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11 : Module 11- Structure et fonction de l'ADN - Biologie

11 : Module 11- Structure et fonction de l'ADN - Biologie


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11: Module 11- Structure et fonction de l'ADN

Guide du module 1 de biologie de la 11e année : Les cellules comme base de la vie

Mais ne vous inquiétez pas, ces modifications apportées au premier module facilitent en fait la compréhension de concepts plus complexes en cours de route.

Ceci est notre premier aperçu du cours de biologie de la 11e année et, comme vous pouvez vous y attendre, ce module nous fait découvrir les bases de la biologie cellulaire.

Nous explorerons les structures cellulaires, leurs caractéristiques distinctives et les processus biochimiques au sein des cellules.

Dans cet article, nous vous donnerons un aperçu du module 1 de biologie de la 11e année, nous vous expliquerons chacune des questions d'enquête et vous donnerons même quelques conseils d'étude pour vous aider à obtenir une bande 6 !

Alors qu'est-ce que tu attends? Allons droit au but !

Quels sont les changements apportés au programme du module 1 ?
Aperçu des cellules comme base de la vie
Question d'enquête 1
Question d'enquête 2
Comment étudier pour le module 1 de biologie de l'année 11

Structure cellulaire

Question 1

Laquelle des affirmations suivantes est vraie? (1 point)

a) Une cellule eucaryote a un noyau bien défini et aucun organite lié à la membrane

b) Une cellule procaryote n'a pas de noyau défini et a des organites liés à la membrane

c) Une cellule eucaryote a une paroi cellulaire simple

d) Une cellule procaryote n'a pas de paroi cellulaire

(étudier différentes structures cellulaires, y compris, mais sans s'y limiter, examinant une variété de cellules procaryotes et eucaryotes)

Question 2

Où se trouve l'ADN d'une cellule eucaryote ? (1 point)

a) Dans le cytoplasme

b) Dans le noyau

c) Dans les mitochondries

d) Les cellules eucaryotes ne contiennent pas d'ADN

(étudier différentes structures cellulaires, y compris, mais sans s'y limiter, examinant une variété de cellules procaryotes et eucaryotes)

Question 3

Le diamètre d'une cellule procaryote typique est compris entre : (1 point)

a) 2 – 10 micromètres

b) 1 – 5 micromètres

c) 1 – 10 micromètres

d) 0,1 – 5 micromètres

(étudier différentes structures cellulaires, y compris, mais sans s'y limiter, examinant une variété de cellules procaryotes et eucaryotes)

Question 4

Quelle classe de microscope utiliseriez-vous si vous vouliez une image détaillée de la surface externe d'une cellule ? (1 point)

a) Microscope optique

b) Microscope électronique à balayage

c) Microscope électronique à transmission

d) Microscope à fluorescence

(décrire une gamme de technologies utilisées pour déterminer la structure et la fonction d'une cellule)

Question 5

Quelle est la fonction de l'organite illustré ci-dessous? (1 point)

Image provenant de: Kimball's Biology Pages

a) Contient et protège le matériel génétique (ADN)

b) Synthèse des protéines

c) Site de synthèse de l'ATP

d) Transporte, modifie et conditionne les protéines

(étudier une variété de structures cellulaires procaryotes et eucaryotes)

Question 6

Décrire les 3 grands principes qui composent la théorie cellulaire. (3 points)

(étudier différentes structures cellulaires)

Question 7

a) Identifiez la fonction principale d'un microscope électronique à transmission (MET). (1 point)

b) Dans l'espace ci-dessous, dessinez un tableau pour séparer les avantages et les inconvénients de l'utilisation d'un microscope électronique à transmission. (3 points)

(décrire une gamme de technologies utilisées pour déterminer la structure et la fonction d'une cellule)

Question 8

La bicouche phospholipidique forme la base de la membrane plasmique. Illustrez un modèle de la bicouche phospholipidique et nommez les composants suivants : (6 points)

a) Tête hydrophile

b) Queue hydrophobe

c) Espace extracellulaire

d) Cytoplasme

e) Protéines

f) Cholestérol

(modélisation de la structure et de la fonction du modèle de mosaïque fluide de la membrane cellulaire)

Question 9

« Les organites dans une cellule peuvent être assimilés à des machines dans une usine ». Évaluez l'exactitude de cette métaphore pour décrire la fonction des organites dans une cellule. (5 points)

(comparer et contraster différents organites et arrangements cellulaires)

Question 10

Pour chacune des étiquettes suivantes (A-J), identifiez l'organite que chaque étiquette indique. (5 points)

Image provenant de Quizbiology

(comparer et contraster différents organites et arrangements cellulaires)


ADN : sa structure et ses fonctions

L'ADN est également connu sous le nom d'acide désoxyribonucléique. Le biochimiste allemand Frederich Miescher a observé pour la première fois l'ADN en 1869. Il a appelé le matériau nucléine, qu'il a isolé à partir de cellules de pus qu'il a recueillies à partir de bandages jetés par une clinique voisine. Frederick Griffith a réalisé que l'ADN pourrait contenir des informations génétiques en 1928. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins et Rosalind Franklin ont découvert la structure en double hélice de l'ADN en 1953. Pour leurs découvertes, Watson, Crick et Wilkins ont récompensé le prix Nobel de médecine. en 1962.

L'ADN contient une molécule hélicoïdale double brin. Il est composé de bases puriques et pyrimidiques. Dans ce cas, les bases puriques et pyrimidiques sont liées par paires par des liaisons hydrogène, tandis que le sucre et le phosphate constituent le squelette longitudinal de l'ADN.

L'ADN est la principale structure chimique des chromosomes des cellules eucaryotes. On le trouve également dans les mitochondries et les chloroplastes en moindre quantité de cellules eucaryotes, le cytoplasme des cellules procaryotes et dans certains virus. Dans les cellules eucaryotes, il reste combiné avec des protéines pour former des nucléoprotéines.

L'acide désoxyribonucléique (ADN) et l'acide ribonucléique (ARN) sont connus sous le nom d'acide nucléique que l'on trouve dans tous les organismes vivants. Ce sont de grosses molécules appelées macromolécules ou polymères. Ils consistent en la répétition de sous-unités structurelles monomères ou nucléotides. Les nucléotides sont les éléments constitutifs de l'ADN, qui se compose de trois parties : un sucre pentose (sucre à 5 carbones), un groupe phosphate et une base azotée.

Sucre pentose

C'est un monosaccharide qui contient cinq carbones. Les sucres pentoses sont de deux types, tels que le ribose (dans l'ARN) et le désoxyribose (dans l'ADN). L'ADN contient du sucre désoxyribose pentose de type 2-β-D dans lequel un atome d'oxygène manque dans deux positions de carbone de la structure pentose.

Acide phosphorique

Un groupe phosphate est attaché au carbone en 3' d'un sucre pentose et à l'atome de carbone 5' d'un autre sucre pentose. Dans ce cas, le groupe phosphate d'un nucléotide se lie de manière covalente avec la molécule de sucre du nucléotide suivant. De cette façon, ils forment un long polymère de monomères nucléotidiques.

Bases azotées

Quatre types de bases azotées se trouvent dans l'ADN. Ce sont l'adénine (A), la guanine (G), la cytosine (C) et la thymine (T). Parmi elles, l'adénine (A), la guanine (G) sont appelées collectivement bases puriques, tandis que la cytosine (C) et la thymine (T) sont appelées bases pyrimidiques. Ici les bases pyrimidiques (C4H4N2) sont des composés à cycle unique et les bases puriques (C5H4N4) sont des composés à double cycle fusionné.

Nucléotide

Le nucléotide est un composé composé de trois parties : une molécule de sucre pentose de carbone 5', une base azotée et un groupe phosphate. Dans ce cas, le sucre pentose peut être soit du ribose, soit un désoxyribose. Les ribonucléotides ou ribotides sont les nucléotides contenant du ribose, tandis que les désoxyribonucléotides ou désoxyribotides sont les nucléotides contenant du désoxyribose.

La base azotée est composée de purine et de pyrimidine. Dans ce cas, les purines sont l'adénine et la guanine tandis que les pyrimidines sont la cytosine, l'uracile et la thymine.


Remerciements

Nous remercions M. Moldt pour son soutien technique et J. Michaelis, Gregor Witte, Katja Lames et Robert Byrne pour la discussion et l'aide technique. Nous remercions le Max-Planck Crystallization Facility (Martinsried, Allemagne), le personnel de la Swiss Light Source (Villingen, Suisse) et le European-Molecular-Biology-Laboratory/Deutsches-Elektronen-Synchotron (Hambourg, Allemagne) pour leur soutien et temps de mesure. Nous remercions S. Krebs et H. Blum du Laboratoire d'analyse fonctionnelle du génome (Centre des gènes, LMU Munich) pour le séquençage à haut débit. Nous remercions T. Straub (Bioinformatics Core Unit, Biomedical Center, LMU Munich) pour ses conseils sur la bioinformatique. Ce travail est soutenu par la Deutsche Forschungsgemeinschaft CRC1064 (à K.-PH et PK) et le Conseil européen de la recherche (ERC Advanced Grant ATMMACHINE), le prix Gottfried-Wilhelm-Leibniz, et le Center for Integrated Protein Sciences Munich à K.- PH K.R.K. est pris en charge par GRK1721. S.E. reconnaît une bourse à long terme EMBO. V.N., K.S. et M.S. reconnaître le financement de Quantitative Biosciences Munich.


Année 11 Biologie

étudier la structure des autotrophes à travers l'examen d'une variété de matériaux, par exemple
exemple : (ACSBL035)
– matériel végétal disséqué (ACSBL032)
– structures microscopiques
– en utilisant une gamme de technologies d'imagerie pour déterminer la structure de la plante

Leçon 2 | Gamme de techniques d'imagerie

en utilisant une gamme de technologies d'imagerie pour déterminer la structure de la plante

Leçon 3 | Enquêter sur les structures d'échange de gaz chez les animaux et les plantes

étudier les structures d'échange de gaz chez les animaux et les plantes (ACSBL032, ACSBL056) à travers
la collecte de données et d'informations primaires et secondaires, par exemple :
– structures microscopiques : alvéoles chez les mammifères et structure foliaire chez les plantes
– structures macroscopiques : systèmes respiratoires chez de nombreux animaux

Leçon 4 | Hypothèses, théories et modèles

interpréter une gamme d'informations de source secondaire pour évaluer les processus, les allégations et les conclusions qui ont conduit les scientifiques à développer des hypothèses, des théories et des modèles sur la structure et la fonction des plantes, y compris, mais sans s'y limiter : (ACSBL034)
– la photosynthèse
– théorie transpiration-cohésion-tension

Leçon 5 | Théorie de la transpiration-cohésion-tension

interpréter une gamme d'informations de source secondaire pour évaluer les processus, les allégations et les conclusions qui ont conduit les scientifiques à développer des hypothèses, des théories et des modèles sur la structure et la fonction des plantes, y compris, mais sans s'y limiter : (ACSBL034)

Leçon 6 | Système digestif des mammifères

retracer la digestion des aliments dans le système digestif des mammifères, notamment :
– digestion physique
– digestion chimique
– absorption des nutriments, des minéraux et de l’eau
– élimination des déchets solides


Différence entre l'ADN et l'ARN

Différence entre l'ADN et l'ARN

La différence importante entre l'ADN et l'ARN

Nous devons apprendre en détail pour en savoir plus sur l'ADN et l'ARN.

ADN

L'ADN a été fondé pour la première fois par Friedrich Miescher en 1869. En février 1953, Watson et Crick ont ​​terminé leur modèle, qui est maintenant accepté comme le premier modèle correct de la double hélice de l'ADN. L'ADN est une longue chaîne polymère constituée d'unités répétitives appelées nucléotides. Chacun de ces nucléotides est symbolisé par une seule lettre. C'est un acide nucléique.

L'acide désoxyribonucléique (ADN) contient les instructions génétiques pour le développement et le fonctionnement des êtres vivants. L'ADN dans la cellule stocke des informations pendant une période à long terme. L'information est contenue dans la séquence de morceaux d'ADN appelés gènes.

Il existe trois types d'ADN différents :

  1. A-DNA: C'est une double hélice droite similaire à la forme B-DNA.
  2. ADN-B : Il s'agit de la conformation d'ADN la plus courante et il s'agit d'une hélice droite.
  3. L'ADN Z est un ADN gaucher où la double hélice s'enroule vers la gauche en zigzag.

ARN

En 1868, Friedrich Miescher découvre les acides nucléiques. Il a nommé le matériau ‘nuclein’ puisqu'il a été trouvé dans le noyau. Leslie Orgel est le père de l'ARN. Il était chimiste et a établi une théorie mondiale de l'origine de la vie.

L'ARN est présent dans toutes les cellules biologiques. C'est une macromolécule biologique importante principalement impliquée dans la synthèse des protéines, portant les instructions messagères de l'ADN, qui contient lui-même les instructions génétiques nécessaires au développement et au maintien de la vie.

4 types d'ARN codés par son propre type de gène sont :

  1. ARN messager-ARNm : code la séquence d'acides aminés d'un polypeptide.
  2. Transfer RNA-tRNA: Apporte les acides aminés aux ribosomes lors de la traduction.
  3. ARN ribosomique-ARNr : Avec les protéines ribosomiques, constitue les ribosomes, les organites qui traduisent l'ARNm.
  4. Petit ARN nucléaire-snRNA: Il forme des complexes à l'aide de protéines utilisées dans le traitement de l'ARN chez les eucaryotes. (Non trouvé chez les procaryotes.)

FAQ sur l'ADN et l'ARN :

Q.1.Combien de temps l'ADN peut-il survivre sur les vêtements ?

Réponse : On peut récupérer l'ADN de vêtements exposés à l'eau pendant plus d'une semaine. En été, le délai d'effacement de la majeure partie de l'ADN était de 4 heures pour les prélèvements épithéliaux et de plus d'un jour pour les prélèvements sanguins en milieu étang et rivière.

La thérapie par ARN-Ans modifie ou fournit de l'acide ribonucléique (ARN) aux cellules des patients. L'ARN messager (ARNm) est traduit en protéine par un chiffrement biologique, qui convertit trois acides nucléiques en un acide aminé.


ADN en protéine

Ce module interactif en ligne de 10 pages ou cadres intègre des informations textuelles, des modèles moléculaires 3D, des simulations moléculaires interactives et des éléments d'évaluation intégrés pour guider les étudiants dans la compréhension de la copie des séquences de bases d'ADN, de la traduction à la transcription en protéines dans chaque cellule. Le module divise les exercices en périodes de temps du jour 1 et du jour 2. Les enseignants peuvent afficher les réponses aux évaluations des étudiants en attribuant le module à une classe créée dans l'application Molecular Workbench. Ce module basé sur Java doit être téléchargé sur chaque ordinateur. Une note importante est que les données des utilisateurs ne sont pas enregistrées à moins que les étudiants et les enseignants ne s'inscrivent via un portail de projet disponible appelé &ldquoInnovative Technology in Science Inquiry&rdquo : http://itsi.portal.concord.org/home

Attentes de rendement

HS-LS1-1 Construire une explication basée sur des preuves de la façon dont la structure de l'ADN détermine la structure des protéines qui remplissent les fonctions essentielles de la vie à travers des systèmes de cellules spécialisées.

Énoncé de clarification : rien

Limite d'évaluation : L'évaluation n'inclut pas l'identification de types de cellules ou de tissus spécifiques, de systèmes corporels entiers, de structures et de fonctions protéiques spécifiques ou de la biochimie de la synthèse des protéines.

Cette ressource est explicitement conçue pour répondre à cette attente de performance.

Commentaires sur l'inclusion de l'attente de rendement
Le module aborde explicitement les attentes de performance alors que les étudiants analysent des modèles de la structure moléculaire de l'ADN et des processus impliqués avec l'ADN servant de modèle pour la transcription et la traduction de l'ADN en ARN en protéines. Le module commence par demander aux étudiants d'explorer la structure en double hélice de l'ADN dans un modèle 3D interactif. Des animations ultérieures de modèles moléculaires 2D de transcription et de traduction et des simulations interactives guident les étudiants tout au long du processus de formation de segments de protéines. Les enseignants peuvent aider les élèves à relier des modèles 3D à des modèles 2D en montrant les deux types de modèles de la même molécule et en demandant aux élèves d'identifier les mêmes parties de la molécule dans les deux modèles. Des simulations et des modèles décrivant des mutations dans un format similaire sont fournis. Les étudiants travaillent également avec des mutations et des substitutions, des suppressions et des insertions par décalage et silencieux. Bien que le concept de mutations et leurs effets ne soient pas directement abordés dans les attentes de performance, impliquer les élèves dans cette partie du modèle peut aider les élèves à mieux comprendre les liens entre l'ADN, la transcription, la traduction et les protéines, et comment ces processus peuvent être affectés par mutations. Tout au long du module, les étudiants sont invités à construire des explications de divers processus en utilisant les informations qu'ils ont recueillies à partir des modèles qu'ils ont examinés.

Pratiques scientifiques et techniques

Cette ressource est explicitement conçue pour construire vers cette pratique scientifique et technique.

Commentaires sur l'inclusion de la pratique des sciences et de l'ingénierie
Le module engage explicitement les étudiants à utiliser des représentations moléculaires 2D, des modèles moléculaires interactifs 3D et des simulations interactives pour répondre à des questions afin d'illustrer les interactions entre les composants de la cellule pour fabriquer une protéine. Il est à noter que les élèves ne génèrent pas les modèles mais utilisent les modèles fournis. Les fonctions du noyau et des ribosomes sont incluses et illustrées. Le module demande aux étudiants de prendre un instantané / capturer leurs réponses à des questions spécifiques tout au long. Ceci est fait pour que les étudiants montrent leur compréhension des différentes étapes de ce processus et de la relation entre les étapes. Les étudiants sont également invités à répondre à des questions explicites sur ce qu'ils ont capturé comme preuve de leur compréhension de la synthèse des protéines à partir du modèle d'ADN. Un guide de l'enseignant de treize pages est inclus et fournit des réflexions sur les idées fausses possibles des étudiants, des questions de discussion mettant l'accent sur les concepts principaux et les idées d'extension. Un exemple de question fournie dans le guide de l'enseignant qui développe l'information, « Où la transcription a-t-elle lieu dans une cellule eucaryote ? Où la traduction a-t-elle lieu dans une cellule eucaryote ? Quel serait l'avantage de cet arrangement ?" Les enseignants peuvent combiner/modifier certaines des questions finales, de sorte que les questions demandent aux élèves de construire des explications des processus, sur la base de ce qu'ils ont appris en analysant les modèles tout au long de l'activité. Plusieurs des les idées d'extension pourraient également être utilisées pour rendre ce module adapté à un cours de biologie spécialisé ou plus avancé au lycée.

Idées de base disciplinaires

Cette ressource semble être conçue pour construire vers cette idée de base disciplinaire, bien que le développeur de la ressource ne l'ait pas explicitement indiqué.

Commentaires sur l'inclusion de l'idée de base disciplinaire
Le module aborde implicitement l'idée de base disciplinaire en offrant aux étudiants la possibilité de suivre les étapes de la synthèse des protéines. L'enseignant devra aider les élèves à faire le lien entre un gène et une région spécifique de l'ADN pour le codage d'une protéine.

Concepts transversaux

Cette ressource semble être conçue pour évoluer vers ce concept transversal, bien que le développeur de la ressource ne l'ait pas explicitement indiqué.

Commentaires sur l'inclusion du concept transversal
Une grande partie de ce module se concentre sur ce qui arrive à la structure des protéines lorsque différents types de mutations se produisent, et les étudiants ont la possibilité de s'exercer à travailler avec chacun des différents types de mutations décrits. Les changements dans les nucléotides, les codons et les anticodons résultant de mutations sont inclus et les effets de ces changements sur la séquence d'acides aminés résultante sont illustrés. En analysant les effets des changements dans la séquence d'ADN sur l'ARN et les protéines codées par l'ADN, les élèves peuvent développer une compréhension de la façon dont la structure de l'ADN lui permet de remplir sa fonction dans la cellule.


La biologie

La vie telle que nous la connaissons est une entreprise merveilleusement diversifiée. Les organismes transmettent des traits du parent à la progéniture, fonctionnent dans un environnement varié et changeant et exécutent une myriade de processus biochimiques complexes. Comprendre les principes de la biologie aide à donner un contexte et une clarté à des problèmes scientifiques et sociaux plus vastes. Nos modules d'apprentissage en biologie révèlent l'état actuel des connaissances scientifiques sur des sujets tels que la structure et la fonction cellulaires, la génétique, la taxonomie, l'évolution par sélection naturelle, etc.

Idée fausse:

L'évolution se produit lorsque des organismes individuels s'acclimatent ou "s'habituent" progressivement à de nouvelles conditions.

Le saviez-vous?

Saviez-vous que les glucides, principale source d'énergie du corps humain, sont constitués de différents types de molécules de sucre ? Selon leur structure moléculaire, certains glucides sont décomposés rapidement dans le corps pour être libérés sous forme d'énergie, d'autres ont besoin d'une enzyme spéciale pour être digérés et d'autres encore ne peuvent pas être digérés du tout par les humains.

Sommaire

Nos corps sont des usines de traitement chimique efficaces, décomposant les nutriments à utiliser et à stocker pour l'énergie. Ce module présente les glucides, un macronutriment important. Il explique comment les différents glucides sont utilisés par les plantes et les animaux. Les sucres simples et les glucides complexes sont identifiés, et leurs structures biochimiques sont comparées et contrastées.

Concepts clés
  • Les glucides sont une classe de macronutriments essentiels aux organismes vivants. Ils sont la principale source d'énergie du corps humain.
  • Les glucides sont des molécules organiques dans lesquelles le carbone (C) se lie à l'hydrogène et à l'oxygène (H2O) dans des proportions différentes en fonction du glucide spécifique.
  • Les plantes récupèrent l'énergie du soleil et fabriquent des glucides lors de la photosynthèse. Dans un processus inverse, les animaux décomposent les glucides pendant le métabolisme pour libérer de l'énergie.
  • Tous les glucides sont constitués d'unités de sucre. Il existe deux types de glucides : les sucres simples – les monosaccharides et disaccharides – et les glucides complexes – les polysaccharides, qui sont des polymères des sucres simples.
  • Des exemples de glucides complexes sont l'amidon (le principal polysaccharide utilisé par les plantes pour stocker le glucose en vue d'une utilisation ultérieure comme énergie), le glycogène (le polysaccharide utilisé par les animaux pour stocker de l'énergie) et la cellulose (fibre végétale).
Le saviez-vous?

Saviez-vous qu'il existe environ 100 000 protéines différentes dans le corps humain ? Les protéines, l'un des principaux nutriments nécessaires à notre corps, sont de grosses molécules composées de centaines, voire de milliers d'acides aminés combinés de différentes manières. La graisse est un autre nutriment essentiel, fournissant une réserve d'énergie, une isolation et une protection pour le corps, et une structure pour les cellules.

Sommaire

Les graisses et les protéines sont deux des principaux groupes de nutriments dont notre corps a besoin. Ce module fournit une introduction à ces deux macronutriments. La structure chimique de base des graisses sous forme de triglycérides est présentée avec les objectifs et les types de graisses. Le module présente également la structure étonnante des molécules de protéines, y compris la liaison peptidique, et explique le but des protéines.

Concepts clés
  • En plus des glucides, les graisses et les protéines sont les deux autres macronutriments nécessaires au corps humain.
  • Les graisses, un sous-groupe de lipides, sont également appelées triglycérides, ce qui signifie que leurs molécules sont constituées d'une molécule de glycérol et de trois acides gras.
  • Les graisses dans le corps servent principalement de système de stockage d'énergie. Ils sont également utilisés comme isolants pour conserver la chaleur corporelle et protéger les organes internes, pour former le principal matériau structurel des membranes cellulaires et pour fabriquer des stéroïdes et des hormones pour aider à réguler la croissance et l'entretien des tissus.
  • Les graisses sont classées comme saturées ou insaturées. Les graisses saturées ne contiennent pas de doubles liaisons carbone-carbone dans leurs chaînes d'acides gras et ont tendance à être solides à température ambiante. Les graisses insaturées contiennent des doubles liaisons carbone-carbone et sont généralement liquides à température ambiante. Les graisses insaturées peuvent être polyinsaturées (nombreuses doubles liaisons) ou monoinsaturées (une ou quelques doubles liaisons).
  • Les protéines sont des polymères de centaines voire de milliers d'acides aminés. Chaque protéine a une structure différente et remplit une fonction différente dans le corps. Il existe environ 100 000 protéines différentes dans le corps humain, chacune étant constituée de combinaisons de seulement 20 acides aminés.
  • Les enzymes sont des protéines qui aident à effectuer des réactions chimiques spécifiques dans le corps.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que le corps humain contient environ 100 000 protéines différentes, toutes dues aux nombreuses façons dont seulement 20 acides aminés peuvent se combiner ? Les protéines sont de grosses molécules composées de centaines, voire de milliers d'acides aminés combinés de différentes manières.

Sommaire

Ce module explore comment les protéines sont des polymères composés de blocs de construction appelés acides aminés. En utilisant comme point de départ les recherches historiques de Frederick Sanger sur l'insuline, les structures complexes des protéines, dues à des liaisons moléculaires telles que le pont disulfure et la liaison peptidique, sont expliquées.

Concepts clés
  • Les protéines sont des composants essentiels à presque tous les processus biologiques.
  • Les protéines sont des polymères composés de blocs de construction appelés acides aminés, dont la vie sur Terre n'en utilise qu'une vingtaine.
  • Les liaisons moléculaires déterminent les structures des acides aminés et des protéines. Les liaisons peptidiques relient les acides aminés ensemble dans une chaîne. Les liaisons pont disulfure maintiennent les protéines ensemble.
  • En utilisant des techniques telles que l'électrophorèse et la chromatographie, Frederick Sanger a découvert que les protéines étaient constituées de séquences d'acides aminés spécifiques et que changer la séquence en ferait une protéine différente.
  • Les protéines peuvent avoir quatre types de structures : (1) Primaire, la séquence d'acides aminés, (2) Secondaire, les liaisons hydrogène entre les brins d'acides aminés forment des feuillets bêta ou des hélices alpha, (3) Tertiaire, le tridimensionnel, structure torsadée basée sur les interactions de liaison entre les brins d'acides aminés, et (4) Quartnerary, la structure complexe composée de plusieurs sous-unités repliées.
Le saviez-vous?

Saviez-vous qu'au début des transfusions sanguines, il y avait plus de morts que de survivants ? Tout le sang se ressemble à l'œil nu, mais le sang qui sauve la vie d'une personne peut être mortel pour une autre. Les transfusions ne sont devenues une procédure médicale sûre que lorsque les scientifiques ont compris la complexité des composants sanguins et des différents groupes sanguins.

Sommaire

La connaissance des composants sanguins a révolutionné la chirurgie grâce à la sécurité transfusionnelle. Le module retrace le développement de notre compréhension du sang au cours des siècles, à partir de 1628 avec les recherches révolutionnaires du médecin anglais William Harvey sur la circulation. En mettant l'accent sur les expériences du début du XXe siècle menées par le chercheur autrichien Karl Landsteiner, le module montre à quel point l'identification des facteurs de coagulation, des groupes sanguins et des antigènes était essentielle à la science médicale. Le sang total, le plasma, le sérum et différents types de cellules sanguines sont définis.

Concepts clés
  • Le sang est un fluide complexe avec de nombreux composants différents, mais peut être divisé en solides (globules rouges, globules blancs et plaquettes) et en liquide (plasma).
  • Le plasma sanguin comprend des facteurs de coagulation (agents qui aident à former des caillots sanguins) et lorsque ceux-ci sont éliminés, le liquide restant est appelé sérum.
  • Les principaux composants cellulaires du sang sont : les globules rouges (érythrocytes), les globules blancs (leucocytes) et les plaquettes (thrombocytes).
  • Le chercheur autrichien Karl Landsteiner a étudié l'agglutination, ou agglutination de cellules sanguines avec certains antigènes. Sur la base de ses découvertes, il a proposé qu'il y avait trois types de sang (A, B, O) et a ajouté plus tard un quatrième type (AB).
  • Les anticorps sont des protéines produites par les plasmocytes, un type de lymphocytes B, et sont présents dans le sérum sanguin. Ces anticorps sont importants pour la transfusion sanguine, car le groupe sanguin d'un patient et le type d'anticorps présents dans le sang du donneur détermineront s'il s'agglutine ou s'agglutine ou non.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que l'étude des lipides peut nous aider à comprendre et à traiter des conditions médicales telles que les maladies cardiaques, les troubles hormonaux, la sclérose en plaques et bien d'autres ? Les lipides sont nécessaires à la structure de toutes les cellules vivantes. Leur composition chimique leur permet d'avoir de nombreuses fonctions importantes, du stockage de l'énergie à la régulation du métabolisme en passant par l'aide à la fourrure des loutres de mer pour repousser l'eau.

Sommaire

Graisses, huiles, cires, stéroïdes, certains pigments végétaux et parties de la membrane cellulaire – ce sont tous des lipides. Ce module explore le monde des lipides, une classe de composés produits à la fois par les plantes et les animaux. Il commence par un aperçu de la réaction chimique qui produit le savon, puis examine la composition chimique d'une grande variété de types de lipides. Les propriétés et les fonctions des lipides sont discutées.

Concepts clés
  • Les lipides sont une classe vaste et diversifiée de molécules biologiques caractérisées par leur caractère hydrophobe ou incapables de se dissoudre dans l'eau.
  • La nature hydrophobe des lipides provient des nombreuses liaisons covalentes non polaires. L'eau, en revanche, a des liaisons covalentes polaires et ne se mélange bien qu'avec d'autres composés polaires ou chargés.
  • Les graisses et les huiles sont des molécules à haute énergie utilisées par les organismes pour stocker et transférer de l'énergie chimique. Les structures distinctes des différentes molécules de graisse leur confèrent des propriétés différentes.
  • Les phospholipides sont des lipides spécialisés qui sont partiellement solubles dans l'eau. Cette double nature leur permet de former des structures appelées membranes qui entourent toutes les cellules vivantes.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que le corps humain se compose de milliers de milliards de cellules individuelles et de 200 types de cellules distincts ? La taille des cellules humaines varie de 1/12 000 de pouce (quelques micromètres) à plus de 39 pouces (plus d'un mètre) de long. Tous les êtres vivants sont constitués de cellules, mais malgré de grandes différences de taille, de forme et de fonction, ces éléments constitutifs de la vie partagent des similitudes remarquables.

Sommaire

Les cellules sont l'unité structurelle et fonctionnelle de base de la vie. Ce module retrace la découverte de la cellule dans les années 1600 et le développement de la théorie cellulaire moderne. Le module examine les similitudes et les différences entre les différents types de cellules et la relation entre la structure et la fonction des cellules. La théorie de la descendance commune universelle est présentée avec la preuve que tous les êtres vivants sur Terre descendent d'un ancêtre commun.

Concepts clés
  • Les cellules sont l'unité structurelle et fonctionnelle de base de tous les êtres vivants et contiennent du matériel génétique héréditaire.
  • L'activité d'une cellule est assurée par les structures sous-cellulaires qu'elle possède.
  • Les cellules possèdent une couche limite externe, appelée membrane cellulaire, un cytoplasme, qui contient des organites et du matériel génétique.
  • Il existe une variété considérable parmi les cellules vivantes, y compris la fonction des membranes et des structures subcellulaires, et les différents types de fonctions que les cellules exécutent, telles que le transport chimique, le support et d'autres fonctions.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que les expériences de 1774 de Benjamin Franklin consistant à verser de l'huile sur un étang d'eau étaient une première étape dans l'acquisition d'une compréhension scientifique des membranes cellulaires ? Les membranes cellulaires étaient considérées comme des barrières passives jusque dans les années 1960, mais nous savons maintenant qu'elles sont des structures actives et réactives qui remplissent une fonction critique en tant que gardiens et communicateurs.

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Les membranes cellulaires sont bien plus que des barrières passives, ce sont des structures complexes et dynamiques qui contrôlent ce qui entre et sort de la cellule. Ce module explore comment les scientifiques en sont venus à comprendre les membranes cellulaires, y compris les expériences qui ont conduit au développement du modèle fluide-mosaïque de la structure membranaire. Le module décrit comment les composants et la structure des membranes cellulaires sont liés aux fonctions clés.

Concepts clés
  • La couche externe d'une cellule, ou membrane cellulaire, est une structure complexe avec de nombreux types de molécules qui sont en mouvement constant, se déplaçant de manière fluide à travers la membrane.
  • Les membranes cellulaires forment des barrières sélectives qui protègent la cellule de l'environnement aqueux qui les entoure tout en laissant passer les molécules insolubles dans l'eau comme l'oxygène, le dioxyde de carbone et certaines hormones.
  • La majeure partie de la membrane cellulaire est formée de phospholipides qui ont une structure unique qui les amène à s'auto-organiser en une double couche hydrophobe au milieu et hydrophile à l'extérieur.
Le saviez-vous?

Saviez-vous que l'absence d'un minuscule acide aminé dans les membranes cellulaires provoque la fibrose kystique, une maladie mortelle ? Et un aliment courant, les brûlures d'estomac, est traité avec des médicaments qui ralentissent la vitesse à laquelle les protons sont pompés à travers les membranes cellulaires dans l'estomac. L'étude de la façon dont les molécules traversent les membranes plasmiques (membranes cellulaires) est la clé pour comprendre et traiter de nombreuses conditions médicales.

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Pour que les êtres vivants survivent, différentes molécules doivent entrer et sortir des cellules, mais les membranes cellulaires servent de barrière à la plupart des molécules. Heureusement, toutes les cellules vivantes ont des transporteurs intégrés qui permettent à l'eau, au glucose, au sodium, au potassium, au chlorure et à d'autres molécules de traverser la membrane plasmique. Ce module examine le fonctionnement des transporteurs passifs et actifs. Il souligne l'importance de l'étude des membranes cellulaires en examinant les avancées dans le traitement de la mucoviscidose et des troubles digestifs courants ainsi que le développement d'analgésiques efficaces.

Concepts clés
  • Whether or not a molecule is able to pass easily, or at all, into or out of a cell is largely dependent on its charge and solubility in water.
  • The plasma membrane serves as a semi-permeable barrier to the cell. Only uncharged, non-polar molecules are able to pass into or out of the cell without aid.
  • All plasma membranes possess transporters to help move molecules from one side of the membrane to the other. These transporters can be active (pumps) or passive (channels) and are sometimes regulated by gates.
  • The lack of a specific transporter can interrupt cellular functions and cause diseases like cystic fibrosis.
  • Research into pain relievers provided insight into the most important and universal transporter in the human body, the sodium-potassium pump.
Le saviez-vous?

Did you know that “survival of the fittest” is not the only explanation for the success of a species over time? Cooperation can be just as important when it comes to how species adapt in order to survive. According to Lynn Margulis, who proposed that modern-day mitochondria and chloroplasts evolved through endosymbiosis, “Life did not take over the globe by combat, but by networking.”

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Evolution isn't always about competition. It can also be about cooperation, as is the case with the development of chloroplasts and mitochondria from free-living bacteria. This module explains the theory of endosymbiosis along with its origins. Convincing evidence in support of the theory is presented. The evolution of the nucleus and other organelles through invagination of the cell membrane is also discussed.

Key Concepts
  • One of the main differences between eukaryotic cells and prokaryotic cells is the presence of a nucleus and other membrane-bound organelles.
  • Chloroplasts and mitochondria have specialized roles in producing energy for the cell and have several unique features including some of their own DNA. Because of this, scientists believe that both of these organelles originated through endosymbiosis when one small cell began to live inside a larger one.
  • Membrane-bound organelles evolved as folds of the plasma membrane this allowed these cells to establish compartments with different environments appropriate for the specific function that the organelle performs.
Le saviez-vous?

Did you know that every organ and tissue in your body was formed as the result of individual cells making copies of their DNA and separating themselves into two identical cells? From experiments in the 1870s to research more than 100 years later, scientists have made fascinating discoveries about the complex series of events that allow the cells in plants and animals, including humans, to grow and sustain life.

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Cell division is an enormously complex process that must go on millions and millions of times during the life of an organism. This module explains the difference between binary fission and the cell division cycle. The stages of cell division are explored, and research that contributed to our understanding of the process is described.

Key Concepts
  • Most of the cells that make up higher organisms, like vertebrate animals and flowering plants, reproduce via a process called cell division.
  • In cell division, a cell makes a copy of its DNA and then separates itself into two identical cells – each with its own copy of DNA enveloped inside a nucleus.
  • The term mitosis refers specifically to the process whereby the nucleus of the parent cell splits into two identical nuclei prior to cell division.
Le saviez-vous?

Did you know that there is a huge variation in the number of chromosomes in living things? While humans have 46 chromosomes and dogs have 78, one kind of ant has only 2 chromosomes and a type of protozoan has nearly 16,000! But what all these life forms have in common is that their genetic code is copied from cell to cell thanks to the process of mitosis, whereby the nucleus of a cell splits into two before the cell divides.

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Beginning with the discovery of mitosis, the module details each phase of this cell process. It provides an overview of the structure of cell components that are critical to mitosis. The module describes Clark Noble’s experiments with the Madagascar Periwinkle, which led to the discovery of an effective cancer treatment drug. The relationship between mitosis and cancer is explored as is the mechanism by which anti-cancer drugs work to slow down or prevent cell division.

Key Concepts
  • The term mitosis refers specifically to the process whereby the nucleus of a eukaryotic cell splits into two identical daughter nuclei prior to cell division.
  • Mitosis is a cyclical process consisting of five phases that feed into one another: prophase prometaphase metaphase anaphase telophase.
  • The rate at which mitosis occurs depends on the cell type. Some cells replicate faster and others slower, and the entire process can be interrupted.
  • Chromosomes are made of a material called chromatin, which is dispersed throughout the cell nucleus during interphase. During mitosis, however, the chromatin condenses making individual chromosomes visible under an ordinary light microscope.
Le saviez-vous?

Did you know that most chemicals we come into contact with—including the food we eat—must pass through a complex system of cell membranes before they can enter the bloodstream? There are many different ways that chemicals enter the body, depending on the type of chemical and the part of the body with which it comes into contact.

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In order for many medicines to work, the chemicals must move from the outside environment into the body. This module discusses the different mechanisms by which chemicals cross the cell membrane and the factors that influence this process. In addition to introducing biological absorption, the module explains how chemicals are stored and distributed within the body.

Key Concepts
  • Chemicals can enter the human body by several methods, but most must pass through living cell membranes before entering the bloodstream.
  • The cell membrane consists mainly of phospholipids and proteins in the form of a lipid bilayer.
  • Mechanisms for moving chemicals through the cell membrane include: passive diffusion, facilitated diffusion, active transport, and endocytosis.
  • Factors such as human anatomy and chemical structures affect the movement of chemicals in the body.
Le saviez-vous?

Did you know similar to the way cars are manufactured, chemical compounds in living cells are built up, broken down, and moved around in assembly-line fashion? In living organisms, a series of reactions is needed to get energy from food molecules. One such important chemical pathway is the circular assembly line known as the Krebs cycle.

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Food fuels our bodies, but how does our body convert food molecules into usable energy? This module looks at glycolysis and the Krebs cycle, two important stages of cellular respiration, the process by which cells harvest energy from food. It highlights the work of Sir Hans Adolf Krebs and his focus on cyclic pathways as he discovered the main biochemical pathway for breaking down fuel to produce energy.

Key Concepts
  • In a cell, chemical compounds are put together, taken apart, and moved around through pathways that resemble moving assembly lines.
  • The main types of biological macromolecules that cells use for fuel are sugars, fats, and proteins.
  • The main biochemical pathway where the breakdown of biological fuels comes together is called the Krebs cycle. Named for its discoverer, Sir Hans Adolf Krebs, this pathway is like a circular assembly line.
Le saviez-vous?

Did you know that the energy in chemical compounds is found in tiny electrons? The electron transport chain is like an assembly line inside of cells that harnesses high-energy electrons so they can be used to make ATP, the energy that organisms need to survive. When Peter Mitchell proposed the way that ATP is made inside cells, other scientists made fun of him – until he was eventually proved correct and won the Nobel Prize in Chemistry.

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ATP is the main energy currency of living cells. This module answers the question of how most ATP is generated. A look at two important compounds, NADH and FADH2, reveals their important role in the production of ATP. The module explains the workings of the electron transport chain, which provides high-energy electrons to fuel the ATP-producing process called oxidative phosphorylation.

Key Concepts
  • Adenosine triphosphate (ATP) is the main energy currency of the cell. It is generated from a similar compound, ADP, using energy harnessed from cellular fuels, such as sugars, fats, and proteins.
  • The amount of ATP generated directly during glycolysis (the breakdown of the sugar glucose) is small compared with amount of energy contained within glucose.
  • The energy held by ATP and other energy-holding chemical compounds is contained in electrons. By moving electrons, different molecules move energy around the cell.
  • Two specialized energy currency compounds, NADH and FADH2, are vital to the movement of high-energy electrons from cellular fuels like glucose to an assembly-line system of enzymes called the electron transport chain.
  • Located inside mitochondria, the electron transport chain harnesses energy from NADH and FADH2 to power a process called oxidative phosphorylation, which generates large amounts of ATP. Oxidative phosphorylation requires oxygen.
Le saviez-vous?

Did you know that the oxygen we breathe is a waste product? Of photosynthesis, that is. Through this remarkable process, plants capture energy from sunlight and produce the sugars that provide sustenance to nearly every living thing on Earth along with the oxygen we need to survive.

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Through photosynthesis, plants harvest energy from the sun to produce oxygen and sugar, the basic energy source for all living things. This module introduces photosynthesis, beginning with experiments leading to its discovery. The stages of photosynthesis are explained. Topics include the role of chlorophyll, the action spectrum of photosynthesis, the wavelengths of light that drive photosynthesis, light-harvesting complexes, and the electron transport chain.

Key Concepts
  • Photosynthesis is a process by which an organism converts light energy from the sun into chemical energy for its sustenance.
  • Photosynthesis occurs in plants, algae, and some species of bacteria.
  • In plants, chloroplasts contain chlorophyll that absorbs light in the red and blue-violet regions of the spectrum.
  • Photosynthesis occurs in two stages: the light-dependent stage that occurs in the thylakoid membrane of the chloroplast and harvests solar energy, and the light-independent stage that takes that energy and makes sugar from carbon dioxide.
Le saviez-vous?

Did you know that it is much easier to determine when life appeared on Earth than how life came to exist? Evidence points to life on Earth as early as 3.8 billion years ago, but the question of how life came to be has puzzled scientists and philosophers since prehistoric times. In the 1950s, scientists successfully created biological molecules by recreating the atmosphere of primordial Earth in a bottle and shocking it with lightning. This and other experiments give clues to the origins of life.

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Since prehistoric times, people have pondered how life came to exist. This module describes investigations into the origins of life through history, including Louis Pasteur’s experiments that disproved the long-held idea of spontaneous generation and and later research showing that the emergence of biological molecules from a nonliving environment – or abiogenesis – is not only possible, but likely under the right conditions.

Key Concepts
  • Theories about the origins of life are as ancient as human culture. Greek thinkers like Anaximander thought life originated with spontaneous generation, the idea that small organisms are spontaneously generated from nonliving matter.
  • The theory of spontaneous generation was challenged in the 18th and 19th centuries by scientists conducting experiments on the growth of microorganisms. Louis Pasteur, by conducting experiments that showed exposure to fresh air was the cause of microorganism growth, effectively disproved the spontaneous generation theory.
  • Abiogenesis, the theory that life evolved from nonliving chemical systems, replaced spontaneous generation as the leading theory for the origin of life.
  • Haldane and Oparin theorized that a "soup" of organic molecules on ancient Earth was the source of life's building blocks. Experiments by Miller and Urey showed that likely conditions on early Earth could create the needed organic molecules for life to appear.
  • RNA, and through evolutionary processes, DNA and the diversity of life as we know it, likely formed due to chemical reactions among the organic compounds in the "soup" of early Earth.
Le saviez-vous?

Did you know that scientists don’t need time travel to mimic conditions on Earth 4 billion years ago? Scientists who want to experiment in an environment like that of primordial Earth need only to visit volcanoes, which have chemical conditions similar to those on Earth long, long ago. That’s just what chemist David Deamer did in his research into the origins of life. Just as had happened in the lab, Deamer’s volcano experiments produced a necessary step toward the formation of living matter.

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Building on earlier experiments showing how life’s chemical building blocks could form from nonliving material on early Earth, this module explores theories on the next steps needed for life. These include the formation of long polymers, which then fold into complex macromolecules. The module describes experiments in an environment like that of primordial Earth, resulting in the spontaneous emergence of phospholipids, which could form into membranes, paving the way for RNA duplication and the eventual emergence of living cells.

Key Concepts
  • For life to occur, smaller molecules must join together and form polymers, which then fold into complex shapes. These large molecules are called macromolecules.
  • Simple membranes made of lipids may have served as nature’s test tubes, providing the enclosed environments necessary for RNA enzymes to develop.
  • The possible ancestor to living cells, liposomes, may have been created from phospholipids formed from the gases of Earth’s primeval atmosphere or from free fatty acids delivered to ancient Earth via meteorites.
  • To trigger abiogenesis, a system of molecules would need to develop the ability to copy themselves using polymers.
  • Protocells made of liposomes that exchanged fatty acids between their membranes possibly absorbed RNA enzymes and made copies of themselves, leading to the evolutionary development of living cells.
Le saviez-vous?

Did you know that the theory of evolution did not begin with Charles Darwin? The idea of evolution was part of Western thought for more than 2,000 years before Darwin changed the world with his legendary book On the Origin of Species.

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The experiences and observations of Charles Darwin significantly contributed to his theory of evolution through natural selection. This module explores those influences and describes evolution as a force for biological change and diversification. The first in a series, it details how the theory challenged the cultural mindset of the time, including the effect of his major works: On the Origin of Species by Means of Natural Selection et Sexual Selection and the Descent of Man.

Key Concepts
  • Charles Darwin played a key role in supporting and explaining the theory of evolution through natural selection.
  • Darwin's skills of observation and ability to record data accurately allowed him to create a comprehensive model of the mechanism by which evolution occurs.
  • The theory of evolution through natural selection explains how all forms of life are related to one another genealogically, and emphasizes that variation within a species is the root for evolutionary change.
Le saviez-vous?

Did you know that Darwin's experience with his ten children fueled his thinking about evolution? He theorized that some human behaviors, such as a young child's selfishness, were based upon instincts that were adaptations. These natural differences that always exist among individuals are at the heart of the principle of natural selection as the engine of evolutionary change.

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The second in a series discussing the work of Charles Darwin, this module takes a deeper look into the processes that led to Darwin's theory of natural selection and examines specific mechanisms that drive evolutionary change. Key points on which the idea of natural selection rests are outlined. Examples from Darwin's personal life shed light on his thinking about change within a species and the "struggle for existence."

Key Concepts
  • Variation within a species increases the likelihood that at least some members of a population will survive under changed environmental conditions.
  • The common characteristics of individuals within a population will change over time, as those with advantageous traits will come to be most common or widespread.
  • While evidence of evolution by natural selection exists, its effects cannot be predicted.
Le saviez-vous?

Did you know that Charles Darwin preferred the phrase descent with modification over the simpler term évolution? In his groundbreaking book À propos de l'origine des espèces, Darwin chose his words very carefully. "Evolution" was used in different ways at the time, and Darwin wanted to convey the important concept that life forms descended from a common ancestor.

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Our understanding of the term évolution has changed significantly since Darwin's time. This module explains how Darwin's work helped to give evolution the meaning it has today. It details the concept of "descent with modification" that Darwin described with the one figure originally included in L'origine des espèces. The module discusses how this model revolutionized scientific thinking about the similarities and differences between and within species, laying the foundation for our current understanding of biodiversity.

Key Concepts
  • Darwin's theory of Descent with Modification shows how as organisms reproduce, slight changes create variation, which could lead to new species over time.
  • Darwin provided the first model that could logically account for biodiversity, explaining lineage and the small variations that distinguish one species from another, similar-looking one.
  • Darwin's work radically changed thinking regarding the Scale of Nature, a model that suggested that some species were naturally inferior to one another, and showed species evolved in response to environmental pressures, not because of some hierarchy of order.
Le saviez-vous?

Did you know that there is a species of moth with a 12-inch long nectar-gathering tongue? Not by coincidence, this moth feeds on and pollinates a kind of orchid that has an 11-inch long nectar-producing tube. Nature abounds with examples of plants and animals that have adapted to their environment over time to ensure the survival of the species.

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This module introduces the concept of evolutionary adaptation. It follows the development of Charles Darwin's ideas on how species adapt to their environment in order to survive and reproduce. The difference between adaptation and natural selection is explained. With a look at penguins and other examples from nature, the module explores the processes that influence the diversity of life.

Key Concepts
  • Natural selection is the mechanism that explains comment organisms change.
  • The structure of an organism and many of its features are directly related to the environment in which it lives.
  • Numerous environmental mechanisms, both naturally occurring and man-made, influence adaptive evolution.
Le saviez-vous?

Did you know that people started classifying living things as early as 300 BCE? But our modern classification system officially began in the 18th century when Carolus Linneaus listed every plant and animal species known in the world – more than 12,000 in all. He produced one of the great works in the history of science, Systema Naturae, which we still use today.

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Modern taxonomy officially began in 1758 with Systema Naturae, the classic work by Carolus Linnaeus. This module, the first in a two-part series on species taxonomy, focuses on Linnaeus’ system for classifying and naming plants and animals. The module discusses the contribution of diverse cultures to the development of our modern biological classification and describes the historical development of a scientific basis for classifying species.

Key Concepts
  • Under Linnaeus's system, every species is known by a unique Latin-sounding genus and species name that distinguishes it from other species.
  • Linnaeus's work organized organisms into logical classes based on their appearance and characteristics, and thus provides a basis for comparing different species.
Le saviez-vous?

Did you know that Tyrannosaure rex could have been called Manospondylus gigas? The rules of scientific nomenclature usually dictate that when more than one name for a species is discovered has been given, the older one prevails. Luckily, common sense won out in the case of T. Rex, and this most famous dinosaur was allowed to keep the newer name that both scientists and the general public had become familiar with.

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Carolus Linnaeus, the “father of taxonomy,” developed a uniform system for naming plants and animals to ensure that each species has a unique name. This module outlines rules of forming two-term taxonomic names according to genus and species. The module gives examples of naming controversies and describes how they were resolved, including by bending the rules in regard to certain famous beasts.

Key Concepts
  • The system of binomial nomenclature was Linnaeus' response to the need of a clear, distinct naming of species that would be recognized around the world and reduce the chance of one species being known by multiple names.
  • Scientific names are always written in italics, with the genus capitalized and the species lowercase, and should sound as though they are Latin.
Le saviez-vous?

Did you know that bones, stones, and tools are often all scientists have to go by to piece together the human family tree? This is the work of paleoanthropologists, who trace human ancestry by analyzing fossilized bones and teeth, tools made by the creatures, and the surrounding sediment and stones. Although pre-human fossils are rarely uncovered, any such find can give great insight into the evolution of humans.

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Paleoanthropology is the study of human ancestry through fossil remains and other evidence. This module explains how paleoanthropologists uncover and evaluate clues to the lineage to modern humans, tracing intermediate forms along the way since the time we diverged from our cousins, the great apes. Key discoveries are highlighted that shed light on the pathway of human evolution. The module describes different ideas through history about how the human family tree is constructed and which characteristics best define humanness.

Key Concepts
  • Paleoanthropology is the study of human ancestry through analysis of fossilized bones and teeth, the stones and sediments in which bones are buried, as well as the tools associated with those ancient creatures.
  • Charles Darwin first proposed that humans and apes shared a common ancestor in his 1871 publication La descente de l'homme.
  • Early researchers sought out an ape-man fossil, or a “missing link,” to make a clear lineage from ape to man. However, we know today that the human lineage branches like a tree with many human-like species in a few genera.
  • Key discoveries have helped to provide more detail on human evolution, such as Mary and Louis Leakey’s discovery of Homo habilis, but also brought up difficult questions of taxonomic classification.
Le saviez-vous?

Did you know that only half of British children lived to age 21 in Charles Darwin’s time? Thanks to modern medicine and public health measures, most humans in developed countries now survive to adulthood. As survival constantly improves, natural selection is no longer a major force that shapes the human population. However, evolution will likely continue among humans due to other evolutionary forces at work.

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Some noted modern scientists have declared that human evolution is over. With advances in medicine and public health, natural selection is no longer a major shaping force for humans. Even so, it doesn’t mean that humans won’t evolve. This module explores the various directions that human evolution might take. Various influences on human evolution are discussed by way of specific examples, including artificial selection through surgical advances and how “bottlenecking” could affect the human gene pool if distant space colonies are formed in the future.

Key Concepts
  • Humans continue to evolve due to a variety of evolutionary forces: natural selection, artificial selection, genetic drift, and via transhuman breakthroughs.
  • Evolution is the gradual genetic change of a species over time due to unequal reproduction among members.
  • Natural selection is the phenomenon that rewards certain advantageous traits and punishes others through better or worse survival or reproduction. Natural selection is one of the forces that moves evolution forward.
  • Artificial selection is the selective breeding of animals or plants by humans to modify an organism.
  • Genetic drift is a change in the frequency of a population's genes and alleles over time, often by founder effects (when a small group of individuals relocate) or bottlenecking (when a large population is decimated, leaving a smaller group to repopulate).
  • Transhumanism is the idea that humans can evolve new physical and mental capabilities, particularly through the use of science and engineering.
Le saviez-vous?

Did you know that the Piltdown Man hoax inspired the development of various scientific tests for authenticating paleoanthropological specimens? From the 1960s onward, scientists developed methods for more accurately finding both the date and geography of origin for materials.

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The Piltdown Man was once hailed as the "missing link" in the evolution of apes to humans. However, the discovery at Piltdown - human skull fragments, ancient mammal bones, and archaic tools - was an elaborate hoax. The deception took a long time to be revealed due to errors by the discoverers. They succumbed to confirmation bias by accepting any evidence that supported their discovery and rejecting any contradictory evidence.

Key Concepts
  • Confirmation bias is the tendency to accept any evidence that seems to support one’s belief while rejecting all evidence that is contrary.
  • The 1912 discovery of Piltdown Man was widely hailed as the discovery of the "missing link" between humans and apes, but was really an elaborate deception.
  • The hoax perpetrator buried ancient animal bones, flint tools, and both human and ape skull fragments in the English town Piltdown.
  • The discoverers of the Piltdown Man were so enthusiastic about their findings that they ignored contradictory evidence and failed to carefully test the bones.
  • By the 1940s the scientific community were skeptical of the Piltdown discovery and it was officially declared a hoax in 1953.
Le saviez-vous?

Did you know people used to believe that fully formed miniature versions of offspring were contained in sperm cells? Early theories of reproduction were later disproven, but inheritance patterns remained a mystery until Gregor Mendel performed his groundbreaking experiments with pea plants in the 1800s.

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This module describes the experiments that resulted in Mendel's Laws of Inheritance. A look at specific traits in pea plants over generations shows how Mendel's research methods resulted in an understanding of dominant and recessive genes. Partial dominance is also discussed.

Key Concepts
  • Mendel determined that an organism inherits two copies of the genetic material that determines an individual's physical traits, one copy coming from each the male and female parent.
  • Mendel observed that for each trait, sometimes what is inherited from one parent masks what is inherited from the other. He called the hidden trait recessive and the expressed trait dominant.
  • Since the time of Mendel, other scientists have observed that not all traits are inherited with the simple dominant-recessive pattern incomplete dominance and co-dominance can result in a variety of phenotypes for some traits.
Le saviez-vous?

Did you know that Gregor Mendel is known as the “Father of Genetics,” and yet his work was largely ignored by scientists during his lifetime? It was only when three scientists rediscovered Mendel’s work nearly 35 years after it was published that people came to appreciate its implications for the scientific understanding of inheritance.

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The power of Mendel’s scientific approach can be seen in the research that led to his Second Law. This module, the second in a series, provides details on Mendel's work with dihybrid crosses and independent assortment. The module describes tests that confirmed Mendel’s ideas about the random and independent segregation of genetic factors.

Key Concepts
  • Genetic markers randomly and independently segregate into a parent’s gametes, some of which are dominant over others.
  • The cross of two organisms that each possess multiple heterozygous pairs is called a dihybrid cross.
  • Dihybrid crosses result in a trait expression ratio of 9:3:3:1 – 9 with both traits dominant, 3 with trait one dominant and trait two recessive, 3 with trait one recessive and trait two dominant, and 1 with both traits recessive.
Le saviez-vous?

Did you know that one of the most important discoveries in biology was made while a British army medical officer was trying to develop a vaccine for pneumonia after World War I? Although a vaccine for pneumonia still does not exist, Frederick Griffith discovered “transformation.” This means that organisms can be genetically reprogrammed into a slightly different version of themselves.

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This module is the first in a series that discusses the discovery, structure, and function of DNA. Key experiments are discussed: from Griffith’s discovery of genetic “transformation” to Avery, MacLeod, and McCarty’s determination of the “transforming agent” to confirmation by Hershey and Chase of DNA rather than protein as the genetic material.

Key Concepts
  • It required numerous experiments by many scientists to determine that DNA, and not protein, is the genetic material on which life is built.
  • DNA can be “transformed,” or genetically re-programmed, into a slightly different version of itself.
Le saviez-vous?

Did you know that the precise combinations of just four nitrogen bases form the billions of nucleotides that make up our own unique DNA molecules? The information stored in the base sequence of a single DNA strand stores all of the genetic information in your body and gives us our individual genetic traits.

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Exploration of the structure of DNA sheds light on fascinating properties of the molecule. This module, the second in a series, highlights major discoveries, from the parts of a nucleotide - the building blocks of DNA - to the double helix structure of the DNA molecule. The module describes scientific developments that led to an understanding of the mechanism by which DNA replicates itself.

Key Concepts
  • DNA consist of two strands of repeating units called nucleotides each nucleotide is made up of a five-carbon sugar, a phosphate group, and a nitrogen base.
  • The specific sequence of the four different nucleotides that make up an organism's DNA gives that organism its own unique genetic traits.
  • The four nitrogen bases are complementary – adenine is complementary to thymine, cytosine is complementary to guanine – and the pairs form hydrogen bonds when the 5'/3' ends of their attached sugar-phosphate groups are oriented anti-parallel to one another.
Le saviez-vous?

Did you know that DNA in a human body must make exact copies of itself not merely thousands of times, not millions of times, and not even billions of times, but staggeringly, more than a trillion times? Whether a yeast, a bacterium, or a human cell, every living cell must be able to copy all of its DNA with amazing accuracy.

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In the field of molecular biology, scientists examine how DNA encodes all the complexities of living things. This third module in the DNA series focuses in the process by which DNA is replicated. The module describes the DNA synthesis assay, where scientists were able to replicate DNA in a test tube. Advancements in understanding the features and properties of DNA replication are discussed.

Key Concepts
  • Once the structure of the DNA molecule was discovered, scientists could immediately envision a possible copying mechanism based on the rules of nucleotide-base pairing.
  • In order to study and observe DNA replication more directly, scientists in the 1950s devised techniques to perform DNA replication in a test tube, called the DNA synthesis assay.
  • By using the DNA synthesis assay, scientists were able to observe the features and properties of DNA replication and test various hypotheses about how the process works.
  • The process of DNA replication was identified by several teams of researchers all working together to break down the process into multiple steps that could more easily be studied individually.
Le saviez-vous?

Did you know that blue eyes are the result of defective genes for pigment? Some recessive traits, like eye color, are harmless, while others are deadly. The way that genes translate into physical traits has to do with the particular enzyme that each type of gene makes, a discovery that was made by two scientists by way of the mutant bread mold they created, winning them the Nobel Prize in 1958.

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Through a look at the devastating Tay-Sachs disease and other hereditary conditions, this module explores the connection between genes and enzymes. The role of dominance vs. recessivity is examined. The module traces developments in our understanding of gene expression, starting with a rediscovery of Mendel’s laws of inheritance and built upon by the pioneering work of later scientists. The module introduces the Central Dogma of molecular biology, which is the one-way process of using DNA to make RNA and RNA to make proteins.

Key Concepts
  • Genes cannot be used directly by organisms. The information stored in genes must be used to make products, such as enzymes, that cells need to perform different functions. L'expression du gène is the chemical pathway from genes to the gene products, such as proteins, that organisms can use.
  • Since organisms have two genes for everything, even If one gene of a pair produces a defective enzyme or no enzyme at all, the other gene in the pair will make enough enzyme to do its job. Only an individual with two genes for a defective enzyme will actually show the recessive trait, such as an inherited disease or condition, blue eyes, or a recessive peapod shape.
  • In the mid-1900s, George Beadle and Edward Tatum showed that a defective gene leads to a defective enzyme. Their “one gene, one enzyme” hypothesis was later expanded to “one gene, one RNA."
  • Les code génétique is the set of rules that combines amino acids to form polypeptides and is nearly the same for all life-forms on Earth.
  • The genetic code is not a way for cells to translate genetic information in DNA directly into chains of amino acids to make proteins. Rather, RNA molecules must be made as intermediaries along the way from DNA to the polypeptides that fold into proteins.
  • Genetic information moves in one direction, from DNA to RNA to protein. This is known as the Central Dogma of molecular biology.
Le saviez-vous?

Did you know that DNA testing of 50,000-year-old bones showed that the original Neanderthal man did not descend from the same mother as modern humans? However, male lineage tests revealed that 8% of the non-African human gene pool consists of Neanderthal DNA. Certain genetic sequences called haplotypes are passed on only by males or by females, so to get a complete picture of the ancestry of a population, scientists generate one family tree based on the male line and another based on the female line.

Sommaire

Using genetic markers passed down through the male or female line, scientists can construct family trees going back thousands of years. This module introduces haplotypes – genetic sequences that we inherit from only one parent. As an example, the module looks at the degree of interbreeding between now-extinct Neanderthals and modern humans as determined through an analysis of Y-chromosome haplotypes (male lineage) and mitochondrial DNA haplotypes (female lineage).

Key Concepts
  • Haplotypes are genetic sequences that we inherit from only one parent. There are two types: Y-chromosomes, inherited from your father, and mitochondrial DNA, inherited from your mother.
  • Y-chromosome haplotypes are subject to random mutation and the discovery of numerous different haplotypes led scientists to construct the Y-chromosome family tree.
  • Mitochondria are organelles in all eukaryotic cells and have some of their own DNA. All of your mitochondria come from your mother and help to build a mtDNA family tree.
  • The most recent common ancestor (MRCA) is someone who exists in everyone's family tree.
  • When scientists study populations of a given ethnic group, they generate one family tree based on the populations' Y-chromosomes and another one based on mtDNA.
  • When constructing family trees, often an ancestor will appear in multiple places - this is a phenomenon known as pedigree collapse.
Le saviez-vous?

Did you know that elephant seals in the Northern Pacific have a signature asymmetrical face that is extremely rare among other populations of elephant seals? This is because an evolutionary force called a bottleneck event acted upon their gene pool. Other forces can work to change the gene pool of a population, such as natural selection, gene flow, and the founder effect, among others.

Sommaire

Changes in the genetic makeup of a population affect the incidence of certain traits and diseases within the population. Beginning with a look at the abnormally high rate of a dangerous health condition in US Amish communities, this module explores forces that affect a population's gene pool. Among them are natural selection, gene flow, and two types of genetic drift: founder effects and bottleneck events. The Harvey-Weinberg Equilibrium equation is presented along with sample problems that show how to calculate the frequency of specific alleles in a population.


Year 11 Biology

investigate different cellular structures, including but not limited to:
– examining a variety of prokaryotic and eukaryotic cells (ACSBL032, ACSBL048)
– describing a range of technologies that are used to determine a cell’s structure and function

Lesson 2 | Technologies

investigate different cellular structures, including but not limited to:
– describing a range of technologies that are used to determine a cell’s structure and function

Lesson 3 | Observing cells

investigate a variety of prokaryotic and eukaryotic cell structures, including but not limited to:
– drawing scaled diagrams of a variety of cells (ACSBL035)

Lesson 4 | Cell organelles

investigate a variety of prokaryotic and eukaryotic cell structures, including but not limited to:
– drawing scaled diagrams of a variety of cells (ACSBL035)
– comparing and contrasting different cell organelles and arrangements
– modelling the structure and function of the fluid mosaic model of the cell membrane (ACSBL045)

Lesson 5 | Prokaryotic and eukaryotic cells

investigate different cellular structures, including but not limited to:
– examining a variety of prokaryotic and eukaryotic cells (ACSBL032, ACSBL048)

investigate a variety of prokaryotic and eukaryotic cell structures, including but not limited to:
– comparing and contrasting different cell organelles and arrangements

Lesson 6 | Comparing different cells

investigate a variety of prokaryotic and eukaryotic cell structures, including but not limited to:
– comparing and contrasting different cell organelles and arrangements



Commentaires:

  1. Dorien

    Vous avez frappé la marque. Cela me semble une excellente pensée. Je suis d'accord avec toi.

  2. Dahr

    L'idée fidèle

  3. Samuran

    C'est dommage que maintenant je ne peux pas exprimer - il n'y a pas de temps libre. Je serai libéré - j'exprimerai nécessairement l'opinion sur cette question.

  4. Harrod

    Sujet infiniment

  5. Osmar

    Égoutter, et comment !!!



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