent agir ensuite.

Les dents

Vous avez quatre types de teeth 牙齿 :

Une dent est constituée de ces parties :

Les dents sont logées dans l'os de la mâchoire et maintenues fermes par les gums 牙龈.

L'estomac

La paroi de l'estomac est constituée de muscle 肌肉 qui comprime et mélange les aliments, les réduisant en morceaux plus petits.

Bile (Supplément)

La Bile 胆汁 est produite par le foie et stockée dans la vésicule biliaire. Elle émulsifie 乳化 les graisses et huiles — elle divise les gros gouttes de graisse en de nombreuses micro-gouttes. Cela offre une surface beaucoup plus grande pour que l'enzyme lipase 脂肪酶 puisse digérer la graisse. La bile elle-même ne contient aucune enzyme.

La digestion chimique décompose les grosses molécules insolubles 不溶性 en petites molécules solubles 可溶性. Seules les petites molécules solubles peuvent être absorbées dans le sang. Les enzymes assurent ce travail.

Acide dans l'estomac

L'estomac produit de l'hydrochloric acid 盐酸, qui fait partie du gastric juice 胃液. Cet acide :

• tue les microorganisms 微生物 nocifs présents dans les aliments, et
• crée un pH acides 酸性, idéal pour l'action de la protease de l'estomac.

Digestion de l'amidon et des protéines (Supplément)

L'amidon est digéré en deux étapes :

• l'amylase décompose l'amidon en maltose 麦芽糖.
• la maltase 麦芽糖酶, située sur les membranes de l'epithelium 上皮 tapissant l'intestin grêle, décompose le maltose en glucose 葡萄糖.

Les protéines sont digérées par deux proteases :

• la pepsin 胃蛋白酶 dégrade les protéines dans l'estomac acide.
• la trypsin 胰蛋白酶 dégrade les protéines dans l'intestin grêle alcaline 碱性.

La bile est alcaline. Elle neutralises 中和 les aliments acides et le jus gastrique lorsqu'ils entrent dans le duodénum, créant un pH adapté aux enzymes locales.

Les nutriments digérés sont absorbés dans le sang au niveau de l'intestin grêle. La majeure partie de l'eau y est également absorbée ; le côlon absorbe le reste, laissant des selles solides.

Villi (Supplément)

L'intérieur de l'intestin grêle est recouvert de millions de petits villi 绒毛 en forme de doigts. Chaque villosité est elle-même recouverte de microvilli 微绒毛 bien plus petits. Ensemble, ils offrent une immense surface, permettant une absorption rapide.

Une villusité unique possède :

• une paroi épaisse d'une seule cellule seulement, réduisant ainsi la distance de diffusion des molécules.
• un réseau de capillaries 毛细血管 transportant le glucose et les acides aminés absorbés.
• non lacteal 乳糜管 central transportant les acides gras et le glycérol absorbés.

• Un régime équilibré contient la bonne quantité de chaque élément. Apprenez une source et une fonction pour chacun.
• Vitamine C ↔ scorbut ; vitamine D ↔ rachitisme.
• Les cinq processus dans l'ordre : ingestion → digestion → absorption → assimilation → egestion. L'egestion (selles) est non excretion.
• La digestion mécanique réduit les morceaux (plus de surface) ; la digestion chimique utilise des enzymes pour réduire les molécules et les rendre solubles.
• Amylase → sucres, protease → acides aminés, lipase → acides gras + glycérol. L'acide gastrique tue les micro-organismes et établit un pH bas.
• Les villi et microvilli offrent une grande surface, et une paroi fine réduit la distance — les deux accélèrent l'absorption.

Les plantes possèdent deux tissus de transport s'étendant dans les racines, tiges et feuilles :

• xylem 木质部 — transporte l'eau et les mineral ions 矿物质离子 depuis les racines, et procure support 支撑 à la plante.
• phloem 韧皮部 — transporte le sucrose 蔗糖 et les amino acids 氨基酸 vers les zones où ils sont nécessaires.

Dans une racine, une tige ou une feuille, le xylème et le phloème sont situés côte à côte dans des vascular bundles 维管束.

Structure du xylème (Supplément)

Le xylème est constitué de longs tubes appelés vessels 导管, parfaitement adaptés au transport de l'eau :

• leurs parois sont épaisses et renforcées par du lignin 木质素, qui contribue également au support de la plante.
• les cellules sont mortes et vides (elles ne contiennent aucun contenu cellulaire), l'eau traverse donc librement.
• les cellules sont assemblées bout à bout sans parois transversales dans le tube, formant un long tuyau continu.

L'eau et les ions minéraux pénètrent dans la plante par les cellules pileuses 根毛细胞. L'énorme nombre de poils absorbants 根毛 confère une très grande surface 表面积, ce qui accélère l'absorption de l'eau et des ions minéraux.

L'eau suit ensuite ce trajet :

cellules pileuses → cellules du cortex 皮层 racinaire → xylème → cellules du mésophylle 叶肉 foliaire.

Vous pouvez illustrer ce trajet en plongeant une plante ou une fleur blanche dans de l'eau contenant un colorant 染色剂. Le colorant est transporté vers le haut par le xylème et colore les nervures.

La transpiration 蒸腾作用 est la perte de vapeur d'eau 水蒸气 depuis les feuilles.

• L'eau s'évapore 蒸发 des surfaces humides des cellules du mésophylle vers les espaces aériens 气腔 situés à l'intérieur de la feuille.
• La vapeur d'eau diffuse 扩散 ensuite hors de la feuille à travers les stomates 气孔.

Ce qui change le taux de transpiration

Exemple résolu. Dans un potomètre, la bulle d'air parcourt 60 mm en 5 minutes. Calculez le taux d'absorption d'eau et expliquez ce qui se passe lorsqu'un ventilateur est allumé. Taux = distance ÷ temps = 60 ÷ 5 = 12 mm par minute. Indiquez toujours l'unité complète du taux, « mm par minute », et non simplement « 12 ». Un ventilateur augmente la vitesse du vent, ce qui emporte la vapeur d'eau loin de la feuille ; la transpiration s'accélère alors et la bulle parcourt une plus grande distance au cours des mêmes 5 minutes.

Comment l'eau remonte dans le xylème (Supplément)

Alors que la vapeur d'eau quitte la feuille, elle tire davantage d'eau vers le haut derrière elle. Cette traction est appelée la traction transpiratoire 蒸腾拉力. Les molécules d'eau s'attirent mutuellement grâce aux forces d'attraction 吸引力, elles sont ainsi tirées vers le haut ensemble comme une longue colonne 水柱 d'eau continue.

Flétrissement (Supplément)

Si une plante perd de l'eau plus vite qu'elle ne peut l'absorber, ses cellules deviennent molles et la plante flétrit 萎蔫 — les feuilles et la tige pendent. Cela arrive souvent par temps chaud, sec et venteux.

La translocation 转运 est le mouvement du saccharose et des acides aminés dans le phloème, des sources 源 vers les puits 库.

• les sources sont les parties qui libèrent le saccharose ou les acides aminés — par exemple les feuilles, qui produisent du sucre par photosynthèse.
• les puits sont les parties qui utilisent ou stockent ces substances — par exemple les racines en croissance ou un organe de stockage.

• Xylème : eau et ions minéraux, uniquement vers le haut, plus support — ses cellules sont mortes, avec des parois lignifiées épaisses. Phloème : saccharose et acides aminés, dans des cellules vivantes.
• Mémorisez le trajet de l'eau : cellule pileuse → cortex → xylème → mésophylle.
• Transpiration = évaporation du mésophylle, puis diffusion hors des stomates. C'est plus rapide quand il fait plus chaud, qu'il y a plus de vent ou que l'air est plus sec.
• L'eau monte grâce à la traction transpiratoire ; les molécules d'eau restent liées entre elles pour former une colonne.
• La translocation va d'une source (où le sucre est produit ou stocké) vers un puits (où il est utilisé). La direction peut changer selon la saison.

Le système circulatoire 循环系统 transporte le sang dans tout le corps. Il comprend trois parties : une pompe 泵 (le cœur 心脏), un réseau de vaisseaux sanguins 血管, et des valves 瓣膜 qui empêchent le sang de circuler dans le mauvais sens.

Circulation simple et double (Supplément)

• Un poisson a une circulation simple 单循环 : le sang traverse le cœur une seule fois à chaque tour complet du corps.
• Un mammifère 哺乳动物 a une circulation double 双循环 : le sang traverse le cœur deux fois à chaque tour complet — une fois pour aller aux poumons, et une fois pour aller au reste du corps.
• L'avantage d'une circulation double : le sang peut être repompé à haute pression 压力 avant d'être envoyé vers le corps, ce qui permet une circulation plus rapide et une livraison rapide d'oxygène 氧气.

Le cœur est constitué de muscle 肌肉. Une cloison appelée septum 隔膜 le divise en une partie gauche et une partie droite. De chaque côté, il y a une chambre supérieure, l'auricule 心房, et une chambre inférieure, le ventricule 心室. Des valves entre les chambres empêchent le sang de refluer. Le muscle cardiaque est irrigué par les artères coronaires 冠状动脉.

(Supplément) La paroi du ventricule gauche est plus épaisse que celle du droit, car elle doit pomper le sang jusqu'au bout du corps ; le côté droit ne pompe le sang que vers les poumons proches. Les oreillettes ont des parois fines, car elles poussent simplement le sang vers les ventricules situés juste en dessous.

Le septum sépare le sang oxygéné 含氧血 du côté gauche du sang désoxygéné 缺氧血 du côté droit, afin qu'ils ne se mélangent jamais.

(Supplément) Les valves entre chaque oreillette et chaque ventricule sont les valves atrio-venticulaires 房室瓣. Les valves situées à la sortie de chaque ventricule sont les valves semi-lunaires 半月瓣.

Fonctionnement du battement cardiaque (Supplément)

1. Les oreillettes se contractent 收缩 et poussent le sang vers le bas dans les ventricules.
2. Les ventricules se contractent et forcent le sang à sortir dans les artères ; les valves se ferment brusquement pour empêcher le reflux.
3. Le muscle se relâche et le cœur se remplit à nouveau de sang.

Le sang est pompé hors du cœur par les artères et retourne au cœur par les veines.

Fréquence cardiaque et exercice

On peut vérifier l'activité cardiaque via un ECG, en ressentant le pouls 脉搏 dans une artère, ou en écoutant la fermeture des valves. Pendant l'exercice, la fréquence cardiaque 心率 augmente, permettant au sang d'atteindre les muscles plus rapidement pour leur fournir l'oxygène et le glucose supplémentaires dont ils ont besoin.

Exemple résolu. Un élève compte 18 pulsations en 15 secondes au repos, et 33 pulsations en 15 secondes immédiatement après l'exercice. Donnez les deux fréquences cardiaques en battements par minute. Une minute contient 60 ÷ 15 = 4 groupes de 15 secondes, donc on multiplie par 4. Au repos : 18 × 4 = 72 battements par minute. Après l'exercice : 33 × 4 = 132 battements par minute. Cette augmentation apporte plus d'oxygène et de glucose aux muscles. L'erreur la plus fréquente consiste à noter directement le comptage de 15 secondes comme fréquence cardiaque ; il faut toujours mettre à l'échelle pour obtenir une minute complète.

Maladie coronarienne

La maladie coronarienne 冠心病 survient lorsque les artères coronaires se rétrécissent ou se bloquent, empêchant le muscle cardiaque de recevoir assez d'oxygène. Les facteurs de risque 风险因素 incluent un régime riche en graisses, le manque d'exercice, le stress, le tabagisme, l'histoire familiale (génétique), l'âge avancé et le sexe masculin. Un régime sain et l'exercice régulier réduisent ce risque.

Il existe trois types de vaisseaux sanguins. L'espace intérieur d'un vaisseau est sa lumière 管腔.

(Supplément) Les artères ont des parois élastiques épaisses pour résister à la haute pression provenant du cœur. Les veines possèdent des valves car leur sang est à basse pression et pourrait sinon refluer. Les capillaires sont très fins (d'une seule couche cellulaire) et très étroits, offrant une grande surface 表面积 et une courte distance pour un échange rapide.

Principaux vaisseaux sanguins

(Supplément) Le foie est desservi par l'artère hépatique 肝动脉, la veine hépatique 肝静脉, et la veine porte hépatique 肝门静脉, qui apporte le sang de l'intestin au foie.

Le sang a quatre parties :

Défense du corps et coagulation

Les globules blancs combattent les pathogènes 病原体 (les microbes causant des maladies) de deux manières :

• les phagocytes 吞噬细胞 effectuent la phagocytose 吞噬作用 — ils entourent et digèrent les pathogènes.
• les lymphocytes 淋巴细胞 produisent des anticorps 抗体, qui se fixent aux pathogènes et les détruisent.

Lorsque vous vous coupez, le sang coagule pour refermer la plaie. Cela empêche la perte de sang et l'entrée des pathogènes. (Supplément) Pendant la coagulation, une protéine soluble appelée fibrinogène 纤维蛋白原 est transformée en fils de fibrine 纤维蛋白. Ces fils forment un filet qui piège les globules sanguins et constitue un caillot solide.

• Système circulatoire = pompe (cœur) + vaisseaux + valves pour un écoulement unidirectionnel.
• Double circulation (mammifères) : le sang traverse le cœur deux fois. La paroi du ventricule gauche est la plus épaisse car elle pompe vers tout le corps.
• Les artères transportent le sang vers l'extérieur (paroi épaisse, haute pression) ; les veines le ramènent (valves, basse pression) ; les capillaires servent aux échanges (une seule couche cellulaire).
• Sang = globules rouges (oxygène, hémoglobine) + globules blancs (défense) + plaquettes (coagulation) + plasma (transport).
• Les phagocytes englobent les pathogènes ; les lymphocytes produisent des anticorps.

Un pathogène 病原体 est un organisme qui cause une maladie 疾病. Une maladie transmissible 传染病 est une maladie où le pathogène peut passer d'un hôte 宿主 à un autre.

Un pathogène est transmis 传播 de deux façons principales :

• par contact direct 直接接触 — par exemple via le sang et d'autres liquides corporels 体液.
• indirectement — par exemple depuis des surfaces contaminées 污染, des aliments, des animaux ou l'air.

Votre corps possède plusieurs défenses 防御 qui empêchent l'entrée des pathogènes ou les détruisent :

• peau — une barrière qui recouvre et protège le corps.
• poils du nez — retiennent la poussière et les pathogènes présents dans l'air que vous respirez.
• mucus 黏液 — liquide visqueux dans les voies respiratoires qui piège les pathogènes.
• acide gastrique 胃酸 — tue la plupart des pathogènes présents dans vos aliments.
• globules blancs 白细胞 — repèrent et détruisent tout pathogène qui pénètre à l'intérieur.