M7 - LA MATIÈRE ET LE VIVANT - …lj.physiquechimie.free.fr/STAV/STAV/progM7première.pdf · – Veiller à ce que les élèves écrivent l’équation sous forme ionique. TP: dosage

BAC TECHNO STAE MS-2

Les Sciences Biologiques sont associées aux Sciences Physiques etChimiques au sein de la matière M7 avec l’ambition de contri-buer au développement d’une culture scientifique cohérente chezles élèves.

M7 - LA MATIÈRE ET LE VIVANT

Disciplines

Biologie - écologie

Physique - chimie

TOTAL

Horaire-élèvetotal

120 h

180 h

300 h

Dont cours

60 h

90 h

150 h

Dont TP/TD

60 h

90 h

150 h

OBJECTIF GÉNÉRAL - Acquérir en Biologie, Écologie, Physique et Chimie les connaissances fondamentales nécessaires à la compréhen-sion des phénomènes liés à la matière et au vivant, mettre en œuvre les méthodes propres à l’exercice des sciencesexpérimentales.


P R O G R A M M E D E P R E M I È R E

COMPÉTENCES ATTENDUES RECOMMANDATIONS PÉDAGOGIQUESCONTENUS

1. Rappels et compléments

Structure de l’atome

Règles du duet et de l’octet

Représentation de Lewis des molécules

2. Hydrocarbures

2.1. Structure et géométrie de la chaîne carbonée(alcanes, alcènes, alcynes, noyau benzénique)

2.2. Nomenclature et isomérie de constitution

– Décrire la structure de l’atome– Utiliser le symbole A

ZX– Caractériser les éléments de la matière

organique– Énoncer et appliquer la règle du duet et

de l’octet– Représenter selon Lewis quelques

molécules simples

– Écrire une formule développée et semi-développée à partir d’une formule brute.

– Nommer les différents isomères desalcanes, alcènes, alcynes.

– Reconnaître le noyau benzénique, dis-tinguer le benzène du cyclohexane.

horaire indicatif : 6 heures

– S’appuyer sur les acquis de la classe de seconde.– Représenter la structure électronique de l’atome

(couches ou cases quantiques).– Utiliser la classification périodique des éléments.TD: utilisation des modèles moléculairesTP : mise en évidence de quelques éléments caractéris-tiques de la matière vivante (C, H, N…)


– Se limiter à la recherche d’isomères présentant auplus 6 atomes de carbone.

– Envisager éventuellement l’utilisation d’un logicielde nomenclature.

– Souligner l’existence des 6 électrons délocalisés dansla formule du benzène et les différentes représenta-tions qui en découlent.

Toute étude détaillée du benzène est hors programme.– Signaler simplement l’existence du groupe phényle et sa

présence dans la formule de nombreuses biomolécules.

Objectif 1 - Réaliser une étude des composés organiques nécessaires à l’approche concrète des biomolécules (30 heures)



2.3. Réactions de combustion et applications

3. Les principales fonctions oxygénées et azotées dela chimie organique : alcool, acide carboxylique,aldéhyde, cétone, éther-oxyde, ester, amine, amide

3.1. Structure et nomenclature

3.2. Réactions caractéristiques– tests d’identification des aldéhydes et des cétones– caractère acide des acides carboxyliques– oxydation ménagée des alcools

– Réaliser une combustion complète etune combustion incomplète.

– Écrire et exploiter les équationschimiques des différentes réactionseffectuées.

– Repérer, identifier et écrire les différentsgroupes fonctionnels donner le nom dela fonction correspondante.

– Distinguer les 3 classes d’alcool.– Distinguer les 3 classes d’amines.

– Identifier et différencier les aldéhydeset les cétones, par le réactif de Schiff etla DNPH.

– Mettre en évidence le caractère acided’une solution d’acide carboxylique, àl’aide d’indicateurs colorés ou depapier pH.

TP - TD sur les combustions et leurs applications– Insister sur les dangers et les conséquences de la com-

bustion des hydrocarbures (combustions explosives,coup de grisou, intoxication par le monoxyde de car-bone, effet de serre…)

– Faire effectuer des applications numériques et insistersur l’importance de la publication des résultats (ordrede grandeur du résultat, nombre de chiffres significa-tifs, unités…)

horaire indicatif : 15 heures– Utiliser uniquement le nom des fonctions (alcool,

aldéhyde…) et non celui du groupe fonctionnel(hydroxyle, carbonyle…).

– Pour la nomenclature, se limiter au cas des aminesprimaires et à celui des amides monosubstituées.

– Pour les éthers-oxydes, se limiter à la reconnaissancede la fonction et à la nomenclature usuelle des pre-miers termes.

– Pour différencier aldéhydes et cétones, réaliserd’abord le test à la DNPH, puis celui au réactif deSchiff. Ce dernier n’étant pas spécifique uniquementdes aldéhydes.

TP : identification et différenciation des aldéhydes etdes cétones

TP: caractéristique d’une solution d’acide carboxylique

– Réaliser l’expérience de la lampe sans flamme.



– Oxydation ménagée des aldéhydes

– Estérification, hydrolyse

– Différencier les 3 classes d’alcool àl’aide de réactions d’oxydation ména-gée.

– Réaliser l’oxydation des aldéhydes parla liqueur de Fehling et le nitrate d’ar-gent ammoniacal.

– Citer les caractéristiques de la réactiond’estérification et de la réaction inversed’hydrolyse.

– Réaliser une expérience qualitatived’estérification et extraire l’ester formé.

– Écrire les équations des réactions d’es-térification et d’hydrolyse, nommer lesréactifs et les produits.

TP : oxydation des différentes fonctions, différenciationdes 3 classes d’alcool.

– Introduire la notion d’équilibre chimique ainsi quecelle de catalyse.

– Réinvestir les techniques opératoires acquises en classede seconde.

TP : la réaction d’estérification– Utiliser des documents pour mettre en évidence l’in-

fluence des catalyseurs et de la température sur lavitesse de réaction.

– Évoquer la notion de rendement et son améliorationpar déplacement de l’équilibre. Les lois sur les équi-libres, leur déplacement, ainsi que l’écriture de laconstante sont hors programme.



1. Les solutions aqueuses acidobasiques1.1. L’eau– structure de la molécule– caractère polaire– liaison hydrogène– propriétés solvantes– concentration d’une solution

– autoprotolyse– produit ionique

1.2. Les solutions acides et les solutions basiques– définition selon Brönstedle pH: définition, calcul, mesure

– acide fort, acide faiblebase forte, base faible

– réaction acide fort - base forte

– dosage colorimétrique d’un acide fort par une baseforte et inversement

– Décrire et représenter schématiquementla structure de la molécule d’eau.

– Réaliser des préparations de solutionsde concentration déterminée.

– Calculer des concentrations de solu-tions en g.L–1 et en mol .L–1.

– Écrire l’équation d’autoprotolyse del’eau.

– Donner l’expression du produit ionique– Calculer [H3O

+] connaissant [HO–] etinversement.

– Mesurer le pH de différentes solutionset calculer [H3O

+] correspondante.– Différencier un acide fort d’un acide

faible, une base forte d’une base faible– Relier le pH d’une solution d’acide fort

à sa concentration.– Relier le pH d’une solution de base

forte à sa concentration.– Écrire l’équation-bilan de la réaction

acide fort - base forte.– Réaliser un dosage colorimétrique.– Établir la relation qui lie à l’équivalence

les concentrations et les volumes desréactifs.

horaire indicatif : 9 heures– Tout développement sur le moment dipolaire de la

molécule est hors programme.

TP : préparer différentes solutions par pesée et dilution(avec rappels de la classe de Seconde).

TP : mesurer à l’aide du pHmètre le pH de solutionsprésentant un intérêt biologique, agricole ou com-mercial

– Tout calcul de pH à partir de la concentration d’unesolution d’acide faible ou de base faible est hors pro-gramme.

– Veiller à ce que les élèves écrivent l’équation sousforme ionique.

TP : dosage colorimétrique (comme indicateur, utiliserde préférence le BBT dont le choix sera justifié enclasse de terminale).

– Effectuer le dosage d’un diacide ou d’une dibase pouréviter l’utilisation irréfléchie par les élèves de la rela-tion CaVa = CbVb

Objectif 2 - Établir les lois fondamentales de la chimie des solutions (15 heures)



2. Les réactions d’oxydoréductiondéfinitions électroniques

– Propriétés oxydoréductrices des métaux et de leursions en solution

– Notion de couple oxydant-réducteur

– Classification des couples Mn+ / M

– Place du couple H+ / H2

– Définir les termes : oxydation, réduc-tion, oxydant, réducteur.

– Écrire les équations de demi-réactions.– Écrire l’équation-bilan de la réaction.– Schématiser un couple oxydant-réduc-

teur par Mn+ / M.– Identifier à partir d’une expérience,

l’oxydant le plus fort et le réducteur leplus fort.

– Classer qualitativement les couplesoxydant-réducteur.

– Utiliser la classification qualitative descouples oxydant-réducteur pour prévoirla réaction spontanée théoriquementpossible.


– Aborder les notions d’oxydation et de réduction parl’aspect historique (transfert d’oxygène).

TP : tests d’identification des ions métalliquesTP : réactions d’oxydoréduction entre des métaux et

leurs ions en solution– Pour la représentation d’un couple oxydant-réducteur,

utiliser la notation :Mn+ + ne– M

afin de ne pas introduire de confusion entre une équa-tion de demi-réaction et l’équation-bilan d’un équi-libre chimique.

– Écrire les équations de demi-réactions correspondantaux couples avec une simple flèche (→) quand le sensde ces réactions est connu.

– Dans l’équilibre des équations, préférer la notation H+

à H3O+et H+

aq


Objectif 3 - Observer, décrire et expliquer les transferts et l’utilisation des énergies thermique,rayonnante, nucléaire et électrique (45 heures)


1. Généralités sur les énergies

– différentes formes d’énergie– transformations mutuelles– chaînes énergétiques

– unités d’énergie– notion de puissance– unités de puissance– principe de conservation– notion de rendement

2. Énergie thermique

– la chaleur : transfert d’énergie– modes de transfert– changements d’états : chaleur latente Q = mL– expression d’une quantité de chaleur transférée lors

d’une élévation de température d’un corps sanschangement d’état Q = m.c.∆θ

– bilan énergétique– mesures calorimétriques– transfert d’énergie au cours d’une réaction chimique :

chaleur de réaction

– Distinguer sources et formes d’énergie.– Définir la notion de système.– Identifier les convertisseurs et les

formes d’énergie mises en jeu dans unechaîne énergétique.

– Citer les unités légales et usuellesd’énergie et effectuer des conversions.

– Énoncer et appliquer le principe deconservation.

– Définir et calculer un rendement.

– Identifier la chaleur comme mode detransfert.

– Citer les différents modes de transfertde la chaleur.

– Définir un changement d’état et unechaleur latente.

– Établir un bilan énergétique.– Déterminer une capacité thermique

massique et une chaleur latente.– Déterminer une chaleur de réaction.– Différencier les réactions exo-, endo- et

athermique.– Associer chaleur de réaction et énergie

de liaison.


– Faire répertorier les différentes sources d’énergie :fossiles, nucléaire, renouvelables.

– Faire identifier les différentes formes d’énergie.– Présenter et analyser quelques exemples de chaînes

énergétiques.– Définir les unités légales et quelques unités usuelles

d’énergie et de puissance (kWh, cal, TEP, ch…).

horaire indicatif : 9 heures– Insister sur la différence entre chaleur et température– Insister sur le cas particulier de l’eau (c, Lv, Ls, Lf)

TP :– détermination de la capacité thermique d’un calori-

mètre– et/ou mesure d’une capacité thermique massique– et/ou mesure d’une chaleur latente– et/ou mesure d’une chaleur de réaction

– justifier qualitativement le bilan énergétique d’uneréaction (énergie de liaison des réactifs et des produits).



3. Énergie rayonnante

– Rappels : décomposition et synthèse de la lumièreblanche.

– Aspect ondulatoire de la lumière : grandeurs caractéris-tiques (célérité fréquence, période, longueur d’onde).

– Aspect corpusculaire de la lumière : le photon, éner-gie associée

E = h ν– Vue d’ensemble des radiations électromagnétiques

4. Énergie nucléaire

4.1. la radioactivité– rayonnement α, β, γ– période ou demi-vie d’un radioélément

4.2. l’énergie nucléaire– fission– fusion

4.3. principe général de fonctionnement d’une centralenucléaire

– Définir lumière monochromatique etlumière polychromatique.

– Déterminer c, ν, T, λ

– Calculer l’énergie d’un photon.– Situer les différents domaines du

spectre des ondes électromagnétiques :visible, UV, IR, rayons X…

– Décrire la nature des rayonnements.– Définir la période (ou demi-vie) d’un

radioélément.

– Distinguer fission et fusion.

– Décrire le principe général de fonction-nement d’une centrale nucléaire.


TP: décomposition et synthèse de la lumière blanche

- ne pas aborder l’effet photoélectrique- ne pas détailler la dualité onde - corpuscule- évoquer le phénomène de la photosynthèse- expliquer l’effet de serre

horaire indicatif : 6 heuresCette partie du cours sera essentiellement qualitative ets’appuiera sur des documents et/ou une visite d’installa-tions. Son objectif est de sensibiliser le public au « faitsocial » que constitue l’utilisation de l’énergie nucléaire.– Évoquer les effets biologiques des rayonnements.– Appliquer la notion de chaîne énergétique à la conver-

sion énergie nucléaire-énergie électrique.



5. Énergie électrique : courant continu

Les grandeurs tension et intensité :– symboles, unités, mesures– montages en série et en dérivation– lois des intensités et des tensions– caractéristiques des différents dipôles passifs– conducteur ohmique :

U = RI– association de conducteurs ohmiques en série et en

parallèle– diode, ou lampe, ou thermistance…– caractéristique d’un dipôle actif : la pile U = E – rI– association d’un dipôle actif et d’un dipôle passif :

point de fonctionnement- cas particulier du conducteur ohmique (loi de

Pouillet)- étude des échanges énergétiques dans un circuit élec-

trique comportant un générateur et un récepteur- cas particulier du conducteur ohmique : loi de Joule- rendement d’un générateur et d’un récepteur

– Définir les grandeurs tension et intensité,les mesurer et en déduire expérimentale-ment les lois fondamentales du courantcontinu.

– Appliquer les lois du courant continu àdes cas concrets.

– Distinguer dipôle actif et dipôle passif.

– Établir et appliquer les lois qui régissentle comportement des différents dipôles.

– Déterminer le point de fonctionnementd’un circuit.

– Définir et calculer une énergie, unepuissance, un rendement, dans le cadredu fonctionnement d’un dipôle.

– Mesurer une puissance à l’aide d’unwattmètre.


TP: utilisation des appareils de mesure (branchement,choix des fonctions et des calibres…).

TP : établissement des lois fondamentales du courantcontinu (loi des intensités et loi des tensions).

TP : détermination de la résistance équivalente deconducteurs ohmiques associés en série ou enparallèle.

TP : établissement et exploitation des caractéristiquesde deux dipôles passifs différents.

TP : établissement et exploitation de la caractéristiqued’un dipôle actif.

TP : détermination expérimentale du point de fonction-nement d’un circuit.

TP : vérification expérimentale de la loi de Joule.

TP : mesure d’une puissance (wattmètre et voltmètre-ampèremètre).


Objectif 4 – Appréhender la diversité des êtres vivants (25 heures)L’objectif 4 sera traité à partir d’études pratiques comportant des investigations et collectes sur le terrain et leurs prolongements au laboratoire. Il doit êtreintégré dans une progression pédagogique prenant en compte les opportunités et les contraintes locales, selon un calendrier approprié. Il sera conduit en paral-lèle avec l’objectif 5, d’une part pour alimenter cet enseignement en exemples, d’autre part afin d’équilibrer la semaine entre les cours et les TP/ TD.


1. Diversité des êtres vivants dans un milieu1.1. Identification des espèces animales et végétales

1.2. Identification concrète et pratique des interactionsalimentaires

Mettre en œuvre sur le terrain avecméthode et précision des procédéssimples de récolte, de repérage, d’enre-gistrement et d’échantillonnage.

Aborder un échantillon avec méthodepour établir une diagnose raisonnée à par-tir de critères pertinents.

Repérer les types biologiques selonRaunkiaer dans une optique d’adaptationécologique.

Utiliser des clés de détermination : faune,flore.

Identifier les principales essencesd’arbres et d’arbustes locaux.Identifier les représentants caractéris-tiques de la faune locale.

Identifier, sur le terrain, diverses relationstrophiques et les adaptations les plusapparentes qu’elles requièrent.

Procéder à des investigations, des observations, desrelevés d’indices, des collectes d’échantillons.Mettre en œuvre des méthodes d’étude de terrain despeuplements : transect, quadrat…

Présenter des méthodes directes et indirectes d’identifi-cation (traces, dégâts, nids, édifices divers, chants, cris ;pour les plantes, reconnaissance des stades juvéniles,etc.).

Distinguer la reconnaissance et la détermination selondes critères précis, à l’aide d’ouvrages divers.

Établir les notions de critère de classification et de hié-rarchisation des critères.Réaliser ces identifications en liaison avec le point 2.2

Il s’agit de réaliser un constat sur le terrain permettantd’aborder l’organisation des biocénoses autour des res-sources alimentaires dans l’objectif 5.



2. Les principaux types d’organisation des êtresvivants et principes de classification

2.1. Les grands plans d’organisation des êtres vivants

2.2. Les bases de la classification

Observer et comparer les grands plansd’organisation :– Virus– Procaryote– Eucaryotes unicellulaires et pluricellu-

laires

Savoir caractériser les principaux groupesde Thallophytes et de Cormophytes.Savoir caractériser les principalesfamilles végétales.Savoir caractériser les grands groupesd’animaux : les classes de Vertébrés,d’Arthropodes, les principaux groupes deVers et de Mollusques.Savoir caractériser un insecte appartenantà l’un des principaux ordres suivants :Coléoptères, Diptères, Hyménoptères,Lépidoptères, Hétéroptères, Homoptères,Orthoptères.

S’appuyer sur des travaux pratiques : dissections, mon-tages, préparations diverses en faisant preuve de méthode,d’ordre, de soin et de précision et en utilisant les outilsd’investigations habituels de la biologie.Rendre compte de ces travaux par des méthodes gra-phiques (dessins, tableaux…)Objets d’études envisageables :– un Virus (étude d’électrographies)– une Bactérie– un Protozoaire– une Levure– une Moisissure et un Champignon supérieur– une Angiosperme chlorophyllienne– un Insecte– un Vertébré

Choisir les espèces en fonciton des récoltes réalisées surle terrain, des opportunités locales et des observations etdissections déjà effectuées en Seconde.

Le temps disponible d’autorisant pas une étude exhaus-tive, il s’agit seulement de fournir les caractéristiquesessentielles des principaux groupes évoqués.



2.3. Principe de classification phylogénétique Construire un arbre phylogénétiquesimple.

Il s’agit, après avoir présenté les grandes divisions de laclassification traditionnelle basée sur des critères mor-phologiques et anatomiques, d’évoquer un autre type declassification fondée sur des données issues de la biolo-gie moléculaire.Se limiter à un exemple de comparaison entreséquences d’ADN (ou d’acides aminés), afin d’établir leprincipe de la construction d’un arbre phylogénétique.Montrer ainsi que les classifications modernes s’ap-puient d’avantage sur la parenté évolutive.Évoquer l’absence de consensus actuel sur le choixd’une classification.

1.Fonctions caractéristiques des êtres vivants1.1. Plante chlorophyllienne : nutrition, reproduction Réaliser une description systémique de la

fonction de nutrition chez uneAngiosperme et en développer les princi-pales composantes.Présenter les grandes étapes du cycle devie d’une Angiosperme.

Horaire indicatif : 10 heuresS’attacher à mettre en relation les fonctions de nutritionet de reproduction :– la nutrition assure la survie individuelle– la reproduction assure la survie de l’espèce

Il s’agit ici de présenter une description systémique deces fonctions sans développer les mécanismes intimesqui seront approfondis en terminale.

Objectif 5 – De l’individu à la population, situer les êtres vivants dans leur milieu (35 heures)L’objectif 5 sera traité, à parts sensiblement égales, sous forme de cours illustrés et de travaux dirigés en groupes restreints pour des études de documents(le terme « documents » étant pris au sens large).L’objectif est d’esquisser la notion d’écosystème comme une modélisation des interactions entre les êtres vivants dans un milieu donné et de montrer l’étroitecorrélation existant entre la physiologie des organismes et leur fonction écologique au sein des populations dont ils sont membres.



1.2. Animaux : nutrition, reproduction

2. Nutrition et reproductiondes organismes dans leur environnement

2.1. L’accès aux ressources alimentairesNature des ressources alimentaires.Disponibilité dans le temps et dans l’espace.Diversité : qualité, quantité, aspect énergétique.Renouvellement : permanence, périodicité, pléthorestemporaires.

2.2. Organisation des biocénoses autour des ressourcesalimentaires :

Interactions trophiques :prédation, compétitions interspécifiques, parasitisme,commensalisme, symbiose…

Réaliser une description systémique de lafonction de nutrition chez un Mammifèreet en développer les principales compo-santes.Présenter les grandes étapes du cycle devie d’un Mammifère.

Montrer l’importance des ressources ali-mentaires dans les équilibres des popula-tions et des communautés vivantes.

Montrer que la biocénose représente unniveau d’organisation supérieur au regarddes populations qui la composent.

Décrire, à l’aide d’exemples variés, ladiversité des relations trophiques dans lesmilieux naturels.

Présenter chaque cycle de vie sous une forme simplepropice aux comparaisons : il s’agit de mesurer les inter-valles de temps entre événements majeurs de la vie(naissance, début et fin de la reproduction) ; il en est demême pour le nombre d’épisodes de reproduction et lenombre de descendants.

Horaire indicatif : 25 heuresIl s’agit de montrer comment les organismes (du plussimple au plus complexe) peuvent se nourrir et se repro-duire en fonction des contraintes exercées par le milieu.

Biocénose : «…groupement d’êtres vivants dont lacomposition, le nombre des espèces et celui des indivi-dus reflète certaines conditions moyennes du milieu ;ces êtres sont liés par une dépendance réciproque… »MÖBIUS 1877.Conforter l’importance des interactions dans la structu-ration des biocénoses.

Exploiter les exemples de relations trophiques détectéeslors des sorties sur le terrain ; les autres pouvant fairel’objet de travaux dirigés à partir d’une documentation(documents écrits, photographiques ou vidéo).



Chaînes alimentaires et réseaux trophiques

Les ressources alimentaires :facteur-clé de la niche écologique

2.3. Structure et évolution d’une populationLes différents paramètres :– effectifs, densité, répartition spatiale, biomasse,– natalité, mortalité, sex-ratio, courbe de survie.

Les stratégies de reproduction :– multiplication par la voie asexuée et par la voie

sexuée, conséquences génétiques,

Identifier les niveaux trophiques.Établir les chaînes alimentaires etconstruire un réseau trophique dans unmilieu donné.

Illustrer le concept de niche écologique.

Définir les paramètres caractéristiquesd’une population en s’appuyant sur desexemples.

Présenter les deux modes de reproductiondes êtres vivants et leurs conséquences.

Préciser que le facteur alimentaire n’est pas la seulecomposante de la niche écologique.

Introduire la notion de population comme étant unensemble d’individus d’une même espèce vivant et sereproduisant dans un endroit donné et dans des condi-tions définies et contraignantes.Il s’agit d’expliquer comment les populations sont lesunités de structuration des biocénoses au travers deleurs stratégies de nutrition et de reproduction.S’appuyer sur des documents présentant des situationsconcrètes à analyser lors de séances de travaux dirigés.

Analyser les conséquences des modalités de la repro-duction sur la pérennisation des espèces et l’occupationde leur territoire. Mettre en corrélation la reproductionet la disponibilité de la ressource alimentaire pour lepeuplement des milieux.



– incidences des modalités de la reproduction sur ladynamique des populations.

Variations démographiques au sein des populations :– un modèle : la courbe de croissance logistique

• coefficient d’accroissement r (avec et sans fac-teur limitant),

• capacité limite K : analyse des facteurs limitantsde K (habitat, ressources, capacité maximaled’accueil de la niche écologique) en interactionavec la densité de la population.

Expliquer l’incidence de la reproductionsur la dynamique des populations.

Décrire et commenter la courbe logis-tique.

Définir le coefficient d’accroissementnaturel r et expliquer ses variations à l’ai-de d’exemples.Définir la capacité limite du milieu K etprésenter les facteurs dont elle dépend àl’aide d’exemples.

Montrer les conséquences génétiques des deux voies demultiplication : obtention de clones dans un cas, brassa-ge chromosomique et diversité génétique dans l’autresans entrer dans les détails des modalités des divisionscellulaires (mitose, méiose) étudiées en terminale.Présenter le gène comme une unité d’information (rap-pel de la classe de seconde), sa structure et sa fonctionn’étant détaillées qu’en terminale.

Pour la courbe de croissance logistique, se limiter à uneanalyse des conséquences des variations des diversparamètres.Les paramètres qui décrivent la population sont à exa-miner sous l’angle de leur évolution dans le temps, àcourt et à moyen termes.Expliquer la dynamique par la mise en évidence desinteractions internes à une population d’une part, desfacteurs externes qui en limitent l’extension d’autre part.Montrer que la ressource alimentaire disponible d’unepart, l’investissement reproductif au regard des autresparamètres vitaux d’autre part, sont des clés essentielles decompréhension de la dynamique interne d’une population.



– Types de fluctuations• populations opportunistes (stratégie r) caracté-

ristiques, comportement démographique, poten-tiel évolutif,

• populations de spécialistes (stratégie K) : carac-téristiques, comportement démographique,potentiel évolutif.

Décrire la dynamique d’une populationopportuniste et ses conséquences.

Décrire la dynamique d’une populationde spécialistes et ses conséquences.

Analyser les facteurs de variation des effectifs et lescapacités d’adaptation aux fluctuations de l’environne-ment : fluctuations saisonnières, cycliques, variationsaléatoires et/ou accidentelles.Montrer que la persistance des populations (et donc desespèces) dépend de leur adaptabilité globale déterminéepar leur pool génétique et le polymorphisme qu’il com-porte.Introduire l’idée de réversibilité ou irréversibilité d’unchangement, qui sera reprise avec l’approche des suc-cessions écologiques. Évoquer les phénomènes d’ex-tinction et de remplacement des espèces par d’autresFaire ressortir la notion de facteur-clé, qui apparaîtdéterminant dans certaines circonstances, les autres fac-teurs étant plus ou moins modulateurs.Souligner aussi le caractère souvent multifactoriel desfluctuations de populations.


P R O G R A M M E D E T E R M I N A L E

OBJECTIF GÉNÉRAL - Réinvestir, prolonger et approfondir les enseignements de la classe de première.Acquérir des compétences scientifiques théoriques et expérimentales dans les domaines de la physique, de la chimie,de la biologie et de l’écologie.Élaborer les prérequis nécessaires aux enseignements scientifiques des classes de l’enseignement supérieur.

Objectif 1 - Étudier la structure et les propriétés physico-chimiques des biomolécules (21 heures)


1. Les glucides1.1. Classification1.2. Les oses (glucose, fructose)

– formules

– propriétés : solubilité, propriétés réductrices,fermentation alcoolique…

– Placer un glucide dans la classification.

– Restituer les formules brute et semi-développée linéaire du glucose et dufructose.

– Réaliser une expérience mettant en évi-dence le caractère réducteur des oses(liqueur de Fehling ou nitrate d’argentammoniacal).

– Écrire l’équation chimique de la fer-mentation alcoolique.

Horaire indicatif : 9 heures

– Ne pas exiger la restitution de la classification com-plète des glucides, mais faire acquérir la capacité àplacer un glucide donné dans cette classification.

– Présenter les formules cycliques des différents glu-cides sans en exiger la mémorisation.

TP : étude des propriétés des oses– Ne pas écrire les équations des réactions d’oxydoré-

duction lorsqu’elles s’effectuent en milieu basique.– Ne pas faire d’applications numériques dans le cas de

la réaction à la liqueur de Fehling, celle-ci ne s’effec-tue pas dans des proportions stœchiométriques.



1.3. Les osides (saccharose, lactose, maltose, glycogène,amidon, cellulose)

– formules brutes– propriétés : solubilité, caractère réducteur, hydrolyse

du saccharose et de l’amidon, fermentation lactique.

2. Les lipides

– classification

– glycérol

– acides gras

– formation : estérification

– hydrolyse et saponification

– Restituer les formules brutes du saccha-rose, du lactose et de l’amidon.

– Mettre en évidence le caractère réduc-teur du lactose et le caractère non-réducteur du saccharose.

– Écrire les équations chimiques de l’hy-drolyse du saccharose et de l’amidon.

– Équilibrer l’équation chimique de lafermentation lactique.

– Écrire la formule de l’acide lactique àpartir de son nom officiel et inversement.

– Écrire la formule semi-développée duglycérol à partir de son nom officiel etinversement.

– Écrire la formule générale d’un acidegras et sa formule semi-développée àpartir de son nom officiel.

– Écrire la formule générale d’un trigly-céride.

– Écrire les équations chimiques desréactions de formation des triglycé-rides, de leur hydrolyse et de leur sapo-nification.

– Présenter les formules cycliques des osides, mais nepas exiger leur mémorisation.

TP : étude des propriétés des osides

– Ne pas exiger la restitution de l’équation de la fer-mentation lactique, mais simplement son équilibre,celle-ci étant le résultat d’une hydrolyse du lactosesuivie d’une fermentation enzymatique.


– Donner la classification des lipides en insistant sur lescatégories de lipides impliqués dans le monde duvivant (triglycérides, phospholipides, stéroïdes, vita-mines liposolubles…).

– Ne pas exiger la restitution de cette classification.– Distinguer acides gras saturés et acides gras insaturés.– Éviter de faire calculer, de façon systématique lors

des exercices, la masse molaire du triglycéride.– Insister sur les caractéristiques différentes des réac-

tions d’hydrolyse (équilibre chimique) et de saponifi-cation (réaction totale).

– Illustrer cette partie du cours en évoquant la transesté-rification (action du méthanol sur un triglycéride avecproduction de diester : cf. carburants de substitution).

TP : étude des propriétés des lipides : fabrication d’unsavon.



3. Les protides

3.1. Classification

3.2. Les acides aminés– caractérisation : test à la ninhydrine– formule générale– nomenclature– propriétés amphotères– réaction de condensation

3.3. Les peptides– les protéines– liaison peptidique, réaction du biuret– hydrolyse

– Reconnaître et nommer le savon dans lesproduits de la réaction de saponification.

– Écrire la formule générale d’un acideα-aminé.

– Écrire la formule semi-développée d’unacide α-aminé à partir de son nom etréciproquement.

– Écrire les formules de l’ion dipolaire,de l’anion et du cation.

– Écrire l’équation d’une réaction decondensation entre deux acides α-aminés.

– Réaliser la réaction du biuret.– Reconnaître la liaison peptidique dans la

formule semi-développée d’un peptide.– Écrire l’équation de la réaction d’hy-

drolyse d’un peptide.

– Illustrer les propriétés d’un savon en évoquant sonmode d’action (notion de pôle hydrophile et hydro-phobe).

– Les indices caractéristiques des corps gras sont horsprogramme.


– Faire remarquer que la distinction entre peptide etprotéine reste formelle. En biologie, ce qui est impor-tant, c’est le fait que la fonction de la protéine estdirectement liée à sa structure.

– Ne pas exiger l’écriture des équations de réactionsacido-basiques mettant en jeu un acide aminé, ne pasécrire les constantes d’acidité correspondantes.

– La notion de pH isoélectrique est hors programme.

TP : mise en évidence d’acides aminés et caractérisationde la liaison peptidique.


Objectif 2 - Découvrir et appliquer les lois fondamentales de la chimie des solutions (24 heures)


1. Solutions aqueuses acido-basiques

1.1. Couple acide-base– définition– notion de constante d’acidité Ka et notion de pKa

– force relative des acides faibles et des bases faibles

1.2. Dosages pHmétriques et colorimétriques– acide fort - base forte et inversement– acide faible - base forte– base faible - acide fort

– exploitation des courbes de dosage

1.3. Effet tampon

– Schématiser un couple acide-base.– Écrire la constante d’acidité Ka en fonc-

tion des concentrations.– Calculer pKa connaissant Ka et inverse-

ment.– Utiliser l’échelle des pKa pour compa-

rer la force relative de deux acidesfaibles ou de deux bases faibles.

– Schématiser le dispositif expérimental.– Tracer la courbe de l’évolution du pH

en fonction du volume du réactif titrant.– Déterminer les coordonnées du point

d’équivalence.– Calculer la concentration de la solution

dosée.– Déterminer les coordonnées du point de

demi-équivalence et en déduire lavaleur du pKa du couple étudié.

– Justifier le choix d’un indicateur.– Justifier la valeur du pH à l’équivalence.

– Énoncer les propriétés d’une solutiontampon.

– Justifier la composition d’une solutiontampon.


– Le calcul de Ka à partir de son expression en fonctiondes concentrations des réactifs est hors programme.

– Ne pas évoquer la valeur de la constante d’aciditépour les acides forts et les bases fortes.

– Introduire la notion de pKa uniquement comme échellede force relative des acides et des bases faibles.

Réinvestir les compétences opératoires acquises enclasse de première.

TP: mise en œuvre de différents dosages en privilégiantles produits utilisés dans la vie courante (possibilitéd’utiliser pour les différents dosages les ressourcesinformatiques en complément des manipulationsclassiques).

Justifier qualitativement la valeur du pH à l’équivalen-ce à partir de la composition de la solution. Ne pas réa-liser de calcul.

TP : l’effet tampon– Mise en évidence des propriétés d’une solution tampon.– Applications à des milieux agrobiologiques (sols,

médicaments…).



2. Oxydoréduction en solution aqueuse

2.1. Couples oxydant-réducteur autres que Mn+ / M :écriture des équations-bilan d’oxydoréduction

2.2. Classification quantitative des couples oxydant-réducteur– piles– potentiels standards– couple de référence (H+ / H2)

2.3. Dosages d’oxydoréduction

– Écrire et équilibrer les équations desdemi-réactions électroniques.

– Écrire les équations chimiques desréactions.

– Utiliser la classification des couplesoxydant-réducteur pour la prévision desréactions.

– Schématiser une pile, calculer sa f.é.m.,donner ses polarités, écrire l’équation-bilan de la réaction de fonctionnement.

– Schématiser le dispositif expérimental.– Décrire le mode opératoire du dosage.– Écrire l’équation-bilan de la réaction.– Calculer la concentration de la solution

dosée.


– Traiter le cas de l’oxydation des alcools et des aldé-hydes vues en classe de première.

– Ne pas écrire d’équations de réactions en milieubasique.

– Faire référence aux couples impliqués dans l’étudedes chaînes respiratoires en biologie (Fe3+/Fe2+ ;Cu2+/Cu+).

– Écrire les couples oxydant-réducteur utilisés en bio-chimie de façon simplifiée, en faisant apparaître lapartie de la molécule impliquée dans la réactiond’oxydoréduction.

– Prendre des exemples de réactions :• dans le domaine de l’inerte (piles, corrosion des

métaux…),• chez les êtres vivants (fermentation, respiration,

photosynthèse…).

TP : classification quantitative des couples oxydant-réducteur

TP : réalisation de différentes piles, mesure et calcul deleur f.é.m.

TP : dosages d’oxydoréductionSeuls les dosages directs pourront faire l’objet de ques-tions à l’examen.


Objectif 3 - Observer, décrire, expliquer et utiliser les lois du mouvement. Étudier les énergies mises en jeu (27 heures)


1. Rappels

– relativité du mouvement– trajectoire– notion de vitesse

2. Vecteurs vitesse et accélération

– Solide en translation : cas des mouvements rectiligneuniforme et uniformément varié.

– Solide en rotation autour d’un axe : cas du mouve-ment circulaire uniforme ; période T, fréquence f,vitesse angulaire ω ; v = ω .R ; ω = 2π f = 2π / T ;a = v2 / R

– Préciser le référentiel et le repère choi-sis pour l’étude du mouvement.

– Définir et identifier un mouvement detranslation.

– Distinguer mouvement rectiligne uni-forme et mouvement rectiligne unifor-mément varié.

– Utiliser la représentation vectorielle.– Définir la vitesse instantanée (v) l’accé-

lération (a) et calculer leur norme.

– Définir et identifier un mouvement derotation circulaire uniforme.

– Définir et calculer : T, f, v, ω, a.– Délimiter le système étudié.


– Insister sur la nécessité de préciser le référentiel et dedéfinir le repère lors de toute étude de mouvement.

– Se limiter au cas du référentiel galiléen.


TP: étude des caractéristiques des mouvements detranslation

TP: étude des caractéristiques du mouvement circulaireuniforme

TP: vérification expérimentale de la relation : v = ω .R

Les équations horaires du mouvement sont hors pro-gramme.



3. Actions mécaniques

3.1. Exemples d’actions mécaniques : forces à distan-ce, forces de contact, (y compris les forces de frotte-ment), cas particulier du poids d’un corps.

3.2. Notion de force :– définition– représentation– unité– composition– décomposition

3.3. Statique : équilibre d’un solide soumis à plusieursforces

4. Application de la relation de la dynamique à unsolide en translation ou au repos

4.1. Première loi de Newton : principe de l’inertie

4.2. Deuxième loi de Newton : relation de la dyna-miqueΣF

→ext = m.∆v

→/ ∆t = m.a

→g

4.3. Troisième loi de Newton : principe d’interaction

– Identifier les différents types d’actionsmécaniques.

– Caractériser et représenter une force.

– Identifier et représenter les forces agis-sant sur un solide.

– Énoncer le principe de l’inertie.

– Établir le bilan des forces extérieuresappliquées au système.

– Énoncer et appliquer la relation de ladynamique à un solide en mouvementrectiligne ou au repos.

– Énoncer le principe de l’action et de laréaction.


– Réinvestir les connaissances de la classe de secondesur l’étude des forces

– Étudier, entre autres, le cas d’un solide en équilibresur un plan incliné


– Réinvestir les acquis de la classe de seconde sur leprincipe de l’inertie.

– Bien délimiter le système étudié.– Montrer que le principe de l’inertie est un préalable à la

relation de la dynamique et qu’il permet d’identifier leréférentiel galiléen dans lequel cette relation est valable.

TP : vérification expérimentale de la deuxième loi deNewton.

– Appliquer les lois de Newton à des situations simplesde la dynamique et de la statique (plan incliné, chutelibre…).



5. Rotation d’un solide autour d’un axe fixe,moment d’une force, théorème des moments

MF/∆ = F × d– couple de forces C– moment d’un couple MC

6. Énergie et puissance pour un solide en translation

– énergie cinétique, énergie potentielle de pesanteurEC = 1/2 m vG

2 ; EP = m g z

– travail d’une force W(F→

) = F→

.l→

– théorème de l’énergie cinétique∆EC = Σ W (F

→

ext)

– conservation de l’énergie mécaniqueEm = EP + EC = constante

– puissance : P = ∆E / ∆t

– rendement

– Définir et calculer le moment d’uneforce.

– Énoncer et appliquer le théorème desmoments.

– Réaliser expérimentalement un équi-libre.

– Définir un couple de force.– Définir et calculer le moment d’un

couple.– Distinguer couple moteur et couple

résistant.

– Définir et calculer : EC et EP.

– Définir et calculer le travail d’une force.– Distinguer travail moteur et travail

résistant.

– Énoncer et appliquer le théorème del’énergie cinétique.

– Définir et calculer l’énergie mécaniqued’un système.

– Énoncer et appliquer le principe deconservation de l’énergie mécaniquepour un système isolé et conservatif.

– Définir et calculer une puissance et unrendement.


TP: équilibre d’un solide autour d’un axe.


– Limiter l’utilisation du théorème de l’énergie ciné-tique à des cas simples.

TP : vérification du théorème de l’énergie cinétique(table à coussin d’air…)

– Ne traiter que les cas de conservation.



1. Production d’une tension alternative sinusoïdale

1.1. Mise en évidence d’une f.é.m. induite

1.2. Création d’une f.é.m. alternative

1.3. Expression de la tension instantanéeu(t) = Um cos(ωt)

2. Loi d’Ohm en courant alternatif

2.1. Loi d’Ohm pour un conducteur ohmique– expression– intensité instantanée i et intensité maximale Im

i(t) = Im cos(ωt)

– Décrire le mode de production d’unetension alternative sinusoïdale.

– Définir T et f.– Donner les relations entre ω, T et f.

– Définir les grandeurs u(t), Um, Ue.

– Définir et mesurer Ie

– Visualiser Ri(t) à l’oscilloscope etdéterminer Im

– Écrire l’expression de i(t)– Donner la relation entre Ie et Im


TP:– montrer expérimentalement que le mouvement d’un

aimant devant une bobine s’accompagne de l’appari-tion d’une tension aux bornes de cette bobine,

– montrer expérimentalement que si le mouvement del’aimant (ou celui de la bobine) est circulaire et unifor-me, la tension produite est alternative et sinusoïdale,

– montrer que la période T du courant correspond à unerotation de l’aimant d’un angle de 2π radians,

– mettre en relation la vitesse de rotation ω de l’aimantet la période T du courant.

TP : mesurer Um à l’oscilloscope et Ue au voltmètre etmontrer que Ue = Um /


– Définir Ie comme étant la valeur de l’intensité d’uncourant alternatif mesuré à l’ampèremètre.

TP : établir expérimentalement la loi d’Ohm.Ue = R Ie pour un conducteur ohmique en courant alter-

natif à partir du tracé de sa caractéristiqueUe = f(Ie)– Souligner que u(t) est « l’image » de i(t) au facteur R

près.

2

Objectif 4 - Observer, décrire, expliquer et utiliser les lois du courant alternatif sinusoïdal (18 heures)



2.2. Loi d’Ohm pour une portion de circuit quelconque:notion d’impédance

3. Décalage horaire t et déphasage ϕ entre la ten-sion u(t) aux bornes d’une portion de circuit et l’in-tensité i(t) du courant dans ce circuit

– Énoncer et utiliser la relation :Ue = Z Ie

– Déterminer à partir d’un oscillogrammele décalage t et le déphasage ϕ entreu(t) et i(t) dans une portion de circuit.

– Déterminer qui de u ou de i est en avan-ce ou en retard sur l’autre.

– Établir la relation entre t, ϕ et ω

– En déduire que i(t) = u(t) / R = Im cos(ωt) et que Ie = Im

/ TP : établir expérimentalement la loi d’Ohm.Ue = Z Ie à une fréquence donnée pour une portion decircuit quelconque à partir du tracé de la caractéristiqueUe = f(Ie)– Se limiter à une association de dipôles R, L ou R, C

ou R, L, C.– À cette occasion, présenter succinctement les caracté-

ristiques et les propriétés d’une bobine et d’uncondensateur.

– Souligner que dans ce cas : Ue / Ie = constante = Z etque Z est toujours ≥ R.

Les expressions des impédances Z = f(R, L, C, ω) sontstrictement hors programme.


TP: – montrer l’influence sur le déphasage ϕ entre u(t)et i(t) de la nature des dipôles qui constituent laportion de circuit,

– montrer expérimentalement le phénomène derésonance pour une fréquence constante (50 Hz),en faisant varier L ou C,

– donner les caractéristiques de la résonance (ϕ= 0 ; I maximum; Z = R).

2



4. Puissance en courant alternatifFacteur de puissance

– puissance active (réelle) PP = U I cosϕ

– puissance apparente SS = U I

– puissance réactive QQ = U I sinϕ

– facteur de puissancek = cosϕ

5. Le transformateur monophasé

– description– fonctionnement

– Définir les différents types de puissance(active P, apparente S, réactive Q) encourant alternatif.

– Écrire les relations entre P, S, Q (tri-angle des puissances).

– Calculer P, S et Q dans des situationsdonnées.

– Effectuer la mesure de la puissanceactive à l’aide d’un wattmètre.

– Déterminer expérimentalement le facteurde puissance d’une portion de circuit.

– Justifier l’importance pratique du fac-teur de puissance et proposer des solu-tions pour améliorer sa valeur.

– Décrire la constitution d’un transforma-teur.

– Le représenter schématiquement.


– Introduire la notion de puissance active et de puissanceapparente à partir de mesures réalisées à l’aide du watt-mètre d’une part et du voltmètre-ampèremètre d’autrepart.

– Définir le facteur de puissance comme un coefficientde proportionnalité entre puissance active et puissanceapparente.

– TP : mesures de puissances en courant alternatif sinu-soïdal.

– Déterminer expérimentalement le facteur de puissanced’une portion de circuit à partir des mesures de P, U etI et/ou du calcul de ϕ à partir d’un oscillogramme.

– Montrer l’intérêt du relèvement du facteur de puis-sance.


– Se limiter à présenter le transformateur comme unensemble de deux circuits (primaire et secondaire) iso-lés électriquement et munis d’un noyau de fer doux.

– Montrer expérimentalement le fonctionnement dutransformateur sans aborder les notions de champmagnétique, de flux, ni de f.é.m. induite.



– loi des tensions et des intensités pour un transforma-teur parfait

– applications du transformateur

– Énoncer et appliquer la loi des tensionset celle des intensités.

– Calculer le rapport de transformation.– Justifier l’utilisation du transformateur

dans le transport et l’utilisation del’énergie électrique.

TP : fonctionnement du transformateur : établir les loisdes tensions et des intensités pour un transformateurparfait.TP : applications du transformateur comme appareilabaisseur ou élévateur de tension ou d’intensité.Ne pas oublier d’évoquer le rôle du transformateurd’isolement (rapport de transformation = 1) et sonimportance en matière de sécurité.

1. Flux d’énergie et cycle de la matière

1.1. Définition des besoins d’énergie : les dépensesénergétiques

Identifier les différents postes de dépenseénergétique d’un organisme.


L’objet de cette partie du programme est d’étudier lescaractéristiques unitaires du monde vivant autour dutriptyque énergie – matière – information et de réinves-tir les enseignements de la classe de première.Exposer les différents postes de dépenses d’un organis-me en généralisant les connaissances acquises dans lamatière M3.Montrer, notamment en référence aux fonctions étu-diées dans la matière M3, que l’énergie est dissipéepour diverses fonctions et notamment pour créer la sub-stance même de l’organisme (biomasse) ; insister sur lecoût énergétique des biosynthèses (lien avec lessciences physiques).

Objectif 5 - Montrer l’unité fonctionnelle des êtres vivants (45 heures)


1.2. Acquisition de l’énergie par la biosphère et inves-tissement dans la matière

Autotrophie - Photosynthèse

– conversion de l’énergie lumineuse en énergie chi-mique : ATP et pouvoir réducteur,

– synthèse des molécules carbonées : réduction du car-bone.

1.3. La matière, vecteur de l’énergie : le catabolismeénergétique

Fermentation

Respiration

Synthèse de l’ATP

Identifier les différentes sources d’éner-gie pour la biosphère.Décrire simplement la phase de conserva-tion de l’énergie lumineuse en énergiechimique.

Présenter la phase de synthèse des molé-cules carbonées.

Localiser les principales voies du catabo-lisme énergétique dans la cellule.

Montrer que les voies biochimiques ducatabolisme énergétique ont pour finalitécommune : la production d’ATP.Comparer les bilans des différentes voies.

Expliquer que la source d’énergie quasi unique pour lemonde vivant est la lumière.Le phénomène de la photosynthèse a été positionné enPremière, il s’agit d’approfondir les mécanismes enTerminale. Consolider le concept par une allusion docu-mentaire aux « écosystèmes sans soleil » (référencebrève à la chimiosynthèse).

Présenter de manière simplifiée la biochimie de ces dif-férentes phases en faisant le lien avec la chimie (oxydo-réduction).Réaliser des expériences de mise ne évidence de la pho-tosynthèse.Présenter les principes biochimiques simplifiés : locali-sations, réactions, principe et produits de la réaction deHill (possibilité EXAO), devenir de ces produits, bio-synthèse des molécules carbonées, bilan global de laphotosynthèse C3.

Le catabolisme énergétique est à traiter en étroite rela-tion avec la matière M3.

Réaliser une mise en évidence expérimentale des pro-cessus fermentaires et respiratoires.Au plan biochimique, se limiter strictement aux bilansrespectifs des différentes voies métaboliques en lessituant dans la cellule.




1.4. Circulation et recyclage de la matièredans la biocénose

Producteur et production de biomasse végétale

Notion de consommateur : primaire, secondaire…

Place des décomposeurs, contribution au recyclage dela matière

Décrire la biomasse végétale comme res-source alimentaire.

Décliner la notion de consommateur pri-maire au regard de cette ressource et de sadiversité à partir d’exemples.

Discuter la diversité et la relativité desniveaux supérieurs de consommation.

Montrer l’importance des décomposeursdans le recyclage de la matière.

Cette partie sera centrée sur la croissance et la multipli-cation des êtres vivants, mécanismes de base de la pro-duction de biomasse. Ce concept s’appliquant intégrale-ment aux productions animales et végétales, il estrecommandé de se servir des motivations des élèvesdans ces domaines.Faire le lien entre « producteur », « photosynthèse » etbiomasse végétale.Montrer à partir d’exemples, que la biomasse végétaleconstitue une ressource alimentaire importante, tant parson abondance que par sa diversité.

Montrer le caractère très relatif de la position hiérar-chique d’un consommateur (régimes éclectiques,régimes variables dans le temps, adaptations aux chan-gements nutritionnels chez certaines espèces). Ceconstat sera l’occasion d’insister sur le danger du dog-matisme en écologie.

Montrer que des organismes divers participent à ladégradation et à la décomposition de la matière ; au sensstrict, les décomposeurs sont représentés par les bacté-ries et les champignons qui assurent la minéralisation.Montrer le rôle indispensable des décomposeurs pour lerecyclage des trois éléments fondamentaux que sont C,N et P (ce dernier apparaissant en facteur limitant dansla biosphère).Signaler le caractère limité de ce recyclage dans lesagrosystèmes (lien avec la matière M9).



1.5. Aspects quantitatifs

Transferts de matière et flux d’énergie : rendementsécologiques, pyramides écologiques

Phénomènes de concentration des substances toxiques,conséquences

2. Besoins et échanges d’informations2.1. Nature des besoins, supports de l’informationbiologique

Savoir expliquer et exprimer les rende-ments écologiques.

Savoir expliquer le phénomène deconcentration des substances toxiques ausein des réseaux trophiques et en tirer lesconséquences dans divers domaines.

Expliquer les besoins informationnels dumonde vivant aux différents niveauxd’organisation et de fonctionnement

Insister sur les pertes de matière et d’énergie inhérentesà tous les échanges ; il s’agit d’aboutir à l’idée essen-tielle qu’un écosystème ne peut être qu’un systèmeouvert, au sens thermodynamique du terme.Représenter ces pertes de matière et d’énergie sousforme de pyramides écologiques : pyramide des bio-masses, pyramides des productivités.L’étude du rendement des transferts de matière etd’énergie d’un niveau à l’autre est un moment privilé-gié pour décrire les phénomènes de concentration desproduits chimiques toxiques à travers les réseaux tro-phiques jusqu’à l’intoxication des niveaux supérieurs.L’étude de documents d’actualité relatifs à ce problèmemajeur est à recommander.

Horaire indicatif : 30 heuresPoser le problème de l’information biologique entermes de transmission et de pérennisation des carac-tères, de comportements adaptés et de survie des indivi-dus dans leur milieu.

Montrer la nécessité d’une information-structure pour lapérennité des espèces, d’une information circulante ausein des organismes et entre les organismes (communi-cation intraspécifique et interspécifique).Faire apparaître que l’information est transmise par l’in-termédiaire d’un message composé de signaux ou designes assemblés suivant un code.



2.2. L’information génétiqueNotion de message génétique : gène, génotype, phéno-type, mutations géniques, remaniements chromoso-miques et modifications du caryotype

Expression des gènes : relation gène-protéine, codegénétique

Transmission des gènes : les divisions cellulaires

2.3. L’information nerveuseOrganisation générale du système nerveux

Les neurones

Expliquer le caractère codant de la molé-cule d’ADN.Analyser le lien entre cette molécule etles caractères observables.

Décrire sommairement les mécanismesd’expression des gènes.

Localiser et expliquer les étapes de lamitose et de la méiose et leurs finalités.

Expliquer l’adaptation de la méiose à laréduction du nombre chromosomique etaux recombinaisons génétiques.

Citer et localiser les différentes parties dusystème nerveux (SN central et périphé-rique).Interpréter l’organisation d’un tissu ner-veux.

Décrire l’organisation générale fonction-nelle d’un neurone

S’appuyer sur des électronographies, des études de cascliniques…

À l’occasion de la présentation de cas concrets de trans-génèse, évoquer l’existence de séquences de régulationsspécifiques.Mitose et méiose : s’appuyer sur des observations enmicroscopie photonique pour en décrire succinctementles grandes étapes.Resituer méiose et fécondation dans le cycle vital.Expliquer l’adaptation de ce mécanisme au brassagegénétique (réduction du nombre chromosomique etrecombinaisons génétiques par crossing-over).

Traiter cette partie en corrélation avec la physiologiesensori-motrice (M3).

On peut s’appuyer sur la dissection du système nerveuxd’un vertébré.

Observer des coupes histologiques de différentes partiesdu système nerveux.Montrer la diversité des types de neurones.Insister sur l’organisation en réseau et en contiguïté desneurones.La rétine constitue un bon support pour illustrer lesdivers concepts évoqués.



Le message nerveux : origine, nature, transmission,régulation

2.4. L’information hormonaleConcept d’hormone

Mode d’action

Régulation

2.5. L’intégration neuro-endocrinienneÀ partir d’un exemple au choix (thermorégulation,faim, soif, réponse à un stress, reproduction)

2.6. Le déroulement de la réponse immunitaire

Non spécifique

Spécifique

Identifier la nature de message nerveuxau niveau de l’axone et des synapses.Décrire l’adaptation du neurone à lagénération et la transmission d’influx ner-veux.Expliquer le mécanisme de la transmis-sion synaptique.

Indiquer les caractéristiques d’une hor-mone.

Décrire et comparer les deux modes fon-damentaux d’action des hormones.

Réinvestir les connaissances acquisesprécédemment et montrer d’intégrationcentrale du système endocrine et du sys-tème nerveux.

Savoir caractériser les différentes étapesde la phagocytose.Identifier les acteurs cellulaires et molé-culaires de la réponse humorale et en pré-senter les étapes.Identifier les acteurs cellulaires et molé-culaires de la réponse cellulaire et en pré-senter les étapes.

Connaissances requises : la cellule nerveuse (corps cel-lulaire, prolongements ) ; potentiels membranaires (PR-PA) ; codage de l’information ; rôle de la myéline ; fonc-tionnement de la synapse chimique (potentiels présy-naptique et, postsynaptique, médiateur chimique, récep-teurs, calcium et exocytose) ; PPSI ; PPSE ; boucle derégulation.

Choisir un exemple permettant de mettre en place lesnotions suivantes : hormone, récepteur spécifique,réponse, rétroaction.

Présenter le système nerveux comme étant le garant del’intégrité de l’organisme, soit directement, soit via lesystème endocrinien puis établir l’intégration centraledes deux systèmes.

Présenter une boucle de régulation à partir d’unexemple.

Utiliser des supports didactiques tels que photogra-phies, maquette d’IgG, séquences vidéo, afin de facili-ter la compréhension de mécanismes complexes.



2.7. Intégration générale de l’information biologique

Réaliser un schéma-bilan des réactionsspécifiques montrant la coopération cel-lulaire.

Développer une conclusion sur la naturechimique de l’information biologique.

Limiter le vocabulaire scientifique au strict nécessaire.

Consolider une vision synthétique et systémique de laquestion de l’information biologique : aspect unitaire dusupport chimique de cette information dans tous les cas.

1. Évolution des biocénoses1.1. Évolution spontanée : stades pionniers, stades

juvéniles, stades matures, stades sénescents.

1.2. Phénomènes de rajeunissement aléatoires.

1.3. Cas du milieu aquatique : eutrophisation

1.4. Évolutions réversibles, évolutions irréversibles,successions écologiques.

Décrire des exemples actuels d’évolutiondes biocénoses.

Raisonner des exemples d’évolution desbiocénoses à l’échelle des temps géolo-giques.

Montrer que l’évolution spontanée est une propriété desbiocénoses ; l’approche la plus facile est celle des peu-plements végétaux.

Présenter quelques faits majeurs sur les catastrophesécologiques survenues au cours des temps géologiqueset le remplacement des espèces et des biocénoses sur laplanète.

Présenter l’action des êtres vivants sur le milieu phy-sique qui fait de l’évolution des écosystèmes un phéno-mène interactif.

Les crises de tous ordres sont la règle dans les écosys-tèmes : elles commandent le sens des évolutions. Onaura soin de présenter ces phénomènes comme inhé-rents aux aléas de la vie sur terre depuis son apparition(références aux crises écologiques majeures des tempsgéologiques).

Objectif 6 - Expliquer l’évolution des écosystèmes (15 heures)


2. Importance des interventions humaines dansl’évolution des écosystèmes.

2.1. Problèmes liés à l’artificialisation des milieuxSimplification : monocultures

Effets sur la biodiversité et sur les espècesPréservation, restauration

2.2. Dimension planétaire des problèmes d’environne-ment :

l’eau dans la biosphère

l’évolution du climat

Raisonner l’influence des interventionshumaines sur l’évolution des écosys-tèmes.

Identifier et raisonner les causes et effetsdes problèmes d’environnement auniveau planétaire

L’Homme comme facteur écologique peut être abordépar plusieurs entrées différentes. L’objectif est de faireprendre une conscience aiguë des conséquences peut-être dramatiques et irréversibles des actions humainessur l’environnement. Le rôle du professeur d’écologieest d’apporter des informations aussi fiables que pos-sible afin de nourrir une réflexion objective à finalitéscitoyennes.L’étude de ces problèmes complexes est l’occasion demontrer le caractère opératoire du modèle « écosystè-me » pour poser des diagnostics et proposer desmesures de remédiation et de préservation de l’environ-nement. Un travail sur documents est recommandé per-mettant de mobiliser les connaissances acquises anté-rieurement et de prendre en compte l’actualité scienti-fique dans le domaine.

Il est proposé d’aborder deux cas dont l’importance estd’actualité :• l’eau : circulation de l’eau à l’échelle de la planète,

répartition et gestion des ressources en eau ;• le climat : présenter les modèles d’évolution du climat

(s’appuyer sur les acquis de la classe de seconde géné-rale et technologique).

Ces études de cas sont l’occasion d’exercer la rigueurscientifique et l’esprit critique.


Recommandations générales concernant les programmes de sciences biologiques des classes de Première et Terminale

Les sciences expérimentales fournissent des grilles de lecture pertinentes de l’environnement scientifique et, par voie de conséquence, technologique, de lasociété actuelle. À ce titre, elles participent à l’éducation à la citoyenneté. En Sciences Biologiques, nous parlerons d’une culture scientifique biologique mini-male pour le citoyen face aux questions de santé, de vie quotidienne et aux problèmes d’environnement.

En termes de connaissances, l’encyclopédisme est exclu, la priorité étant donnée à l’acquisition et l’organisation des savoirs jugés indispensables. Une plusgrande cohérence entre biologie et écologie a été recherchée, la séparation de ces deux disciplines étant tout à fait artificielle.

Les méthodes privilégiées sont celles qui mettent l’élève en situation de construction active de ses connaissances, dans les limites du possible. Pour ce faire,les travaux en groupes restreints représentent 50 % de l’horaire d’enseignement. Les travaux pratiques au sens strict (1/4 de l’horaire) garantissent l’ancragedans le réel par des activités de laboratoire et de terrain. Les travaux dirigés (1/4 de l’horaire) sont indispensables pour des travaux approfondis sur docu-ments, notamment en écologie générale. Ces travaux dirigés seront en outre une occasion privilégiée pour préparer les élèves aux épreuves écrites.

Répartition horaire indicative de l’enseignement des sciences biologiques

CLASSE DE PREMIÈRE (60 heures)

obj. 5obj. 4

Cours

TP

TD

5 h

20 h

–

25 h

–

10 h

CLASSE DE TERMINALE (60 heures)

obj. 6obj. 5

Cours

TP

TD

25 h

10 h

10 h

5 h

–

10 h

Documents

M7 - LA MATIÈRE ET LE VIVANT - …lj.physiquechimie.free.fr/STAV/STAV/progM7première.pdf · – Veiller à ce que les élèves écrivent l’équation sous forme ionique. TP: dosage