Saint-Exupéry
Lycée
MARSEILLE Cedex 15
 

Est-ce que l’Unité du Vivant se situe au niveau de l’Energie ?

dimanche 7 mai 2006

On a observé un plat de pâtes, un soleil, des cellules en train de se diviser et des animaux en train de bouger comme par exemple des sportifs.

 
But de la Manipulation :
On cherche à prouver qu’il existe une unité au sein du Vivant. Pour cela, on suppose que l’énergie utilisée par tous les êtres vivants est identique, ce qui explique l’Unité du Vivant.
Si cela est vrai alors on peut penser que cette énergie est utilisée de la même façon lors d’une activité ou la vie des êtres vivants au niveau de l’organisme et au niveau des cellules qui composent ces êtres vivants.

a.Au niveau de l’organisme :

b.Au niveau de la cellule :

2. Recherche de la molécule énergétique au sein des êtres vivants

 
 
 

Récapitulatif partiel du matériel utilisé :

Résultats attendus :

Comment avons-nous fait pour établir nos propositions de Protocoles expérimentaux ?

 

 


 

Les Techniques et les Principes des Méthodes :
1. Mise en évidence des manifestations de l’utilisation de l’énergie entre les êtres vivants :

a. Au niveau de l’organisme :
Les techniques et les principes des méthodes : On évalue la dépense énergétique d’un mammifère par une méthode qui consiste à mesurer la consommation de dioxygène de l’animal .Pour cela, divers appareils peuvent être utilisés :
1. Un respiromètre volumétrique (voir dessin ci-dessous) permet une évaluation précise de la consommation de dioxygène d’un petit animal, une souris par exemple.
2. Un dispositif d’expérimentation assistée par ordinateur (ExAO), présentant les sondes appropriées permettant d’évaluer comment varie la dépense énergétique d’une souris en fonction de la température extérieur. Et permet aussi une évaluation rapide et précise de la dépense énergétique d’un animal en fonction de son activité.
 
b. Au niveau de la cellule :
Les techniques et les Principes des Méthodes :
- La microrespirométrie permet une évaluation précise de la consommation de O2 d’une cellule.
- L’ExAO présentant les sondes appropriées permettant d’évaluer comment varie la dépense énergétique de cellules de souris en fonction de la température extérieure. Et permet aussi une évaluation rapide et précise de la dépense énergétique d’une cellule en fonction de son activité.
2. Recherche de la molécule énergétique au sein des êtres vivants :
Les techniques et les principes des méthodes :
La Chromatographie est une technique qui permet de séparer les différentes molécules d’une substance inconnue. Les molécules migreront en fonction de leurs masses ou de leurs charges.
En fonction d’un modèle donné, on pourra dire de quelles molécules, il s’agit.
On réalise un test de contrôle sur un muscle avec chaque molécule identifiée lors de l’analyse pour voir quelle molécule est responsable de l’apport de l’énergie.
 
3. Recherche de la structure cellulaire à l’origine de la production de la molécule énergétique.
Techniques et principes :
On réalise un échange d’organites entre les différentes cellules pour voir d’où provient l’énergie dans la cellule. Et plus principalement, on cherche l’origine de l’autotrophie.
 
 
4. Recherche de la structure cellulaire responsable de la formation des constituants de la molécule énergétique et de la régulation de sa production.
A partir du moment où on connaîtra la molécule énergétique, on pourra connaître sa composition et chercher quelle est la structure dans la cellule qui régule sa production.
 

Protocoles expérimentaux  :
1. Mise en évidence des manifestations de l’utilisation de l’énergie entre les êtres vivants :
a. Au niveau de l’organisme :
Le but de la manipulation : On cherche à évaluer la dépense énergétique d’un mammifère pour cela, on suppose que l’énergie d’un mammifère, d’un insecte, d’une plante ou d’un être humain est la même.
 
Schéma p.136 du livre BORDAS de 1ière S : « Evaluation de la dépense énergétique d’un petit mammifère. »
 
b. Au niveau de la cellule :
But de la manipulation : Observer si les cellules de différents organismes dans les êtres vivants ont les mêmes dépenses énergétiques.
Schéma extrait du livre BORDAS de 1ière S : « Evaluation de la dépense énergétique d’une suspension de cellules. »
2. Recherche de la molécule énergétique au sein des êtres vivants :
But de l’expérience : On cherche à prouver que la molécule a l’origine de l’énergie est la même chez tous les être vivants. Pour cela on va effectuer une chromatographie et effectuer des tests de ces molécules pour savoir si elle produise de l’énergie qui va se traduise par le mouvement.
Protocole expérimental : (+ voir schéma ci-dessous)
-On va broyer les cellules végétales et les cellules animales.
-On va effectuer une chromatographie pour voir si les cellules animales et végétales contiennent les mêmes molécules ou atomes.

-On va tester chaque molécule obtenue sur un muscle.
Si la même molécule produit la même réaction de contraction sur le muscle on aura prouvé que c’est la même molécule chez tous les êtres vivants.
3. Recherche de la structure cellulaire à l’origine de la production de la molécule énergétique
Buts  :
-On cherche à prouver que les chloroplastes sont à l’origine de l’autotrophie des cellules végétales, et donc à l’origine de la production de la molécule énergétique chez les plantes. Pour cela on va échanger les mitochondries animales et les chloroplastes des cellules végétales.
-On cherche à prouver que les mitochondries permettent l’utilisation de la matière des autres êtres vivants pour produire de l’énergie. Pour cela, on va échanger les mitochondries animales et végétales pour tester l’existence d’une même molécule énergétique entre les êtres vivants qui prouverait l’unité.
Protocole à suivre :
Premier Objectif :
  • Extraction des chloroplastes des cellules végétales et des mitochondries des cellules animales.
  • Blocage spécifique de l’action des chloroplastes dans un nouveau lot de cellules végétales en culture.
  • Injection des chloroplastes dans les cellules animales et injection des mitochondries animales dans les cellules végétales.
  • Mise en culture des cellules modifiées.
  • Observations.

Deuxième Objectif :

  • Extraction des mitochondries des cellules végétales et des mitochondries des cellules animales
  • Blocage spécifique de l’action des mitochondries dans un nouveau lot de cellules végétales et animales en culture.
  • Injection des mitochondries végétales extraites dans les cellules animales et injection des mitochondries animales extraites dans les cellules végétales.
  • Mise en culture des cellules modifiées.
  • Observations.

4. Recherche de la structure cellulaire responsable de la formation des constituants de la molécule énergétique et de la régulation de sa production.

On ne sait pas comment faire. Avez-vous une solution à nous apporter ?

Récapitulatif partiel du matériel utilisé :

1. Mise en évidence des manifestations de l’utilisation de l’énergie entre les êtres vivants :

a. Au niveau de l’organisme :

Récapitulatif partiel du matériel que l’on souhaite utilisé

-un des trois appareils cités ci-dessus. (voir 2 § Les techniques et les principes des méthodes )

-une enceinte

-un tube

-un manomètre

-un volummètre

-un absorbeur à CO2.

-un réservoir de dioxygène pur

-une buvette graduée au 1/10 ml

-un bain thermostaté

b. Au niveau de la cellule :

Récapitulatif partiel du matériel utilisé :

 

On a besoin de cellules animales et de cellules végétales issues des organismes que l’on a utilisés en 1) a).

Le microrespiromètre comprend :

- une enceinte parfaitement étanche

- un manomètre (constitué d’une branche fixe et d’une branche mobile)

- un robinet à trois voies (permettant de relier le manomètre soit à l’enceinte soit à l’air libre)

-une lampe pour les plantes

2. Recherche de la molécule énergétique au sein des êtres vivants

**On aura besoin de cellules animales et de cellules végétales, mais aussi de centrifugeuses pour pouvoir extraire des différentes parties des cellules. On dépose chacune de ces parties sur le support sous forme de gel ou de papier. Il nous faudra du matériel pour faire du gel ou alors il nous faudra le papier. On aura besoin aussi d’un éluant pour que les molécules se séparent. On aura besoin d’un spectrophotomètre pour savoir ce que sont chaque molécule.

**On devra alors avoir un outil pour prélever chaque molécule et les tester sur une portion de muscle.

3. Recherche de la structure cellulaire à l’origine de la production de la molécule énergétique :

Récapitulatif du matériel  : Des micropipettes, des chloroplastes, des mitochondries, des cellules végétales, des cellules animales, des milieux de culture, de l’eau, produit pour bloquer l’action des mitochondries et les chloroplastes.

 4. Recherche de la structure cellulaire responsable de la formation des constituants de la molécule énergétique et de la régulation de sa production. 

 ? On sait pas ?

Résultats attendus :

1. Mise en évidence des manifestations de l’utilisation de l’énergie entre les êtres vivants :

a. Au niveau de l’organisme :
On espère trouver la même dépense énergétique chez tous les êtres vivants, témoignant de l’existence possible d’une même molécule énergétique.

b. Au niveau de la cellule :
- On s’attend à observer que tous les organismes (êtres vivants, non vivants) ont les mêmes dépenses énergétiques telles qu’on aura une concentration de CO2 qui va augmenter et une concentration d’O2 qui va diminuer.

- Ces concentrations vont nous permettre d’évaluer l’intensité respiratoire qui est le volume d’oxygène consommé par une masse donnée de matière vivante en une seconde.

2. Recherche de la molécule énergétique au sein des êtres vivants
On s’attend à ce que l’on retrouve la même molécule chez tous les êtres vivants.

3. Recherche de la structure cellulaire à l’origine de la production de la molécule énergétique
On s’attend à ce que les cellules animales modifiées survivent sans matière organique, et que les cellules végétales modifiées ne survivent pas sans matière organique.

4. Recherche de la structure cellulaire responsable de la formation des constituants de la molécule énergétique et de la régulation de sa production.
On s’attend à ce que le noyau soit à l’origine de la formation et de la régulation de la production de la molécule qui apporte l’énergie.

Comment avons-nous fait pour établir nos propositions de Protocoles expérimentaux ?

On a discuté entre nous pour savoir ce qu’on devait faire. On a utilisé pour cela notre cours de S.V.T, et un livre de cours de SVT de Première S BORDAS de 1994. On a beaucoup cherché aussi sur le web.

 
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