Croisement des programmes de biotechnologies, cbsv, sciences physiques et mathématiques





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Lycée Louise Michel, Champigny sur Marne 08/03/2016



Croisement des programmes de biotechnologies, CBSV, sciences physiques et mathématiques



  1. CBSV/Sciences physiques/ mathématiques


Thème 1 : Les systèmes vivants présentent une organisation particulière de la matière


Chapitres CBSV

Connaissances associées CBSV

Sciences Physiques 1STL SPCL

Mathématiques 1STL ou TSTL

1.1. Unité et diversité des êtres vivants

Biodiversité

Classification des êtres vivants : classification emboîtée




Arbres de probabilités ou pourcentages

1.2. Techniques d’étude des êtres vivants

Imagerie médicale :

- Radiographie
- Echographie
Microscopie :

- Optique

- Electronique
Ordre de grandeur des êtres vivants et technique d’étude adaptée

Rayons X

Absorption différentielle des RX (ondes électromagnétiques)
Images photographiques

Image et vision


Echelle d’ordre de grandeur en puissance de 10
Suites géométriques
Fonctions exponentielles

1.3. Niveaux d’organisation des êtres vivants

Appareil (respiratoire)

Organe (cœur)

Tissus








1.4. La cellule

Eucaryote, procaryote







1.5. Constitution moléculaire et élémentaire des êtres vivants

Proportion eau, matière organiques, ions minéraux

Composition élémentaire

Structure de l’atome
Les molécules
Géométrie autour d’un atome, représentation de Cram

Conformation des molécules (projection de Newman, conformation chaise-bateau)




Modèle de Lewis, règle du duet et de l’octet

Liaison covalente, Modèle de Lewis, différentes formules

Electronégativité et polarité des liaisons

Interactions intermoléculaires électrostatiques, liaisons hydrogènes




1.6. Réactions acide-base, pouvoir tampon

Réaction acide-base, couple acide-base

Dosage acide-base

Solutions tampon

Indicateurs colorés

Formule pH, pKa

pH métrie

Méthodes de préparation

Diagramme de prédominance, spectrophotométrie




Fonctions logarithmes

Echelle de pH

1.7. Les glucides

Oses

Structure tridimensionnelle des oses

Liaison osidique

Fonctions chimiques

Isomérie, carbone asymétrique, représentation de Fischer, séries D et L

Cyclisation, représentation de Haworth, chaise-bateau







1.8. Les lipides

Acides gras

Triglycérides

Phospholipides

Structure de la membrane plasmique

Formule topologique, nomenclature oméga

Isomérie Z et E

Estérification,

Hydrophilie, hydrophobicité, amphiphilie

Solubilité dans l’eau

Micelle, bicouche, liposome


Estérification
Les fonctions chimiques




1.9. Les protides

Zwitterion

Série D et L

Structure Iaire, IIaire, IIIaire, IVaire

Ponts disulfures, interactions hydrophobes

Influence des conditions physico-chimiques, interaction protéine-ligand


Interactions intermoléculaires (liaisons hydrogènes, V der W)

Notion de « polymérisation »




1.10. Les virus

Structure et classification

Cycle de multiplication








Thème 2 - Les systèmes vivants échangent de la matière et de l’énergie


2.1. Aliments et équilibre alimentaire

Aliments : classification, rôles

Equilibre alimentaire : apports d’énergie, apport qualitatif, facteurs de variation

Déséquilibres alimentaires : obésité, anorexie, carences







2.2. La digestion

Anatomie de l’appareil digestif

Phénomènes de la digestion : mécaniques, chimiques, enzymatiques, microbiologiques

Etude de la vitesse des réactions chimiques et rôle des catalyseurs
Influence T° et concentration

Mouvement brownien

Chocs efficaces

Catalyse chimique ou enzymatique

Vitesse de réaction

Hydrolyse d’un triglycéride



Catalyseurs chimiques




Vitesses

de réaction (solution d’équations différentielles)
-lecture graphique d’un nombre dérivé

2.3. L’absorption et la traversée des membranes

Structure de la muqueuse intestinale

Transport à travers les membranes biologiques

Transport des lipides dans l’organisme : lipoprotéines

Gradient de concentration

Diffusion, transport actif

Osmose

Hydrophobicité,hydrophilie, amphiphilie





2.4. Stabilité du milieu intérieur

Compartiments liquidiens : répartition

Sang et lymphe : composition, fonctions, lien entre circulation lymphatique et sanguine

Appareil urinaire : organisation anatomique, formation de l’urine






2.5. Le vivant, un ensemble de systèmes biochimiques

Notion de systèmes
Transformations chimiques

Evolution de l’état énergétique d’un système
Systèmes ouvert, fermé, isolé
Réactions totale ou limitée

Quotient de réaction

Constante d’équilibre

Facteurs qui influencent l’état d’équilibre

Etat standard et standard apparent

Enthalpie libre (rG = rG° + RT ln (Qr) et rG°’ = - RT lnK)

Réactions endergoniques et exergoniques

Systèmes ouvert, fermé, isolé
Réactions totale ou limitée

Quotient de réaction

Constante d’équilibre

Facteurs qui influencent l’état d’équilibre
Endergonique- exergonique
Notion d’enthalpie
Transfert d’énergie 



Fonctions réciproques et inversions

Relation d’ordre < >

2.7. L’ATP

Structure de l’ATP

Hydrolyse de l’ATP

Réactions d’oxydo-réduction et synthèse d’ATP

Liaison à haut potentiel d’hydrolyse

Couple redox

½ équations redox

Potentiel d’oxydoréduction

Nombre d’oxydation

Production mitochondriale d’ATP : chaîne respiratoire et transfert d’électrons



Couple redox

½ équations redox

d’oxydoréduction






2.8. Etude de quelques grandes voies métaboliques

Voie métabolique

Anabolisme et catabolisme

Catabolisme du glucose

Types trophiques

Photosynthèse

Exemple d’exploitation dans les bio-industries

Bilan de matière, bilan d’énergie

Fermentations

Taux de conversion


-chaines énergétiques, bilan énergétique






Thème 3 : Les systèmes vivants maintiennent leur intégrité et leur identité en échangeant de l’information


3.1. Communication nerveuse

Organisation du système nerveux

Structure d’un neurone et d’un nerf

Fonctionnement du neurone
La synapse

Potentiel de repos et d’action



oscilloscope, différence de potentiel 

Energie et puissances électriques



Fonction sinusoidale

3.2. Communication hormonale

Hormone, glande endocrine, organe cible

Régulation de la glycémie

Diabètes sucrés

Diversité des hormones


Boucles de régulation (systèmes)


Travail sur courbes (notion de seuils)

Répartition statistique

3.3. Régulation de l’activité des gonades

Les gonades

Contrôle hypothalamo-hypophysaire

Rétrocontrôle

Rétrocontrôles positif et négatif





3.4. Contraception

Cibles et modes d’action des méthodes contraceptives et contragestives

Droit à la maîtrise de la procréation







3.5. Réponse immunitaire innée

Soi et non-soi

Barrières naturelles

Réaction inflammatoire







3.6. Réponse immunitaire adaptative

Localisation

Activation des lymphocytes

Multiplication et différenciation des lymphocytes

Action des lymphocytes

Mémoire immunitaire et vaccination

Utilisation des anticorps




- probabilités



Thème 4 : Les systèmes vivants contiennent, échangent et utilisent de l’information génétique


4.1. Les propriétés de l’ADN

Découverte du rôle de l’ADN

Structure de l’ADN

Complémentarité, liaisons hydrogène





4.2. De l’ADN aux protéines : expression des caractères

Mise en évidence de la relation ADN/protéines

L’ARN

De l’ARN aux protéines

Les OGM







4.3. Le phénotype d’un individu est lié à l’expression de son génotype

Etude des différents modes de transmission des caractères

Influence de l’environnement sur le phénotype

Thérapie génique

Analyse d’arbres généalogiques






-probabilités

4.4. Cycle cellulaire et conservation de l’information génétique

Phases du cycle cellulaire

Structure de la chromatine et variation de ses états

Caryotype

Réplication

Mitose





-suites géométriques de raison 2

4.5. Transmission et brassage de l’information génétique

Méiose

Spermatogenèse

Ovogenèse

Fécondation

Pathologies d’origine génétique

PMA

Analyse ADN et filiation




-probabilités





Thème 5 : Des systèmes vivants existent à grande échelle : écosystèmes et biosphère


5.1. Les organismes vivants sont divers mais apparentés

Biodiversité

Arbres phylogénétiques




-analyse statistique des séquences

5.2. Le sol et l’agrosystème sont deux écosystèmes de surface

Etude du sol : constituants organiques et minéraux, origine de sa formation, réseau trophique

Agrosystème : caractéristiques, comparaison agrosystème et écosystème








5.3. La biosphère est une interface entre différentes enveloppes terrestres

Cycle du carbone (complémentarité des métabolismes)

Cycle de l’azote







5.4. Les êtres vivants sont utilisés par l’homme comme agents de dépollution et de production

Epuration des eaux usées

Biocarburants
Types de biocarburants


-énergie et combustion






  1. Biotechnologies/sciences physiques/ mathématiques



Biotechnologies

Sciences Physiques

Mathématiques

Croissance, bactéricidie, pasteurisation,

antibiogramme

PCR




Exponentielles et logarithmes

Courbes

Suites géométriques et seuils

Courbes d’étalonnage

Capteurs (sonde de température)

Courbes affines selon la méthode des moindres carrés (ou courbe de tendance ou régression linéaire ou ajustement affine)

Attention : r2 non étudié

Gammes de dilution





Suites géométriques de raison ½ ou 1/10

Dénombrements

(norme AFNOR)




Moyenne pondérée

Reproductibilité et répétabilité




Loi binomiale, moyenne, écart type, nombre de succès

Incertitude de mesure et dénombrement bactérien




Intervalle de confiance d’une proportion

Chromatogramme (quantitatif)




intégrales

Electrophorèse ADN




Fonction log

Enzymologie




Dérivées, limites, fonctions affines, statistiques, changement de variables, régression linéaire

Loi d’Arrhénius



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