Sciences pour se qualifier + 4e - Édition 2021

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+ SCIENCES POUR SE QUALIFIER

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Isabelle QUERTON-PARLOIR Béatrice LORIAU-VANDENBROECK


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Composition de Sciences pour se qualifier + 4

Pour le professeur - un corrigé - des compléments multimédias accessibles via Udiddit - un Manuel Numérique accessible via Udiddit

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Sciences pour se qualifier + 4

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Pour l’élève - un livre-cahier - des compléments multimédias accessibles via Udiddit

Auteures : Isabelle Querton-Parloir et Béatrice Loriau-Vandenbroeck

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Couverture : ARTifice concept Layout et mise en page : ARTifice concept Illustrations : Wem et Clic-Arts

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Nous tenons à remercier les différents relecteurs, les directions, préparateurs et collègues des départements de sciences de l’École européenne de Bruxelles 1 et de l’athénée royal Jules Destrée, ainsi que MM. Santerre et Verbeelen pour les photographies des abeilles et de Saint-Pétersbourg. Les photocopieuses sont d’un usage très répandu et beaucoup y recourent de façon constante et machinale. Mais la production de livres ne se réalise pas aussi facilement qu’une simple photocopie. Elle demande bien plus d’énergie, de temps et d’argent. La rémunération des auteurs, et de toutes les personnes impliquées dans le processus de création et de distribution des livres, provient exclusivement de la vente de ces ouvrages. En Belgique, la loi sur le droit d’auteur protège l’activité de ces différentes personnes. Lorsqu’il copie des livres, en entier ou en partie, en dehors des exceptions définies par la loi, l’usager prive ces différentes personnes d’une part de la rémunération qui leur est due. C’est pourquoi les auteurs et les éditeurs demandent qu’aucun texte protégé ne soit copié sans une autorisation écrite préalable, en dehors des exceptions définies par la loi. L’éditeur s’est efforcé d’identifier tous les détenteurs de droits. Si, malgré cela, quelqu’un estime entrer en ligne de compte en tant qu’ayant droit, il est invité à s’adresser à l’éditeur.

© Éditions VAN IN, Mont-Saint-Guibert - Wommelgem, 2021 Tous droits réservés. En dehors des exceptions définies par la loi, cet ouvrage ne peut être reproduit, enregistré dans un fichier informatisé ou rendu public, même partiellement, par quelque moyen que ce soit, sans l’autorisation écrite de l’éditeur.

2e édition : 2021 ISBN 978-90-306-9999-6 D/2021/0078/155 Art. 597840/01


+ SCIENCES COMMENT UTILISER POUR SE QUALIFIER

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?

Chaque unité d’acquis d’apprentissage ou UAA, de chaque thème du référentiel, commence par la liste des SAVOIRS, des SAVOIR-FAIRE et parfois des ATTITUDES que tu devras maîtriser ou avoir mis en pratique à la fin de celle-ci. Cela te donnera une vue globale de toute l’UAA. Avant d’entamer l’étude d'une UAA, une introduction te permet de situer brièvement les propos qui vont être étudiés dans les pages qui suivent.

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Dans cette optique, pour certaines UAA, il est important de bien te remettre en tête ce que tu as appris les années précédentes ou ce que tu connais déjà sur le sujet. La rubrique JE ME SITUE permet, en quelques questions, de réactiver ces acquis avant d’aborder la matière.

JE ME SITUE

activité 1

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Chaque UAA est constituée de plusieurs ACTIVITÉS qui te demanderont d’être acteur ou actrice de ton apprentissage ! L’expérimentation est le ciment de ces activités, mais pas seulement ! Tu devras répondre à des questions après avoir également analysé des documents.

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Lorsque tu as terminé une activité, complète l’encadré VA À L’ESSENTIEL. Il te permet de t’approprier la matière en lien avec l’activité. Tu pourras également mettre en pratique les acquis de l’activité au travers des APPLICATIONS.

VA À L’ESSENTIEL

APPLICATIONS

LA TERRE

À RETENIR

1

2

3

4

5

PARTIE I

X La biocénose est l’ensemble des êtres vivants cohabitant dans un lieu de vie

bien défini appelé habitat. Le biotope est l’ensemble des conditions physiques et chimiques d’un habitat.

X L’ensemble biocénose et biotope, ainsi que les relations qui peuvent s’établir

Et quand tu auras réalisé toutes les activités de l’UAA, tu retrouveras la théorie à bien connaître dans l’encadré À RETENIR.

entre ces composants, forment un écosystème.

X On appelle facteurs abiotiques, l’ensemble des facteurs physiques et

chimiques influençant la biocénose d’un écosystème.

X On appelle facteurs biotiques, l’ensemble des relations influençant la

biocénose d’un écosystème. Ces relations peuvent être intraspécifiques si les individus sont de la même espèce ou interspécifiques si les individus sont d’espèces différentes.

X Dans les relations intraspécifiques, on distinguera la coopération où les Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Sciences pour se qualifier + 3 © Éditions Van In, 2021

INTRODUCTION

individus participent à une œuvre commune et la compétition où les individus sont en concurrence pour l’utilisation d’une ressource, la recherche de la nourriture ou l’appropriation d’un habitat.

X Dans les relations interspécifiques, on parle également de compétition mais

aussi de prédation, où les organismes se nourrissent d’une proie, et de symbiose qui est une association à bénéfice plus ou moins réciproque.

X Les espèces vivant dans un écosystème peuvent être classées en producteurs,

végétaux chlorophylliens, à la base de toute chaîne alimentaire, en consommateurs et en décomposeurs. Un réseau trophique est un ensemble de chaînes alimentaires reliées entre elles au sein d’un écosystème.

X La classification phylogénétique tend à classer les êtres vivants en fonction

des homologies. La parenté entre deux espèces sera d’autant plus grande qu’elles partageront un grand nombre d’états de caractères dérivés.

X La biodiversité qui nous entoure est liée à la diversité des milieux, la diversité

des conditions de vie et la capacité des espèces à s’adapter au cours du temps. Lorsque qu’une nouvelle espèce apparaît, elle ne possède plus exactement le même matériel génétique que l’espèce dont elle est issue et n’est plus capable de se reproduire avec elle.

Des APPLICATIONS GLOBALES, en fin d’UAA, te permettront d’utiliser et d’appliquer de manière réfléchie les savoirs et les savoir-faire acquis.

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APPLICATIONS GLOBALES

3


DOC +

Des DOC+ te donneront envie d’aller plus loin, en t’apportant un éclairage différent sur certaines parties de la matière, ou seront en lien avec différents métiers.

Pourquoi porter des lunettes de sécurité ? Dans le monde du travail comme chez soi, les blessures oculaires les plus fréquentes proviennent : • de particules volantes (poussières, saletés, débris, limailles) provenant de la coupe, du ponçage, du forage ou du creusage ; • de produits dangereux irritants ou corrosifs sous forme de gaz, de fumées, d’éclaboussures, de projections ; • de rayonnements ultraviolets (UV), infrarouges (IR) ou laser provenant de travaux électriques ou de soudage ; • de branches d’arbres ou d’autres obstacles rencontrés lors de travaux en hauteur ou en milieu naturel ; • du rayonnement thermique produit par la chaleur, les projections de métaux en fusion, le feu.

Certains mots-clés sont en orange, tu trouveras leur signification dans le lexique à la fin de ton livre-cahier. Les mots-clés de l’UAA sont en vert-bleu.

DES LOGOS POUR MIEUX STRUCTURER LES CONTENUS

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APPLICATIONS

Applications à réaliser en fin d’activités

FICHE OUTIL 6

Fait référence aux fiches outils en fin d’ouvrage : le chiffre indique le numéro de la fiche que tu dois ou peux utiliser.

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Expérience à réaliser en classe ou par ton professeur

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EXPÉRIENCE 1

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Rappel de la matière vue durant les années précédentes

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RAP

Tu remarqueras que plusieurs logos apparaissent au fil des pages.

ACCÈDE À TES VIDÉOS

Tu trouveras, enfin, des QR codes que tu peux scanner avec ton smartphone ou ta tablette, et qui te donneront accès à des vidéos ! Utilise pour cela l’application « Sésame » pour les scanner et pour les sauvegarder sur ton appareil mobile. 1. Télécharge l’application « Sésame » des Éditions Van In.

2. Scanne le QR code sur la page : tu auras directement accès à la vidéo !

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UAA 6

BIODIVERSITÉ ET ÉVOLUTION

THÈME

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UAA 9

THÈME

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UAA 8

VIVRE UNE SEXUALITÉ RESPONSABLE

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Sciences pour se qualifier + 3 © Éditions Van In, 2021

THÈME

UAA 10

LES ÊTRES VIVANTS ONT BESOIN D’ÉNERGIE POUR FONCTIONNER

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L’ATOME, CONSTITUANT ÉLÉMENTAIRE DE LA MATIÈRE

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THÈME

THÈME

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LA TERRE UNE PLANÈTE HABITÉE DANS L’UNIVERS

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THÈME

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UAA 6 – BIODIVERSITÉ ET ÉVOLUTION SAVOIRS • Définir les termes : écosystème, biotope, biocénose, facteurs biotique et abiotique, réseau trophique, coopération, compétition, prédation, symbiose, biodiversité, classement phylogénétique, fossile, réseau trophique, parasitisme, mutualisme, commensalisme • Citer les différentes relations alimentaires présentes dans les écosystèmes • Citer les différents arguments scientifiques en faveur de la théorie de l’évolution

• • • •

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Se situer dans le temps Mettre en relation des éléments pertinents Traiter et utiliser l’information Utiliser des langages différents Communiquer en utilisant le vocabulaire spécifique et le langage adéquat Analyser un document Répondre à des questions sur base d’un texte ou d’un document Compléter un texte lacunaire Réaliser des relevés de terrain Utiliser un microscope Récolter, décrire, observer et comparer les êtres vivants qui peuplent un écosystème Discerner relations intra- et interspécifiques Reconnaître et classer les différentes relations intra- et interspécifiques Décrire les facteurs abiotiques Symboliser les relations intra- et interspécifique Caractériser les relations alimentaires entre les êtres vivants Distinguer mutualisme, parasitisme et commensalisme Schématiser un réseau trophique Déterminer un régime alimentaire à partir des éléments qui le composent Expliquer en quoi la biodiversité d’un écosystème est le résultat de l’évolution Montrer qu’il existe différents types d’arguments scientifiques en faveur de l’évolution Développer et justifier des arguments scientifiques en faveur de l’évolution Classer les êtres vivants d’une collection donnée afin de montrer qu’ils ont un ancêtre commun Classer les organismes d’un échantillon donné sur la base de leurs caractères morphologiques partagés Représenter les relations de parenté au sein d’un échantillon sous forme d’un arbre phylogénétique Justifier un classement phylogénétique Réaliser des ensembles emboîtés représentant les liens de parenté qui découlent d’un arbre phylogénétique

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Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

SAVOIR-FAIRE

ATTITUDES • Respecter les consignes de sécurité des laboratoires • Respecter les milieux naturels visités • Utiliser de manière appropriée et en toute sécurité l’équipement mis à disposition

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SOMMAIRE UAA 6 BIODIVERSITÉ ET ÉVOLUTION .............................................................................................................................................................................................................................

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INTRODUCTION

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JE ME SITUE ....................................................................................................................................................................................................................................... 10

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ACTIVITÉS | PARTIE I ............................................................................................................................................................................................................ 11 11

Activité 1

Un toit pour nous, pour eux

Activité 2

Facteurs abiotiques

Activité 3

Facteurs biotiques ou relations entre les êtres vivants .............................. 17

Activité 4

Dis-moi ce que tu manges… ........................................................................................................................ 22

Activité 5

Un ancêtre commun ? La classification phylogénétique ...................... 25

Activité 6

Biodiversité

.............................................................................................................................

13

on

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.........................................................................................................................................................

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.....................................................................................................................................................................................

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À RETENIR | PARTIE I ....................................................................................................................................................................................................... 35 ACTIVITÉS | PARTIE II ...................................................................................................................................................................................................... 36 36

Activité 1

Une théorie, des arguments

Activité 2

Un argument paléontologique ............................................................................................................... 38

Activité 3

Un argument géomorphologique

Activité 4

Un argument anatomique ................................................................................................................................ 42

.......................................................................................................................

....................................................................................................

40

À RETENIR | PARTIE II ......................................................................................................................................................................................................44 APPLICATION GLOBALE

8

.........................................................................................................................................................................................

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LA TERRE

1

2

3

4

5

INTRODUCTION

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Mozambique

GRANDE COMORE

Mutsamudu

ANJOUAN

Madagascar

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MOHELI

MAYOTTE (FRANCE)

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Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Le cœlacanthe fait partie de ces êtres vivants très spéciaux et à plus d’un titre. Seules deux espèces vivent aujourd’hui, dont l’une au large de l’île de la Grande Comore, à ± 400 m de profondeur. Ce « poisson » fait une longueur de 1,80 m pour près de 80 kg mais surtout ses ancêtres, qui lui ressemblaient comme deux gouttes d’eau, sont apparus sur Terre bien avant le Jurassique, soit il y a près de 350 millions d’années ! Une autre particularité de cet animal est de posséder, en plus des organes attendus chez un « poisson », un poumon primitif et des rudiments de pattes. Comment expliquer ces faits ? Est-il le seul dans ce cas ? Tous les organismes vivants aujourd’hui ont-ils des ancêtres aussi anciens ? De OCÉAN INDIEN nouvelles espèces apparaissent-elles Moroni encore ?

1 Dans quel océan se situe l’archipel des Comores ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Entre quels pays se situe l’archipel des Comores ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 Quelles sont les conditions de vie particulières à la profondeur où vivent les cœlacanthes ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Quels organes possèdent les poissons pour respirer et se déplacer dans l’eau ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5 Quels organes supplémentaires possède ce poisson ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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IN

JE ME SITUE

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1 De combien de maillons se compose la chaîne alimentaire proposée dans la vidéo ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Quel est le régime alimentaire du faucon ? ................................................................................................................................................................

on

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3 Quel est le régime alimentaire de la chenille ? ................................................................................................................................................... 4 Quel(s) est (sont) l’(les) organisme(s) formant la catégorie des décomposeurs ?

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5 Quel(s) est (sont) l’(les) organisme(s) formant la catégorie des producteurs ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

6 Quel est le rôle des décomposeurs ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

7 Comment qualifie-t-on des organismes se nourrissant d’insectes (comme les chenilles) ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

8 Comment qualifie-t-on des organismes se nourrissant d’excréments ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

9 Certains des organismes présentés sont invisibles à l’œil nu. Quel appareil d’optique devra-t-on utiliser pour pouvoir les observer ? ................................................................................................................................................... 10


LA TERRE

ACTIVITÉS activité 1

1

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3

4

5

PARTIE I

UN TOIT POUR NOUS, POUR EUX

Étudier la nature ne demande pas nécessairement de voyager au bout du monde ni d’avoir de très grands moyens à disposition. L’observation de moins d’1 cm2 peut nous révéler des choses inattendues et nous faire découvrir des êtres vivants très curieux !

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Mousse de toit

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1 Quels êtres vivants regroupe-t-on dans le terme faune ?

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Quel terme général utilise-t-on pour parler des végétaux ?

EXPÉRIENCE

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Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

En l’absence de nettoyage, les toits peu pentus peuvent être progressivement colonisés par les mousses. Ces végétaux forment rapidement un tapis dans lequel une faune peut s’installer et se développer.

• Observe sur un toit, un muret, une boîte aux lettres, une façade… un petit amas de mousses. • Prélève l’un de ces amas sans abîmer son support ou les amas voisins. • Place cette mousse dans un récipient et fais-la tremper (sans la noyer) dans un fond d’eau pendant 1 heure. FICHE OUTIL 1

• Découpe un tout petit morceau de cette mousse et place-le entre une lame et une lamelle de microscope avec une goutte d’eau. • Réalise l’observation au microscope. FICHE OUTIL 3

Tu observes un écosystème, c’est-à-dire un ensemble constitué par une association d’êtres vivants, leur environnement et les relations qui s’y établissent. Mousse de toit 11


Rotifère

IN

Il existe quatre types d’organismes peuplant cet écosystème : • la mousse (végétal chlorophyllien) ; • les rotifères (qui se déplacent vite grâce aux cils autour de leur bouche) ; • les tardigrades (qui bougent lentement à cause de leurs 8 pattes griffues) ; • les nématodes (vers), rarement. Aide-toi des informations ci-dessous pour répondre aux questions.

Tardigrades

Vers nématodes

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• Les rotifères, dont la longueur n’excède que rarement 2 mm, possèdent deux modes d’alimentation : la capture d’autres animaux et la consommation de matières organiques mortes (saprophages). • Les tardigrades, parfois surnommés « oursons d’eau », sont des organismes transparents de moins de 1 mm de longueur. La majorité d’entre eux est végétarienne et suce le contenu des cellules végétales après les avoir perforées. On peut parfois observer par transparence, dans leur abdomen, la couleur verte de la nourriture ingérée. • Les nématodes sont de minuscules vers d’une longueur de quelques millimètres. Les nématodes du toit sont essentiellement végétariens ou consommateurs de matières organiques mortes (saprophages). En l’absence d’eau, ces animaux et ces végétaux possèdent la capacité d’entrer en vie ralentie pendant des mois, voire des années ! 1 À partir des observations microscopiques réalisées en classe, quels sont les organismes que tu as observés ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

On appelle habitat le milieu de vie d’un écosystème. 2 De quel habitat provient ton échantillon ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

On appelle biocénose les êtres vivants peuplant un écosystème. 3 Quels sont les organismes composant la biocénose de l’écosystème étudié ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

12


1

LA TERRE

2

3

4

5

4 Existe-t-il des relations entre ces êtres vivants et entre les êtres vivants et leur milieu ? Justifie. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

On appelle biotope l’ensemble des conditions physiques et chimiques d’un habitat. 5 Quelles sont les conditions qui pourraient faire varier l’habitat de ton écosystème ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

La …………………………...................……………………………… est l’ensemble des êtres vivants cohabitant dans un

X

Le …………………………...................……………………………… est l’ensemble des conditions physiques et chimiques d’un …………………………...................……………………………….

L’ensemble biocénose et biotope, ainsi que les relations qui peuvent s’établir

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X

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lieu de vie bien défini appelé …………………………...................……………………………….

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entre ces composants, forment un …………………………...................……………………………….

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Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

X

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VA À L’ESSENTIEL

activité 2

FACTEURS ABIOTIQUES

S’il fait chaud ou s’il fait froid, les conditions de vie sur le toit où tu as prélevé la mousse étudiée seront différentes. Ces modifications auront-elles un impact ? La température est-elle le seul facteur important ? Ce qui est vrai pour « la mousse de toit » est-il vrai pour les autres écosystèmes ? Déterminons, à partir d’exemples, quelques facteurs qui modifient les conditions de vie des êtres vivants. 1 Quel est le facteur favorisant la couleur bleue des hortensias ?

Hortensia bleu dans un sol acide Hortensia rose dans un sol neutre (non acide)

.............................................................................................................................................................................................................

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2 a. Quel est le facteur entraînant une modification de la couleur du pelage de l’hermine ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Hermine

Hermine

b. Quel est l’intérêt de ce changement de couleur ?

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3 Quel facteur principal influence la flore présentée ?

Edelweiss

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Oyat des dunes

4 Quel facteur différencie le mode de vie de ces « poissons » ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Truite de rivière 14

Carpe Koï d’étang


LA TERRE

1

2

3

4

5

5 Quel facteur principal influence la flore présentée ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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Cocotiers des zones intertropicales humides

6 Quels autres facteurs peuvent également influencer le développement et l’évolution d’un écosystème ?

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EXPÉRIENCE

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Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Hêtres communs européens

• Va sur le terrain où tu as prélevé ton échantillon de « mousse de toit » et fais quelques mesures : l’orientation, la température, la luminosité… ORIENTATION TEMPÉRATURE

LUMINOSITÉ

NÉBULOSITÉ

HUMIDITÉ

............................................

............................................

Tous ces facteurs physiques et chimiques sont regroupés dans les facteurs abiotiques. Ils sont très importants lorsque l’on veut faire des plantations dans un jardin ou lorsque l’on veut déterminer l’origine d’un vin, par exemple. 15


DOC +

L’art du vin Si de très nombreux pays sont connus pour leurs vins, la Belgique n’est pas en reste ! Pour preuve les dix vins belges récompensés au dernier Concours Mondial de Bruxelles en 2020. Le raisin est issu de la vigne, mais le « terroir » est la terre consacrée à cette production agricole. Le viticulteur sait que, pour choisir un terroir, il devra tenir compte de nombreux facteurs physico-chimiques comme le type de sol, la topographie, le climat, la latitude, la température, l’ensoleillement… mais aussi de la variété de la vigne ou du cépage qu’il plantera. En effet, des vins issus d’un même cépage peuvent être de qualités très différentes s’ils sont produits dans des terroirs différents.

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Depuis la plus haute Antiquité, les viticulteurs et les vignerons savent que la vigne donne le meilleur sur des sols pauvres. Il lui faut suffisamment d’eau au moment de la croissance, mais pas trop lors de la maturation. Il faut surtout éviter une stagnation de l’eau au niveau des racines. Dans un sol pauvre, la vigne est obligée de plonger ses racines très profondément dans le sol, ce qui a pour effet de régulariser l’apport en eau, mais aussi de favoriser des rendements limités qui évitent la dilution des colorants, des arômes et des constituants qui donnent le goût au vin.

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Il n’existe pas un terroir unique et idéal qui sera favorable à la vigne. Par exemple, en Bordelais, c’est un sol graveleux qui sera choisi ; alors qu’en Champagne, ce sera un sol crayeux ou, en Bourgogne, des cailloux sur un sol brun calcaire, etc. Les cépages choisis seront également différents. Les meilleurs terroirs se situent sur des pentes bien exposées : bon ensoleillement, drainage naturel du terrain, etc. Les vins de haute qualité sont généralement produits par des cépages arrivant à juste maturité sous le climat d’une région donnée. L’ensoleillement détermine la couleur du vin. Il faut beaucoup plus d’énergie pour assurer la synthèse des matières colorantes que pour fabriquer du sucre. C’est pourquoi, en Belgique, les viticulteurs choisissent principalement des cépages qui donnent des vins blancs. On trouve généralement les vignobles entre 30 et 50° de latitude dans l’hémisphère nord, car la vigne ne supporte pas les températures extrêmes. Les rameaux et les souches peuvent être détruits quand la température descend en dessous de –15 °C. Tout n’est pas facile dans la culture de la vigne, un coup de froid au printemps, un orage de grêle ou une pluie trop abondante en été peuvent détruire une récolte !

16


LA TERRE

1

2

3

4

5

VA À L’ESSENTIEL X

On appelle facteurs …………………………...................………….........…………………… l’ensemble des facteurs physiques et chimiques influençant la biocénose d’un écosystème.

APPLICATIONS 1 Pourquoi la mousse n’est-elle présente que sur une face du tronc d’arbre ? ..........................................................................................................................................................................................................................................

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..........................................................................................................................................................................................................................................

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2 Quelle orientation générale indique cette mousse en Europe ? ................................................................................................................................................................................................................................

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FACTEURS BIOTIQUES OU RELATIONS ENTRE LES ÊTRES VIVANTS

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activité 3

Tronc d’arbre

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Les êtres vivants peuplant un écosystème sont influencés par les facteurs abiotiques du milieu dans lequel ils vivent tout en établissant des relations entre eux. Ces rapports peuvent être l’indifférence, l’entraide ou se faire manger. Observe les photographies ci-dessous et lis les textes afin de répondre aux questions.

a.

b. L’anémone de mer protège le poisson-clown des prédateurs et, par ses mouvements, le poisson protège l’anémone de certains prédateurs.

La meute de loups est dirigée par un mâle dominant. Celui-ci est déterminé par une confrontation. Le vainqueur du combat sera le premier à se nourrir et pourra se reproduire.

17


c.

d. Le gui est une plante chlorophyllienne qui se développe sur le tronc des arbres comme ici, un chêne, et dont il se nourrit de la sève. Il est présent et vert toute l’année mais on peut facilement le voir durant l’hiver, lorsque les feuilles du chêne sont tombées.

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La fourmilière contient différentes catégories de fourmis : la reine, les ouvrières, les combattantes…

1 Classe les quatre photographies en :

Relations interspécifiques (entre individus d’espèces différentes)

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Relations intraspécifiques (entre individus de même espèce)

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Pour aller plus loin et distinguer les différentes relations qui s’établissent entre les êtres vivants, il faut se poser la question suivante : la relation est-elle favorable (+), défavorable (–) ou sans impact (0) pour chacun des « acteurs » ?

Abeilles et reine dans une ruche 18


LA TERRE EXEMPLES

2

3

4

5

SYMBOLISME DE LA RELATION

(+)/(+)

COMPÉTITION

Les cerfs mâles adultes vivent solitaires sauf au moment du rut, période de reproduction. Ils combattent entre eux. Seul le mâle vainqueur accompagnera la harde des femelles malgré la fatigue du combat.

(–)/(–)

COMPÉTITION

La moutarde blanche et le ray-grass (graminée des pelouses) sont deux plantes chlorophylliennes. Lorsqu’elles poussent sur un même terrain, elles entrent en compétition pour la lumière. Leur masse peut diminuer jusqu’à 50 % juste par la présence de l’autre espèce.

(–)/(–)

PRÉDATION

Les lionnes chassent afin de se nourrir et de nourrir leurs petits. Elles apprécient de nombreuses proies comme les zèbres ou les gazelles.

(+)/(–)

SYMBIOSE : MUTUALISME

Les fleurs produisent parfum et nectar qui attirent des insectes qui s’en nourrissent et au passage permettent la fécondation des plantes en butinant de fleur en fleur.

(+)/(+)

SYMBIOSE : PARASITISME

Le ver solitaire est un animal dont la larve se développe dans les muscles du porc ou du bœuf. Si elle est ingérée par l’Homme (viande crue ou mal cuite), elle se développera dans son intestin. Le ver se nourrira au détriment de son hôte.

(+)/(–)

SYMBIOSE : COMMENSALISME

Les balanes sont de petits crustacés marins qui se fixent sur tout support suffisamment rigide. On les retrouve ainsi sur des rochers, sur des coquilles de moules ou sur la peau des baleines.

(+)/(0)

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COOPÉRATION

Les abeilles mâles ou faux-bourdons ne servent qu’à la reproduction, la reine passera toute sa vie à pondre, les ouvrières nourrissent les larves, les gardiennes protègent la ruche…

Éd iti

RELATIONS INTERSPÉCIFIQUES

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

RELATIONS INTRASPÉCIFIQUES

TYPES DE RELATIONS

1

19


2 Pour chacune des photographies des pages 17 et 18, détermine le type de relation présentée et justifie ton choix. a. Anémone et poisson :

............................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Loups :

.......................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. Fourmis :

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

d. Gui et chêne :

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

3 Relis les descriptions des êtres vivants dans l’écosystème « Mousse de toit » et détermine les relations existant entre les individus des différentes espèces. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

X

Éd iti

VA À L’ESSENTIEL

On appelle facteurs …………………………...................………………………………, l’ensemble des relations influençant la biocénose d’un écosystème. Ces relations peuvent être …………………………...................…………………………….....................… si les individus sont de la même espèce ou …………………………...................………………………………............ si les individus sont d’espèces différentes.

X

Dans les relations intraspécifiques, on distinguera la …………………………...................…………………………..................…… où les individus participent à une œuvre commune et la …………………………...................…………………………..................…… où les individus sont en concurrence pour l’utilisation d’une ressource, la recherche de la nourriture ou l’appropriation d’un habitat.

X

Dans les relations interspécifiques, on parle également de …………………………...................……………………………… mais aussi de …………………………...................……………………………… où les organismes se nourrissent d’une proie et de …………………………...................……………………………… qui est une association à bénéfice plus ou moins réciproque.

20


LA TERRE

1

2

3

4

5

APPLICATION Complète le tableau suivant TYPES DE RELATIONS

EXEMPLES

………………………….........................………………………………

Une orchidée (ici de la vanille) se développe sur un tronc d’arbre qui ne souffre pas de sa présence.

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

SYMBOLISME DE LA RELATION

………………………….........................…..

IN

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

Le chat chasse le rongeur voire s’en nourrit.

VA N

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

on

………………………….........................………………………………

s

………………………….........................………………………………

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

………………………….........................………………………………

Bain de soleil des tortues de Floride. Les tortues se « disputent » une place au soleil.

………………………….........................…..

………………………….........................…..

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

………………………….........................………………………………

Les manchots luttent contre le froid en se blottissant les uns contre les autres. Au bout d’un certain temps, les animaux les plus exposés s’écartent et se retrouvent à l’abri des autres.

………………………….........................…..

Le crocodile du Nil voit sa mâchoire entièrement débarrassée des déchets, sangsues et autres parasites par un oiseau, le pluvian d’Égypte. Les œufs et les poussins de l’oiseau sont protégés par la simple présence du reptile.

………………………….........................…..

21


activité 4

DIS-MOI CE QUE TU MANGES…

Déterminons une autre façon de classer les êtres vivants dans leurs relations ; pour cela intéressons-nous à ce qu’ils mangent. Chacun représentera ainsi un maillon d’une chaîne alimentaire. Si l’on décrit l’écosystème « rivière », voici quelques-unes des relations que l’on peut observer. • Une série de plantes aquatiques et d’algues se développent dans la rivière et sur ses berges. • Ces végétaux chlorophylliens sont mangés par différents organismes comme les larves de phryganes et d’éphémères (insectes) ou comme les ancyles (mollusques). • Les planaires (vers plats) sont carnivores et se nourrissent de petits invertébrés. • Le vairon est un petit poisson omnivore de rivière. Il se nourrit aussi bien de végétaux que de petits mollusques, de larves d’insectes, de crustacés ou de vers. • La truite est un poisson carnivore dont l’alimentation se compose de vers, d’insectes et de petits poissons. • Le cincle plongeur est un oiseau vivant près des berges des rivières. Il se nourrit de gros invertébrés comme les larves de phryganes et d’éphémères, ainsi que de quelques mollusques, crustacés et petits poissons. • Les gammares sont de petits crustacés détritivores. La vase présente dans le lit de la rivière, comme dans les sols, contient de nombreuses bactéries capables de transformer tous les déchets, restes, excréments… animaux et végétaux morts en sels minéraux.

Éd iti

on

s

VA N

IN

Cincle plongeur

1 À partir de la description de l’écosystème rivière, établis au moins trois chaînes alimentaires différentes. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Par quels organismes commencent toutes les chaînes alimentaires ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Les végétaux chlorophylliens terrestres et aquatiques sont à la base de toutes les chaînes alimentaires. Ils sont capables de produire de la matière organique (sucre) à partir de matières minérales (dioxyde de carbone et eau). On parle à leur sujet de producteurs.

22


LA TERRE

1

2

3

4

5

3 Par quels organismes finissent toutes les chaînes alimentaires ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

On appelle décomposeurs tous les êtres vivants capables de transformer la matière organique morte en matières minérales. 4 Comment nommera-t-on les organismes se nourrissant des producteurs et/ou se mangeant entre eux ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN VA N s on Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

5 Représente deux des chaînes alimentaires citées plus haut en utilisant des flèches  signifiant « est mangé par ».

Cet enchevêtrement de flèches représente un réseau trophique, c’est-à-dire un ensemble de chaînes alimentaires reliées entre elles au sein d’un écosystème. 6 Souligne, dans le réseau trophique, en vert les producteurs, en rouge les consommateurs et en bleu les décomposeurs

23


7 Reprends la description de l’écosystème « Mousse de toit » de l’activité 1. a. Quel est le producteur de cet écosystème ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Quels sont les consommateurs de cet écosystème et quels sont leurs régimes alimentaires ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

X

Éd iti

VA À L’ESSENTIEL

on

s

VA N

IN

c. Représente le réseau trophique de cet écosystème.

Les espèces vivant dans un écosystème peuvent être classées en …………………………...................................………………………………, végétaux chlorophylliens à la base de toute chaîne alimentaire, en …………………………...................................…......……....……………………… et en …………………………...................................……………..........…………………. Un réseau trophique est un ensemble de chaînes alimentaires reliées entre elles au sein d’un écosystème.

24


LA TERRE

1

2

3

4

5

APPLICATION Relie les régimes alimentaires aux noms qui leurs correspondent.

• • • • • • • • • • • • • • • •

Insectivore Granivore Omnivore Coprophage Oophage Hématophage Nectarivore Nécrophage Xylophage Planctophage Mycophage Piscivore Carnivore Détritivore Herbivore Saprophage

IN VA N

• • • • • • • • • • • • • • • •

UN ANCÊTRE COMMUN ? LA CLASSIFICATION PHYLOGÉNÉTIQUE

Éd iti

activité 5

on

s

Poisson Nectar Sang Viande Graine Œuf Bois Herbe Insecte Déchet Excrément Cadavre Plancton De tout Champignon Matière organique morte

Essayons, au travers d’une méthode, de déterminer « qui est le plus proche parent de qui ». Les fossiles, comme celui du cœlacanthe en début de thème, constituent des traces du passé. Il s’agit de restes (os, dents, œufs…) ou de moulages d’êtres vivants morts depuis des millions d’années et transformés en roche. Depuis l’école primaire, tu as appris à observer les plantes et les animaux mais également à les trier. Il s’agissait de distinguer la présence ou l’absence de tel ou tel caractère (des poils, des plumes, des feuilles, des aiguilles…) pour déterminer l’appartenance à un groupe animal ou végétal ou leur nom. La nouvelle classification en biologie met en évidence les ressemblances qu’il peut exister entre l’origine d’organes de certains êtres vivants. On parle d’homologie. Observe le membre supérieur de l’oiseau, de l’Homme et de la grenouille.

25


1 Quels sont les points communs anatomiques de ces trois membres ? Membres antérieurs de l’oiseau, de l’Homme et de la grenouille AMPHIBIEN grenouille

ceinture scapulaire

OISEAU pigeon

humérus radius

IN

cubitus métacarpes et carpes

VA N

phalanges des doigts

Éd iti

on

s

MAMMIFÈRE homme

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 La fonction de ces membres est-elle la même ? Cite-les. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

On peut remarquer que ces trois membres ne sont pas identiques, ne fonctionnent pas de la même manière, mais que leur plan d’organisation est le même (ceinture scapulaire, humérus, radius, cubitus). On parle d’anatomie comparée. Il s’agit de partir de l’idée qu’un même caractère observé chez deux individus d’espèces différentes a probablement été hérité d’un ancêtre commun sans que la fonction ne soit pour autant la même. Ce concept est tout à fait envisageable puisque tous les êtres vivants sont composés de cellules, ont besoin d’énergie... 26


LA TERRE

1

2

3

4

5

3 Compare les trois éléments permettant la natation dans les exemples proposés. Quels sont ceux les plus proches au niveau morphologique ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Nageoires de dauphin, nageoires de requin et bras humain

IN

on

s

VA N

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

4 Compare maintenant ces mêmes éléments au niveau anatomique. Quels sont les éléments les plus proches ?

Bras humain, nageoires de dauphin et nageoires de requin

Il ne faut pas confondre l’homologie et l’analogie. Il s’agit, dans ce second cas, d’organes ayant la même fonction mais dont l’origine et l’anatomie sont différentes. Les scientifiques ont émis l’hypothèse qu’à des ressemblances anatomiques correspondent sans doute un ancêtre commun. Ils établissent ensuite un arbre phylogénétique, c’est-àdire l’arbre qui retrace la genèse (l’origine, la filiation) des espèces. Pour déterminer « qui est le plus proche parent de qui », on étudie les innovations évolutives, c’est-à-dire l’apparition ou la disparition de différents caractères au cours du temps. Établissons un tableau appelé « matrice des états de caractères » dans lequel nous noterons : • 0 (zéro) si le caractère est à l’état ancestral ; • 1 si le caractère est à l’état dérivé. C’est en étudiant les fossiles et en comparant leurs âges que les scientifiques déterminent les caractères qui sont à l’état ancestral ou dérivé.

27


5 Lis les cinq descriptions proposées et réponds aux questions suivantes.

IN

Le ginkgo biloba, ou « arbre aux 40 écus », est un arbre à feuilles caduques d’origine chinoise présent en Belgique comme ornement. Il peut atteindre 30 m de haut et voit ses feuilles changer de couleur, du vert au jaune doré, en automne. Les ovules du ginkgo sont nus, avec graine mais sans fruit. Ils germeront dès fécondation.

Éd iti

on

s

VA N

Les mousses sont des végétaux très simples, formés de petites tiges feuillées, ne possédant pas de système racinaire ni de vaisseaux pour transporter la sève. Seul existe un rhizoïde qui permet à la plante de se maintenir dans son substrat et d’absorber de l’eau. La reproduction se fait par spores.

Les fougères, très nombreuses dans les sous-bois, sont des plantes possédant feuilles, tige et racines. Ces dernières sont reliées à la tige par un rhizome souterrain. La reproduction sexuée se fait grâce à des spores. Un système conducteur transporte les sèves brute et élaborée.

Le pommier, arbre à feuilles caduques d’origine asiatique, est très présent chez nous. Il existe plus de 20 000 variétés différentes, à des fins ornementales ou pour la production des fruits.

28


LA TERRE

1

2

3

4

5

CARACTÈRE 1

VA N

État ancestral : absence de tige  État dérivé : présence de tige Innovation évolutive : APPARITION DE LA TIGE CARACTÈRE 2

CARACTÈRE 3

on

s

État ancestral : absence de feuille  État dérivé : présence de feuille Innovation évolutive : APPARITION DE LA FEUILLE

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Voici les caractères étudiés et leurs états.

IN

Les spirogyres sont des algues vertes filamenteuses. Elles ne possèdent ni tige, ni feuille, ni racine. Chaque cellule contient un chloroplaste enroulé comme une hélice. La reproduction se fait par conjugaison, c’està-dire la fusion de deux cellules.

État ancestral : absence de racine  État dérivé : présence de racine Innovation évolutive : APPARITION DE LA RACINE CARACTÈRE 4 État ancestral : absence des vaisseaux  État dérivé : présence des vaisseaux Innovation évolutive : APPARITION DES VAISSEAUX CARACTÈRE 5 État ancestral : absence de la graine  État dérivé : présence de la graine Innovation évolutive : APPARITION DE LA GRAINE CARACTÈRE 6 État ancestral : absence de fruit  État dérivé : présence de fruit Innovation évolutive : APPARITION DU FRUIT

29


a. Complète la matrice des états de caractères, en respectant la codification suivante : (0) si le caractère est resté à l’état ancestral et (1) si le caractère est à l’état dérivé. SPIROGYRE

GINKGO

MOUSSE

FOUGÈRE

POMMIER

Tige Feuille Racine Vaisseaux Graine Fruit

IN

b. Complète le tableau des caractères en comparant le nombre de caractères dérivés communs entre eux. GINKGO (G)

Spirogyre

Pommier

on

Fougère

POMMIER (P)

Éd iti

Mousse

FOUGÈRE (F)

s

Ginkgo

MOUSSE (M)

VA N

SPIROGYRE (S)

Un arbre phylogénétique, ou arbre de parenté, est une représentation des liens hypothétiques entre des espèces, qui tente de répondre à la question : « Qui est le plus proche parent de qui ? » Pour compléter l’arbre phylogénétique, on considère que les individus ayant le plus d’états de caractères en commun, possèdent un ancêtre commun le plus proche dans le temps. L’organisme possédant le plus d’états de caractères dérivés est placé à droite, ici. Chaque nœud (point vert) représente l’ancêtre commun des branches qui en découlent, caractérisé par une ou plusieurs innovations évolutives. Les branches représentent les liens évolutifs qui aboutissent aux espèces étudiées.

30


LA TERRE

1

2

3

4

5

c. Complète l’arbre phylogénétique à partir de la matrice des caractères. Place sur les branches adéquates de l’arbre, les innovations évolutives apparues au cours du temps. temps actuellement

ancêtre 1 ancêtre 2

VA N s

on

REMARQUES 1. Les triangles colorés comprenant l’ancêtre et la totalité de ses descendants sont appelés groupes. 2. Si une espèce a disparu, ne pas tracer « sa » branche jusqu’en haut puisqu’elle n’existe plus actuellement. 3. Toutes les espèces présentes aujourd’hui sur la Terre sont « aussi évoluées » les unes que les autres, mais elles ne portent pas toutes les mêmes innovations évolutives.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

ancêtre 4

IN

ancêtre 3

VA À L’ESSENTIEL X

La classification phylogénétique tend à classer les êtres vivants en fonction des …………………………...................................…......……....……………………….

X

La parenté entre deux espèces sera d’autant plus …………………………...................................…......……....……………………… qu’ils partageront un grand nombre d’états de caractères dérivés.

31


APPLICATIONS Voici des informations correspondant aux organismes vivants dans l’écosystème « mousse de toit » (Activité 1). Voici la matrice des états de caractères respectant la codification décrite ci-dessus soit (0) si le caractère est resté à l’état ancestral et (1) si le caractère est à l’état dérivé. NÉMATODE (N) TARDIGRADE (T)

ROTIFÈRE (R)

1

1

1

Présence d’une cuticule

1

1

0

Absence de cils locomoteurs au niveau des cellules de l’épiderme

1

1

0

Présence d’un cerveau complexe

0

1

0

IN

Présence d’un système nerveux

VA N

1 Relève, à partir du tableau, les innovations évolutives apparues

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Construis une matrice des caractères pour les espèces présentées.

32


LA TERRE

1

2

3

4

5

BIODIVERSITÉ

VA N

Voyons si la biodiversité d’un écosystème peut être le résultat de l’évolution. Lis le texte ci-dessous et réponds aux questions.

on

s

S’il est vrai que certaines espèces animales et végétales disparaissent au cours des temps comme les dinosaures, des espèces nouvelles apparaissent aussi. Ainsi, un exemple retient l’attention des chercheurs depuis quelques années, celui du métro de Londres. Depuis 1863, date de sa construction, on a vu apparaître, avec les conditions favorables créées par l’isolement des lignes, de nouvelles espèces de moustiques. À l’origine, il existait à Londres un seul type de moustiques qui se nourrissaient du sang des oiseaux et vivaient en surface : le Culex pipiens. Avec la création du métro, une partie de la population s’est introduite dans les galeries où il fait chaud et humide mais qui sont dépourvues d’oiseaux.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

activité 6

IN

3 Construis l’arbre phylogénétique des organismes présentés.

Ces moustiques souterrains ont commencé progressivement à se nourrir de sang de mammifères (Homme, rats, souris…). Des spécialistes ont procédé à de profondes analyses et ont constaté une modification génétique chez ces moustiques qui finalement ne remontaient plus à la surface. Il existe donc une différence considérable entre les moustiques de surface et les moustiques souterrains, mais également de légères différences entre les moustiques de trois lignes du métro. Les croisements de toutes ces espèces ont été infructueux et les chercheurs ont donc conclu à l’apparition d’une nouvelle sous-espèce appelée Culex pipiens molestus.

Moustique du métro de Londres

33


1 Quel est l’intérêt, pour les moustiques, de vivre dans les galeries du métro de Londres ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Pourquoi les individus de la nouvelle sous-espèce ont-ils évolué ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 Quelle technique les chercheurs utilisent-ils pour comparer les différentes sousespèces ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Comment peut-on vérifier finalement qu’il s’agit bien de sous-espèces différentes ?

VA N

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

X

on

VA À L’ESSENTIEL

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

La biodiversité qui nous entoure est liée à la diversité des milieux, la diversité

Éd iti

des conditions de vie et la capacité des espèces à …………………………...................................…......……....……………………… au cours du temps. Lorsqu’une nouvelle espèce apparaît, elle ne possède plus exactement le même …………………………...................................…...... ………………………….....................................……… que l’espèce dont elle est issue et n’est plus capable de se …………………………...................................…......……....……………………… avec elle.

34


LA TERRE

2

3

4

5

PARTIE I

La biocénose est l’ensemble des êtres vivants cohabitant dans un lieu de vie bien défini appelé habitat. Le biotope est l’ensemble des conditions physiques et chimiques d’un habitat.

X

L’ensemble biocénose et biotope, ainsi que les relations qui peuvent s’établir entre ces composants, forment un écosystème.

X

On appelle facteurs abiotiques, l’ensemble des facteurs physiques et chimiques influençant la biocénose d’un écosystème.

X

On appelle facteurs biotiques, l’ensemble des relations influençant la biocénose d’un écosystème. Ces relations peuvent être intraspécifiques si les individus sont de la même espèce ou interspécifiques si les individus sont d’espèces différentes.

X

Dans les relations intraspécifiques, on distinguera la coopération où les individus participent à une œuvre commune et la compétition où les individus sont en concurrence pour l’utilisation d’une ressource, la recherche de la nourriture ou l’appropriation d’un habitat.

X

Dans les relations interspécifiques, on parle également de compétition mais aussi de prédation, où les organismes se nourrissent d’une proie, et de symbiose qui est une association à bénéfice plus ou moins réciproque.

X

Les espèces vivant dans un écosystème peuvent être classées en producteurs, végétaux chlorophylliens, à la base de toute chaîne alimentaire, en consommateurs et en décomposeurs. Un réseau trophique est un ensemble de chaînes alimentaires reliées entre elles au sein d’un écosystème.

X

La classification phylogénétique tend à classer les êtres vivants en fonction des homologies. La parenté entre deux espèces sera d’autant plus grande qu’elles partageront un grand nombre d’états de caractères dérivés.

X

La biodiversité qui nous entoure est liée à la diversité des milieux, la diversité des conditions de vie et la capacité des espèces à s’adapter au cours du temps. Lorsque qu’une nouvelle espèce apparaît, elle ne possède plus exactement le même matériel génétique que l’espèce dont elle est issue et n’est plus capable de se reproduire avec elle.

on

s

VA N

IN

X

Éd iti

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À RETENIR

1

35


ACTIVITÉS

PARTIE II

Voyons quels sont les arguments scientifiques prouvant l’évolution des êtres vivants.

activité 1

UNE THÉORIE, DES ARGUMENTS

« Saviez-vous que la vie est apparue sur Terre un dimanche, le 29 octobre de l’an 4004 avant Jésus-Christ, à 9 heures du matin ? » C’est en tout cas ce que pensaient certains membres du clergé anglican comme James Usher en 1654. Il fondait cette affirmation sur l’étude approfondie de la Bible.

Dents de requin

Oursin

Éd iti

Trilobite

on

s

VA N

IN

Il faudra attendre de grandes avancées technologiques et découvertes pour fournir des théories sur l’âge de la Terre ou l’apparition de la vie !

1 Cite quelques exemples de fossiles. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 De quelle matière se compose un fossile ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Certains animaux, comme des mammouths, ont été retrouvés entiers dans de la glace.

36


1

LA TERRE

2

3

4

5

3 Quelle méthode permet de dater un fossile ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Le 14C, radioactif, se désintègre à une vitesse connue. Les paléontologues peuvent déterminer l’Âge d’un fossile en mesurant la quantité de carbone 14 qu’il contient.

C-12 stable Un échantillon du fossile est calciné et transformé en dioxyde de carbone.

VA N

IN

C-14 instable

azote

Le 14C se désintègre en 14N en émettant un électron.

électron

Un dispositif enregistre le nombre d’électrons émis.

s

Tout organisme vivant absorbe du 14C au cours de sa vie.

Courbe de la désintégration du carbone 14

on

Proportion d’atomes de carbone 14 restants par rapport au nombre d’atomes de départ

1,0 0,9 0,8 0,7

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

fossile

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Temps écoulé (années) Demi-vie du carbone 14 5730 années

Archéoptéryx 37


activité 2

UN ARGUMENT PALÉONTOLOGIQUE

Quelles informations apporte l’étude des fossiles ? Ces derniers sont-ils le témoignage d’une évolution ? Et l’évolution est-elle l’explication de la biodiversité ? Existe-t-il plusieurs arguments allant dans le sens de l’évolution ? 1 Comment se nomme la science qui étudie les fossiles et les modes de fossilisation ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Recherche la définition de fossilisation. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

on

s

3 Après avoir observé les schémas suivants, décris les étapes de la fossilisation.

Étapes de fossilisation d’un cœlacanthe

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

38


1

LA TERRE

2

3

4

5

4 Combien de temps, à ton avis, faut-il pour qu’un fossile se forme ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

–130

Permien

–245 –290

Carbonifère –400 –420

Ordovicien –500

Cambrien

–530

Euthériens

Marsupiaux

Monotrèmes

Oiseaux

Crocodiles

Lézards serpents

Dinosaures

on

Silurien

s

–360

Dévonien

Tortues

VA N

–205

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Jurassique Trias

Salamandres Grenouilles

IN

Crétacé

Tritons

–65

Apodes

–24

Paléogène

0

Mammifères Cœlacanthe

Actuel Néogène

Esturgeons, Spatules Polyptère, poisson-roseau Lepisosteus, Amia 20.000 espèces de poissons

(Ma)

Chimères

TEMPS

Lamproies

PÉRIODES

Requins et raies

5 À partir du document ci-dessous, réponds aux questions suivantes.

Chronologie d’apparition sur Terre de quelques espèces

a. Les différentes espèces citées sont-elles toutes apparues à la même période ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Des individus de toutes les espèces apparues aux cours des temps vivent-elles encore aujourd’hui ? Donne un exemple. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. Comment a évolué le nombre d’espèces entre le Dévonien et le Néogène ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

d. Tous les êtres ayant vécu sur Terre au cours des temps sont-ils connus ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

39


VA À L’ESSENTIEL X

La …………………………...................................…......……....……………………… est la science qui étudie les ………………...........................…......……....………………………. Ces derniers apportent, grâce aux méthodes de datation par la ………………………............…......……....………………………, un témoignage sur la chronologie dans l’apparition et/ou la disparition des espèces, mais aussi la diversification des …………………………...................................…......……....……………………… au cours des temps.

activité 3

UN ARGUMENT GÉOMORPHOLOGIQUE

IN

Voyons en quoi la position des continents au cours du temps permet d’expliquer la présence d’espèces proches sur différents continents.

VA N

1 À partir des documents ci-dessous, réponds aux questions suivantes. PERMIEN 225 Ma

TRIAS 200 Ma

E

L A U LRAAUS RI A A S I A

s Équateur

Mer de Mer de Thétys Thétys

GO

ND

Position des continents au cours des temps géologiques (Ma : millions d’années) ÉquateurÉquateur

GO W

AN

ND A

W

AN

A

CRÉTACÉ 65 Ma

ÉquateurÉquateur

QUATERNAIRE

40

Équateur

ÉquateurÉquateur

on Éd iti

JURASSIQUE 135 Ma

ÉquateurÉquateur

L A U R A S I A

G

Équateur

P A

G

N

E

E

P A

N P A

ÉquateurÉquateur

E

N

E

G

E

Équateur

Équateur

Mer de Thétys

GO

ND

W

AN

A


LA TERRE

1

2

3

4

5

a. Comment appelle-t-on le processus qui explique le déplacement des continents au cours des temps ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Quel indice avaient les géographes du déplacement des continents. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

2 Observe le document ci-dessous et réponds aux questions suivantes.

VA N

INDE

ANTARCTIQUE

on

s

AMÉRIQUE DU SUD

AUSTRALIE

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

AFRIQUE

MESOSAURUS

Zone de présence des fossiles de Mesosaurus (reptile aquatique d’eau douce vivant il y a 270 Ma)

a. Quelle découverte a convaincu les scientifiques du déplacement des continents ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Ce mécanisme de déplacement est aujourd’hui mesurable. Quelle méthode utilise-t-on ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

41


c. Quel impact ce déplacement des continents a-t-il eu sur les êtres vivants ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA À L’ESSENTIEL X

La présence de …………………………...................................…......……....……………………… communs sur deux continents et la télémétrie prouvent la …………………………...................................…......……....……………………… des continents. Ces mouvements, au cours du temps, ont participé à l’…………………………...................................…......……....………………………

UN ARGUMENT ANATOMIQUE

s

activité 4

liées à la localisation et au climat des lieux occupés.

VA N

………….......................................……

IN

des espèces vivantes qui ont dû s’adapter à de nouvelles …………………………...................................…......……....………

on

Reprenons l’argument développé plus tôt dans cette UAA.

Éd iti

Observe le document ci-dessous.

1 De quels éléments osseux sont composés les membres antérieurs de tous ces vertébrés ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 À quoi sont dues les différences qui existent entre ces membres antérieurs ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 À quoi est due la ressemblance entre ces membres ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Comment nomme-t-on la branche de l’anatomie qui étudie ces ressemblances ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

42


LA TERRE

1

2

3

4

5

OISEAU pigeon

REPTILE tortue

IN

MAMMIFÈRE chauve-souris

VA N

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

AMPHIBIEN grenouille

Éd iti

on

s

MAMMIFÈRE homme

POISSON (crossoptérygien, fossile) eusthenopteron

ceinture scapulaire humérus radius cubitus métacarpes et carpes phalanges des doigts Membres antérieurs de vertébrés

VA À L’ESSENTIEL X

Les organes (structures) homologues sont un témoignage important de l’…………………………...................................…......……....……………………… qui démontre que de simples modifications dans les proportions ou le positionnement des composants des organes suffisent à en changer la fonction.

43


PARTIE II

44

VA N

IN

À RETENIR

La paléontologie est la science qui étudie les fossiles. Ces derniers apportent, grâce aux méthodes de datation par la radioactivité, un témoignage sur la chronologie dans l’apparition et/ou la disparition des espèces, mais aussi la diversification des espèces au cours des temps.

X

La présence de fossiles communs sur deux continents et la télémétrie prouvent la dérive des continents. Ces mouvements, au cours du temps, ont participé à l’évolution des espèces vivantes qui ont dû s’adapter à de nouvelles conditions de vie liées à la localisation et au climat des lieux occupés.

X

Les organes homologues sont un témoignage important de l’évolution qui démontre que de simples modifications dans les proportions ou le positionnement des composants des organes suffisent à en changer la fonction.

Éd iti

on

s

X


LA TERRE

1

2

3

4

5

APPLICATION GLOBALE Réalise les mots croisés ci-dessous. 1 2

3 4

IN

5

VA N

7

8

9

on

10

s

3

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

6

HORIZONTAL 2. Ensemble des conditions physiques et chimiques d’un habitat. 4. Organes ayant la même fonction mais dont l’origine et l’anatomie sont différentes. 5. Organes dont le plan d’organisation est le même mais dont les fonctions sont différentes. 7. Relation interspécifique où l’un des organismes vit au dépens de l’autre. 9. Science qui a pour objet l’étude de la forme et de la structure des êtres vivants. 10. Facteurs représentant l’ensemble des relations entre les êtres vivants d’un écosystème.

VERTICAL 1. Ensemble des êtres vivants cohabitants dans un écosystème. 3. Science qui étudie les fossiles. 6. Relation interspécifique où l’un des organismes se nourrit de l’autre. 8. Reste ou empreinte d’un être vivant, généralement minéralisé, conservé dans une roche sédimentaire.

45


LA LUMIÈRE ET LE SON

NOUS PERMETTENT D’OBSERVER ET DE COMMUNIQUER

IN

2

Éd iti

on

s

VA N

THÈME

46


UAA 7 – LES LENTILLES NOUS AIDENT À OBSERVER

SAVOIRS • Définir les termes suivants : lentilles, convergence et divergence • Citer les constituants principaux de l’œil : paupière, cristallin, pupille et rétine • Citer quelques défauts de l’œil : myopie et hypermétropie

IN

on

s

VA N

• Mettre en relation des éléments pertinents • Traiter et utiliser l’information • Communiquer en utilisant le vocabulaire spécifique et le langage adéquat • Suivre un mode opératoire • Schématiser un dispositif expérimental • Comparer et trier les lentilles • Différencier l’effet d’une lentille convergente de celui d’une lentille divergente • Identifier et décrire le rôle des différentes parties de l’œil dans le mécanisme de vision • Extraire d’un document les informations montrant des applications des lentilles dans la vie courante • Justifier l’usage de différentes lentilles • Utiliser un dispositif expérimental pour modéliser la correction d’un défaut de l’œil

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

SAVOIR-FAIRE

ATTITUDES • Adopter une attitude préventive pour protéger et préserver la vision • Respecter les consignes de sécurité des laboratoires • Utiliser de manière appropriée et en toute sécurité l’équipement mis à disposition

47


SOMMAIRE UAA 7 LES LENTILLES NOUS AIDENT À OBSERVER .......................................................................................................................................................................................................................

IN

INTRODUCTION

49

JE ME SITUE ..................................................................................................................................................................................................................................... 50 ..............................................................................................................................................................................................................................................

VA N

ACTIVITÉS

51

Comparaison et tri de lentilles optiques

.............................................................................

Activité 2

Déviation de la lumière par des lentilles

..........................................................................

Activité 3

Usage des lentilles ........................................................................................................................................................ 62

Activité 4

Fonctionnement de l’œil

Activité 5

Défauts de l’œil et leur correction ................................................................................................. 68

Activité 6

Attitudes préventives pour protéger la vision

s

Activité 1

on

...................................................................................................................................

53

64

........................................................

73

...........................................................................................................................................................................................................................................

78

Éd iti

À RETENIR

48

51


LA LUMIÈRE ET LE SON

1

2

3

4

5

INTRODUCTION Les premiers verres avec au moins une face courbe ont été découverts au xixe siècle à Ninive (Irak) dans des couches géologiques datant de 4000 ans. La première utilisation certaine d’une lentille date de la Grèce antique. Le poète comique grec Aristophane (–446 à –386) évoque dans sa pièce Les Nuées, écrite en 423 avant J.-C., un verre à feu (verre à face courbe focalisant les rayons solaires).

IN VA N

…………………………................………………………………

…………………………................………………………………

…………………………................………………………………

on

s

…………………………................………………………………

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

1 Indique le nom des différents appareils d’optique.

…………………………................………………………………

…………………………................………………………………

…………………………................………………………………

…………………………................………………………………

2 Quel est le point commun entre tous ces appareils d’optique ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 En quelle(s) matière(s) sont-elles fabriquées ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Recherche dans un dictionnaire ou sur Internet la définition du mot « lentille ». ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

49


JE ME SITUE 1 Cite deux types de sources lumineuses. Donne un exemple pour chacune. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Quelle est la condition de visibilité d’un objet ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 Comment se propage la lumière ?

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

4 Détermine le type d’objet (transparent, translucide, opaque) dans les exemples suivants. …………………………................……….......................………………………

…………………………................……….......................………………………

La porte du micro-ondes Les vitres d’une fenêtre Une carafe à vin

Du papier aluminium Une gomme Une boîte de mouchoirs

Du papier calque La porte de douche

s

…………………………................……….......................………………………

on

5 Cite un phénomène de la vie où tu peux observer que la lumière blanche est composée de différentes couleurs.

Éd iti

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

6 Cite les couleurs primaires de la lumière blanche. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

7 Quelle partie de l’œil reçoit l’image ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

8 Comment se nomment les cellules de l’œil sensibles à la lumière ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

9 Quels défauts de l’œil connais-tu ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

50


LA LUMIÈRE ET LE SON

1

2

3

4

5

ACTIVITÉS activité 1

COMPARAISON ET TRI DE LENTILLES OPTIQUES

Voyons quels critères peuvent être utilisés afin de trier les lentilles. Observe une série de lentilles. 1 Compare l’épaisseur du bord et du centre de chaque lentille ; ensuite, trie-les en deux catégories. ...........................................................................................................................................................................

VA N

...........................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................................

on

s

2 DE PRÈS – Place une lentille de chaque sorte devant la couverture de ton livre-cahier. Que constates-tu ?

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

...........................................................................................................................................................................

IN

...........................................................................................................................................................................

Lentille à bord mince

Lentille à bord épais

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

51


IN

3 DE LOIN – Regarde un paysage situé au loin avec les deux sortes de lentilles. Que constates-tu ?

Lentille à bord épais

VA N

Lentille à bord mince

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA À L’ESSENTIEL X

Une lentille optique est un milieu …………………………...................................…......……....……………………… lisse dont au moins une des faces est …………………………...................................…......……....……………………….

Caractéristiques de l’image d’un objet proche de la lentille Caractéristiques de l’image d’un objet situé au loin

52

LENTILLES À BORD MINCE

LENTILLES À BORD ÉPAIS

........................................................................................................

........................................................................................................

........................................................................................................

........................................................................................................

........................................................................................................

........................................................................................................

........................................................................................................

........................................................................................................


1

LA LUMIÈRE ET LE SON

activité 2

2

3

4

5

DÉVIATION DE LA LUMIÈRE PAR DES LENTILLES

Voyons si la lumière se propage de la même façon dans tous les milieux transparents. 1 Cours-tu aussi vite dans l’eau que dans l’air ? Pourquoi ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

RAP

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

L PE

2 Quelle est la vitesse de la lumière dans le vide ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

3 Selon toi, la vitesse de la lumière est-elle la même dans tous les milieux transparents ? Justifie.

VA N

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

MILIEU

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VITESSE DE LA LUMIÈRE (M/S)

Vide

299 792 000

Air

299 702 000

Eau

225 000 000

Verre

167 000 000

Diamant

124 000 000

En passant d’un milieu transparent dans un autre, la lumière change généralement de direction : cela est dû à la variation de sa vitesse. C’est pourquoi le manche de l’aspirateur nous semble coudé. Le passage de la lumière d’un milieu transparent dans un autre en changeant de direction s’appelle la réfraction. La surface de séparation de deux milieux transparents s’appelle un dioptre.

53


4 Fais passer les rayons lumineux parallèles au travers d’une lentille à bord mince. Que constates-tu ? .......................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

Les lentilles à bord mince sont appelées lentilles convergentes.

VA N

IN

Le point situé sur l’axe d’une lentille convergente où se concentrent les rayons lumineux issus d’une source lointaine est appelé foyer (F). Les rayons qui arrivent sur la lentille sont appelés rayons incidents, ceux qui en ressortent rayons réfractés.

Éd iti

on

s

La représentation normalisée d’une lentille convergente est :

5 Que signifie le verbe « converger » ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

6 Pose une loupe sur une feuille de papier et place l’ensemble face au soleil ; ensuite, éloigne la loupe du papier.

a. Qu’observes-tu ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

54


LA LUMIÈRE ET LE SON

1

2

3

4

5

b. Comment évolue la tache lumineuse à mesure qu’on éloigne la loupe de la feuille ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. Garde la position où la tache lumineuse est la plus petite possible. Que constates-tu après quelques instants ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

d. Pourquoi le papier s’enflamme-t-il ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

e. Comment appelle-t-on ce point ?

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

g. Combien y a-t-il de foyers à une lentille ?

on

Ces foyers sont notés F et F’.

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

La droite joignant le centre de la lentille au foyer est appelée axe optique. Le centre de la lentille (O) est aussi appelé centre optique. La distance entre le centre de la lentille et le foyer est appelé distance focale (f).

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

f. Retourne la loupe et recommence l’expérience. Que constates-tu ?

F

f

O

F'

axe optique

f

7 Certains rayons ne subissent aucune déviation. Quelle est leur particularité ? ........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

55


8 Complète les phrases suivantes. • Tout rayon incident passant par le …………………………...................................…......……....……………………… ne subit aucune déviation. • Tout rayon incident parallèle à l’axe optique se réfracte en passant par le ………………………….......................... .........…......……....…………….......…………

.

• Tout rayon incident passant par le foyer objet F se réfracte …………………………...................................…......……....……………………… à l’axe optique. Ce sont les rayons particuliers des lentilles convergentes. Tu noteras sur les schémas : RI = rayon incident ; RR = rayon réfracté ; F et F’ = foyers ; O = centre optique.

O

F'

on

s

F

VA N

IN

9 Représente ces rayons particuliers sur le schéma suivant.

Éd iti

10 Place une bougie loin de la lentille (au-delà d’une double distance focale), prends

un écran et essaie de capter l’image sur un écran. Que constates-tu ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Seule une image réelle peut être captée sur un écran. Par contre, l’image est virtuelle lorsqu’elle ne peut pas être captée sur un écran (ex. : ton image dans un miroir).

56


LA LUMIÈRE ET LE SON

1

2

3

4

5

11 a. Construis l’image de l’objet AB situé au-delà d’une double distance focale par

une lentille convergente comme dans l’expérience précédente. Utilise les rayons particuliers des lentilles convergentes.

A

F

O

F'

IN

B

VA N

b. Caractérise l’image.

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

12 Construis l’image d’un objet AB situé entre le foyer et le centre optique donc proche

de la lentille. Utilise les rayons particuliers des lentilles convergentes.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Les rayons réfractés se croisent en A’. L’image est réelle.

A

F

B

O

F'

57


Les rayons réfractés qui arrivent sur l’œil s’écartent. Le cerveau « recherche » le point commun, d’où seraient issus ces rayons lumineux divergents : c’est une image virtuelle. L’image obtenue est droite, virtuelle et plus grande que l’objet, ce sont les caractéristiques de l’image. 13 Fais passer un faisceau lumineux parallèle à travers une lentille à bord épais. Que

constates-tu ? .......................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................................

14 Que signifie le verbe « diverger » ?

VA N

IN

........................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

on

Dorénavant, lorsque nous parlerons des lentilles à bord épais, nous les appellerons lentilles divergentes. La représentation normalisée d’une lentille divergente est :

15 Complète les phrases suivantes.

Dans une lentille divergente : • tout rayon incident passant par le …………………………...................................…......……....……………………… ne subit aucune déviation ; • tout rayon incident …………………………...................................…......……....……………………… à l’axe optique se réfracte comme s’il venait du foyer image et inversement. Ce sont les rayons particuliers d’une lentille divergente.

58


LA LUMIÈRE ET LE SON

1

2

3

4

5

16 Représente ces deux rayons particuliers d’une lentille divergente sur le schéma

suivant.

F

O

F'

IN

17 Construis l’image d’un objet AB par une lentille divergente en utilisant les deux types

VA N F

on

B

s

A

O

F'

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

de rayons particuliers.

Les rayons réfractés arrivent sur l’œil sans se croiser. Dans ce cas, le cerveau « cherche » le point commun entre ces rayons réfractés en les prolongeant pour trouver leur point commun. Ces rayons donnent une image virtuelle. L’image obtenue est droite, virtuelle et plus petite que l’objet AB. Les lentilles divergentes donnent toujours des images virtuelles et droites.

59


VA À L’ESSENTIEL X

Il y a …………………………...................……………………..............………… lorsqu’un rayon incident passe d’un milieu transparent dans un autre en changeant de direction. FORME ET SCHÉMA NORMALISÉ

Lentilles Lentille …………………………...................……………………..............………… convergentes

QUE FONT LES RAYONS INCIDENTS PARALLÈLES À L’AXE OPTIQUE QUI TRAVERSENT LA LENTILLE ? Ils …………………………...................……………………..............………… en un …………………………...................……………………..............…………

appelé

.

IN

…………………………...................……………………..............…………

Lentilles divergentes

F' •

VA N

F •

Lentille …………………………...................……………………..............…………

Ils …………………………...................……………………..............………… comme s’ils provenaient d’un

X

F •

F'

Éd iti

on

s

point appelé …………………………...................……………………...........

Le …………………………...................……………………......………… d’une lentille convergente est le point de l’axe optique où se concentrent les rayons lumineux issus d’une source éloignée de la lentille et situé sur l’axe optique.

X

La distance entre le foyer et le centre optique est appelé …………………………...................……………………..............………….

X

Rayons particuliers des lentilles convergentes • Tout rayon incident passant par le …………………………...................……………………..............………… ne subit aucune déviation. • Tout rayon incident parallèle à l’axe optique se réfracte en passant par le …………………………...................……………………..............………… et inversement.

X

60

Seule une image réelle peut être captée sur un écran.


LA LUMIÈRE ET LE SON

1

2

3

4

5

APPLICATIONS 1 Mets une goutte d’eau sur une règle plate en plastique transparent. Place la règle avec la goutte d’eau quelques centimètres au-dessus d’un texte. Que constates-tu ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 À partir de l’image obtenue, à quel type de lentille appartient le système goutte-règle ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 En été, dans les pays du Sud, il y a souvent des incendies de forêt dus aux tessons de bouteilles se trouvant dans la garrigue. Donne une explication.

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

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..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

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Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

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Feu dans la garrigue

4 Quand on photographie un paysage avec un appareil photo numérique dont la lentille a une distance focale de 40 mm, la distance entre la lentille convergente et le capteur CCD doit-elle être plus petite, égale ou plus grande que la distance focale ? Justifie. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

61


5 Complète le texte suivant. Une loupe est formée d’une lentille …………………………...................……………………..............…………. Lorsque tu utilises une loupe, l’objet doit se trouver à une distance …………………………...................……………………..............………… que la distance focale pour que l’image soit droite. Lorsque l’image obtenue ne peut pas être captée par l’écran, c’est une image …………………………...................……………....….

activité 3

USAGE DES LENTILLES

Voyons l’utilité des lentilles dans la vie courante.

IN

1 Un judas optique est une petite ouverture munie d’une lentille, traversant la porte. a. À quoi sert un judas optique ?

VA N

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. À partir de la photo, détermine si le judas optique est formé d’une lentille convergente ou divergente ? Justifie.

s

..............................................................................................................................................................................................................................

on

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Éd iti

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..............................................................................................................................................................................................................................

2 À partir du dessin d’un appareil photo et de la construction de l’image d’un objet, détermine si la lentille formant le système optique est divergente ou convergente. Justifie ta réponse.

La ligne verte correspond au capteur. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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62


LA LUMIÈRE ET LE SON

1

2

3

4

5

3 Dans certaines salles de cinéma, la projection de films se fait encore grâce à un projecteur utilisant de la pellicule. Une lentille, placée devant cette pellicule et très proche de celle-ci, permet d’obtenir une image sur un écran blanc situé au fond de la salle. a. Quel type de lentille y a-t-il dans un projecteur de cinéma ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Où doit se situer la pellicule par rapport à la lentille ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. Caractérise l’image obtenue sur l’écran. ............................................................................................................................................................................................................

IN

............................................................................................................................................................................................................

VA N

............................................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................................

Projecteur de cinéma

on

s

4 La première lunette astronomique a été mise au point par Galileo Galilei en 1609. Avec elle, Galilée a découvert, entre autres, quatre des satellites de Jupiter. Elle est constituée de deux lentilles : • la première, appelée objectif, concentre les rayons lumineux provenant d’un objet situé à l’infini pour former une image quasiment en son foyer ; • la seconde, appelée oculaire, agit comme une loupe, elle grossit la première image afin de voir des astres en détail, des étoiles invisibles à l’œil nu ou des galaxies.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

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a. L’objectif est-il constitué d’une lentille convergente ou divergente ? Justifie. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. L’oculaire est-il constitué d’une lentille divergente ou convergente ? Justifie. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

63


activité 4

FONCTIONNEMENT DE L’ŒIL

RAP

Déterminons les rôles des différentes parties de l’œil dans le mécanisme de la vision. P

EL

1 Complète la légende de l’œil.

…………………………...................……………………..............………............................

…………………………...................……………………............

…………………………...................……………………............ …………………………...................……………………..............……

…………………………...................…..................

IN

…………………………...................……………………..............……

…………………………...................…..................

…………………………...................……………………..............……

VA N

…………………………...................…..................

…………………………...................……………………..............……

on

s

…………………………...................…..................

…………………………...................……………………..............……….............................

Éd iti

…………………………...................……………………..............……….............................

2 Cite les rôles des paupières.

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64


LA LUMIÈRE ET LE SON

1

2

3

4

5

3 Voici la pupille dans deux conditions : lorsqu’il fait sombre (a) et lorsqu’elle est en pleine lumière (b). À partir des photographies, détermine l’utilité de la pupille.

a.

b.

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

4 Quel est le rôle de la rétine ?

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

5 a. Place un objet éclairé loin de la maquette de l’œil puis gonfle la poche d’eau jusqu’à former une image nette sur le fond de la maquette. Ensuite, rapproche l’objet de l’œil et injecte à nouveau de l’eau jusqu’à ce que l’image soit nette. À quelle partie de l’œil correspond ce système optique ?

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

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65


b. À quel type de lentille ce système correspond-il ?

...........................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................................

c. Si on approche l’objet de la maquette de l’œil, que faut-il faire pour que l’image soit nette ?

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

6 Quel est l’élément de l’œil qui change la forme du cristallin ?

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s

Ce processus est appelé l’accommodation.

on

7 À quel endroit de l’œil l’image nette doit-elle se situer ?

Éd iti

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Tous les rayons incidents sont déviés par la lentille de l’œil et les rayons réfractés convergent au foyer pour ensuite former l’image en un endroit de la rétine où la concentration des cônes est la plus grande, la fovéa.

66


LA LUMIÈRE ET LE SON

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2

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5

VA À L’ESSENTIEL PARTIES DE L’ŒIL Paupières

RÔLES Elles …………………………...................……………………......………… les yeux des agressions externes, …………………………...................……………………......…………

et …………………………...................……………………......…………......................................., et,

lors du sommeil, …………………………...................……………………......………… la quantité de lumière entrant dans l’œil. Elle …………………………...................……………………......………… la quantité de lumière qui

Pupille

…………………………...................……………………......…………

dans l’œil.

Il …….......……………………...................……………………......………… (change de forme) pour que l’image

Cristallin

IN

se forme nettement sur la rétine.

on

s

APPLICATIONS 1 Barre la mention inutile.

• L’œil se comporte comme une lentille convergente/divergente. • La distance focale de l’œil est constante/variable. • L’image d’un objet se forme sur le cristallin/la rétine.

Éd iti

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VA N

Elle sert d'…………………………...................……………………......………… récepteur de l’image.

Rétine

2 Nomme la partie de l’œil qui se déforme, permettant l’accommodation. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 Nomme la partie de l’œil qui joue le rôle d’un écran récepteur. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

67


activité 5

DÉFAUTS DE L’ŒIL ET LEUR CORRECTION

Déterminons comment on peut corriger certains défauts de l’œil grâce aux lentilles.

on

s

VA N

IN

1 Les défauts de la vision peuvent provenir d’un dysfonctionnement en n’importe quel point de la chaîne de transmission de l’information visuelle. Recommençons l’expérience avec la maquette de l’œil afin d’avoir une image nette. Ensuite, gonflons un peu plus la poche d’eau.

Éd iti

a. L’image est-elle encore nette sur la rétine ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Où dois-tu placer un écran pour que l’image soit nette ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. Ce système est-il trop ou trop peu convergent ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

d. Quel type de lentille dois-tu placer devant l’œil pour corriger ce problème ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Dans ce cas, on parle d’œil myope.

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LA LUMIÈRE ET LE SON

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IN

VA N

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...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

b. Trace les rayons lorsque la lentille correctrice se trouve devant l’œil.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

2 a. À partir du schéma d’un œil myope, trouve une autre raison qui fait que l’image ne se trouve pas sur la rétine.

69


IN

3 a. À partir du schéma d’un œil hypermétrope, trouve deux raisons qui font que l’image ne se trouve pas sur la rétine.

VA N

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

b. Quel type de lentille correctrice doit-on mettre devant un œil hypermétrope pour que l’image se forme exactement sur la rétine ? Justifie. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. Trace les rayons lorsque la lentille correctrice se trouve devant l’œil.

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LA LUMIÈRE ET LE SON

1

2

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5

VA À L’ESSENTIEL X

Dans un œil myope, l’image des objets éloignés se forme …………………………...................……………………………… la rétine.

X

L’œil myope a : • soit la cornée ou le cristallin trop …………………………...................………………………………, donc la « lentille » de l’œil est trop …………………………...................………………..........................……………… ; • soit le globe oculaire ovale (plus large que haut), il est …………………………..................…………………………...................…………………… (distance cristallin-rétine trop grande). Pour corriger la myopie, il faut porter des verres ou des lentilles ………………….....………...................……………………………….

X

Dans un œil hypermétrope, l’image des objets éloignés se forme ………………………..........………………………………

L’œil hypermétrope a :

VA N

• soit le globe oculaire ovale (plus haut que large), il est trop …………………………...................…………………………… profond (distance cristallin-rétine trop petite) ;

• soit la cornée ou le cristallin est trop …………………………...................……………..................…………………, donc la « lentille » de l’œil est trop peu convergente.

s

Pour corriger l’hypermétropie, il faut porter des verres ou des lentilles .

on

………………………….........................................………………………………

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

X

IN

la rétine.

APPLICATIONS

1 Lorsqu’un photographe prend un cliché, il procède à des réglages sur l’appareil : • mise au point par le déplacement de l’objectif ; • contrôle de la quantité de lumière entrante par la variation de l’ouverture du diaphragme. À quels éléments de l’œil peut-on comparer l’objectif, le diaphragme et le capteur CCD ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

71


2 a. Les yeux de Charlotte paraissent plus grands lorsqu’elle met ses lunettes. De quel type de lentilles sont les verres de ses lunettes ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Est-elle myope ou hypermétrope ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

on

s

VA N

IN

3 Au-delà de 50 ans, la presbytie touche tout le monde. Elle est due au vieillissement du cristallin qui perd de son élasticité et de son pouvoir d’accommodation. Les presbytes tiennent leur livre de plus en plus loin pour pouvoir le lire.

a. Où se forme l’image dans l’œil d’une personne presbyte ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. À quel autre défaut de l’œil peut-on le comparer ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. Quel type de lentille faut-il utiliser pour corriger ce défaut ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Pourquoi les myopes voient leur vue s’améliorer en vieillissant ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

72


LA LUMIÈRE ET LE SON

activité 6

1

2

3

4

5

ATTITUDES PRÉVENTIVES POUR PROTÉGER LA VISION

Voyons comment préserver notre vue. 1 Que peux-tu faire pour améliorer la santé de ta vision ou pour la préserver ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

Une alimentation équilibrée comprend tous les nutriments essentiels aux différents mécanismes de la vision. Le carotène de certains aliments comme les carottes se transforme dans le corps en vitamine A, qui favorise, entre autres, le développement des cellules visuelles. Recherche sur Internet des aliments qui contiennent de la vitamine A. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b comme bâillement

on

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Les bâillements sont très bénéfiques, car lors du bâillement, tu respires profondément, ce qui entraîne une poussée d’oxygène et une production de larmes.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

A comme alimentation et vitamine A

IN

2 Reprenons, par ordre alphabétique, les éléments à respecter pour protéger la vision

Pourquoi l’apport en dioxygène est-il bénéfique pour la vue ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

C comme clignement d’yeux

Pourquoi cligne-t-on des yeux lorsque l’on regarde la TV ou l’écran d’un ordinateur ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

73


d comme distance de lecture

Pourquoi doit-on respecter une distance de lecture ? Recherche cette distance à respecter. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

e

comme éclairage a. Quel conseil donnerais-tu quant à l’éclairage d’une pièce ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

b. Pourquoi doit-on éviter les forts contrastes clair/sombre ?

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

i comme irritations

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

Que faire en cas d’irritations ?

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

p comme protection

Les yeux sont précieux et doivent être protégés contre la fumée, les courants d’air, la poussière, les éclaboussures, les limailles et les gravillons.

Comment se protéger lors de situations dangereuses (moto, vélo, travaux, projections de produits chimiques comme les déboucheurs, etc.) ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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74


LA LUMIÈRE ET LE SON

1

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4

5

o comme ophtalmologue L’examen des yeux par un spécialiste est crucial pour dépister les problèmes de vision et les soigner.

Pourquoi ne peut-on pas se soigner soi-même ? ..............................................................................................................................................................................................

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..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

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VA N

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s comme santé et système sanguin

on

s

Le système sanguin de l’organisme fournit aux yeux les nutriments et le dioxygène dont ils ont besoin. Bien que des tissus tels que le cristallin et la cornée ne soient pas directement irrigués par la circulation sanguine, ils baignent dans des liquides physiologiques qui leur apportent les nutriments essentiels et qui emportent les déchets, ce qui permet à ces tissus de se renouveler constamment.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

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Comment des problèmes cardio-vasculaires peuvent-ils altérer la vision ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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u comme ultraviolets Les scientifiques ont clairement démontré que les yeux peuvent être brûlés par la lumière du soleil, y compris la cornée, le cristallin et la rétine. Les rayons ultraviolets UVA et UVB, émis par le soleil, peuvent abîmer l’œil s’il n’est pas protégé. Les écrans d’ordinateur sont une autre source de rayonnement UV.

Que faire pour protéger nos yeux lorsque nous allons au soleil ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

75


v comme vision nocturne La réaction entre la vitamine A et la lumière est responsable de la vision nocturne. Pour que la vision nocturne fonctionne, la vitamine A doit être régénérée sur place afin que des signaux soient continuellement envoyés par le nerf optique jusqu’au cerveau. a. Qui apporte la vitamine A à l’œil ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. De quoi dépend une vision saine à la fin de la vie ?

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

z comme zombie

L’alcool, le tabac ou les drogues diminuent sérieusement, entre autres, la capacité visuelle. Souviens-toi, quel est l’effet de ces produits au niveau des synapses ?

s

on

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

arrivée de l’influx nerveux Libération du messager chimique

les drogues prennent la place du messager chimique

influx nerveux modifié Effet d’une drogue sur le fonctionnement d’une synapse

76


DOC +

LA LUMIÈRE ET LE SON

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4

5

Pourquoi porter des lunettes de sécurité ?

IN

s

VA N

Les équipements de protection individuelle (EPI) sont des protections complémentaires aux mesures de prévention prises en amont. Il s’agit du dernier rempart atténuant une lésion possible. Ces EPI doivent être appropriés aux risques à prévenir et peuvent répondre à des normes en fonction des cas.

on

Ainsi, il existe plusieurs types de protection oculaire parmi lesquels : • des lunettes simples de sécurité à branches contre les projections frontales de solides ; • des lunettes-masques avec des coques latérales contre les projections frontales et latérales de solides et de liquides ; • des masques de soudeur contre les rayonnements IR et UV ainsi que les projections incandescentes.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Dans le monde du travail comme chez soi, les blessures oculaires les plus fréquentes proviennent : • de particules volantes (poussières, saletés, débris, limailles) provenant de la coupe, du ponçage, du forage ou du creusage ; • de produits dangereux irritants ou corrosifs sous forme de gaz, de fumées, d’éclaboussures, de projections ; • de rayonnements ultraviolets (UV), infrarouges (IR) ou laser provenant de travaux électriques ou de soudage ; • de branches d’arbres ou d’autres obstacles rencontrés lors de travaux en hauteur ou en milieu naturel ; • du rayonnement thermique produit par la chaleur, les projections de métaux en fusion, le feu.

77


À RETENIR X

Une lentille optique est un milieu transparent lisse dont au moins une des faces est courbée. LENTILLES À BORD ÉPAIS

Caractéristiques de l’image d’un objet proche de la lentille

Plus grande et à l’endroit

Plus petite et à l’endroit

Caractéristiques de l’image d’un objet situé au loin

Plus petite et à l’envers

Plus petite et à l’endroit

Il y a réfraction lorsqu’un rayon incident passe d’un milieu transparent dans un autre en changeant de direction.

VA N

X

IN

LENTILLES À BORD MINCE

FORME ET SCHÉMA NORMALISÉ

on

s

Lentille à bord mince

Éd iti

Lentilles convergentes

Lentilles divergentes

Lentille à bord épais

QUE FONT LES RAYONS INCIDENTS PARALLÈLES À L’AXE OPTIQUE QUI TRAVERSENT LA LENTILLE ?

Ils convergent en un point appelé foyer. F •

Ils divergent comme s’ils provenaient d’un point appelé foyer. F •

78

F' •

F'


LA LUMIÈRE ET LE SON

2

3

4

5

X

Le foyer d’une lentille convergente est le point de l’axe optique où se concentrent les rayons lumineux issus d’une source éloignée de la lentille. La distance entre le foyer et le centre optique est appelé distance focale.

X

Rayons particuliers des lentilles convergentes Tout rayon incident passant par le centre optique ne subit aucune déviation. Tout rayon incident parallèle à l’axe optique se réfracte en passant par le foyer et inversement.

X

Seule une image réelle peut être captée sur un écran.

X

L’œil RÔLES

IN

PARTIES DE L’ŒIL

Elles protègent les yeux des agressions externes, réhydratent et nettoient la cornée, et, lors du sommeil, limitent la quantité de lumière entrant dans l’œil.

Pupille

Elle règle la quantité de lumière qui pénètre dans l’œil.

Cristallin

Il s’accommode (change de forme) pour que l’image se forme nettement sur la rétine.

Rétine

Elle sert d’écran.

s

on

X

VA N

Paupières

Dans un œil myope, l’image des objets éloignés se forme avant la rétine. Pour corriger la myopie, il faut porter des verres ou des lentilles divergentes.

X

Éd iti

Sciences Sciences pour pour se se qualifi qualifier er ++ 43 © © Éditions Éditions Van Van In, In, 2021 2021

1

Dans un œil hypermétrope, l’image des objets éloignés se forme après la rétine. Pour corriger l’hypermétropie, il faut porter des verres ou des lentilles convergentes.

79


L’ÊTRE HUMAIN

VA N

IN

COMME TOUS LES ÊTRES VIVANTS, EST CONSTITUÉ DE CELLULES

Éd iti

on

s

3

THÈME 80


UAA 8 - VIVRE UNE SEXUALITÉ RESPONSABLE SAVOIRS Rôle du placenta Modes d’action de quelques contraceptifs Appareils reproducteurs humains Spermatozoïde et ovule Cycle menstruel Fécondation Embryon et fœtus Infections sexuellement transmissibles et prévention

IN

• • • • • • • •

SAVOIR-FAIRE

• • • • • • • •

VA N

s

on

Établir un schéma à partir d’un document Utiliser un document iconographique pour décrire un phénomène Mettre en relation des éléments pertinents Traiter et utiliser l’information Utiliser les langages différents Communiquer en utilisant le vocabulaire spécifique et le langage adéquat Expliciter le rôle des différents organes Légender un schéma des appareils reproducteurs humains et des cellules reproductrices Schématiser le trajet des spermatozoïdes et de l’ovule dans les voies génitales, y compris lors d’un rapport sexuel Décrire les étapes du cycle menstruel Décrire le processus de fécondation Mettre en relation le mode d’action de quelques contraceptifs avec l’anatomie des appareils reproducteurs humains Expliciter la notion d’infection sexuellement transmissible (IST) et les moyens de prévention Identifier un moyen de prévention en relation avec une IST Différencier un embryon d’un fœtus Schématiser les échanges vitaux au niveau du placenta Décrire les dangers pour l’embryon à l’aide d’un schéma des échanges placentaires

Éd iti

• • • • • • • •

ATTITUDES • Respecter le choix de chacun en matière de sexualité et de contraception 81


SOMMAIRE UAA 8 VIVRE UNE SEXUALITÉ RESPONSABLE .......................................................................................................................................................................................................................

IN

INTRODUCTION

83

JE ME SITUE ...................................................................................................................................................................................................................................... 84

Activité 1

VA N

ACTIVITÉS .............................................................................................................................................................................................................................................. 85 Appareils reproducteurs humains et déplacement des cellules reproductrices

.....................................................................

85

.............................................................................................................................

89

Spermatozoïdes et ovules

Activité 3

Cycle menstruel ................................................................................................................................................................... 92

Activité 4

Processus de fécondation

Activité 5

Embryon, fœtus et leurs échanges au niveau du placenta

Éd iti

on

s

Activité 2

.............................................................................................................................

............

95 98

102

Activité 6

Les principaux contraceptifs

Activité 7

Les infections sexuellement transmissibles ............................................................ 106

Activité 8

Dangers de l’usage des drogues, du tabac, de l’alcool et des médicaments pour l’embryon .................................................................................... 109

Activité 9

Respecter le choix de chacun en matière de sexualité et de contraception .................................................................................................................................................... 112

..................................................................................................................

À RETENIR ............................................................................................................................................................................................................................................ 113 APPLICATIONS GLOBALES

82

..............................................................................................................................................................................

117


LES CELLULES

1

2

3

4

5

IN VA N s on Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

INTRODUCTION

S’il y a un sujet sur lequel tu te poses une multitude de questions, c’est bien celui de la sexualité. À partir de la puberté, l’attirance éprouvée pour une autre personne se manifeste de plusieurs façons : dans les rêves, la recherche du contact avec l’autre, l’envie de faire l’amour… Voici les questions que tu te poses peut-être à ce sujet. – Comment fonctionne mon corps ? – Comment approcher l’autre ? – Comment est fait le corps de l’autre ? – Comment se protéger contre les infections sexuellement transmissibles ? – Comment se protéger contre les grossesses non désirées ?

À partir de quel moment de la vie le corps se transforme-t-il et permet-il la transmission de la vie ? ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

83


JE ME SITUE 1 Quels sont les caractères sexuels secondaires qui se développent lors de la puberté chez les garçons et les filles ? FILLES

on

s

VA N

IN

GARÇONS

Éd iti

2 Donne le nom des cellules reproductrices masculines et féminines. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 Cite deux moyens de contraception. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Que signifient les lettres « IST » ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5 Quel est le rôle du préservatif ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

6 Choisis la bonne réponse.

84

a. La reproduction humaine est…

 sexuée.

 asexuée.

b. L’Homme est…

 ovovivipare.

 vivipare.

c. La fécondation chez l’Homme est…

 externe.

 interne.

 ovipare.


LES CELLULES

1

2

3

4

5

ACTIVITÉS activité 1

APPAREILS REPRODUCTEURS HUMAINS ET DÉPLACEMENT DES CELLULES REPRODUCTRICES

Décrivons les organes reproducteurs masculins et féminins. 1 Quelle est la fonction des organes génitaux masculins ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

2 À partir du texte suivant, légende le schéma des organes génitaux masculins avec les mots pénis, scrotum, épididyme, testicule, canal déférent, urètre, vésicules séminales, prostate et glandes de Cowper.

on

s

Petit garçon et petite fille ont un sexe déterminé. Cette détermination se fait pendant le développement embryonnaire sous l’action d’hormones. On appelle le résultat de ces transformations les caractères sexuels primaires.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Cette fonction dure (généralement) de la puberté à la fin de la vie.

ORGANES EXTERNES

Le pénis ou verge est principalement constitué de deux corps caverneux et d’un corps spongieux et s’ouvre sur l’extérieur par un méat urinaire. Lorsque l’homme est excité sexuellement, ces organes se gonflent de sang : c’est l’érection. L’extrémité en forme de cloche du pénis s’appelle le gland ; il est recouvert par une peau : le prépuce. Les testicules, au nombre de deux et en forme d’œufs, sont constitués de tubes séminifères et de tissu interstitiel. Ils sont contenus dans un sac de peau couvert de poils. Ce sac est partagé en deux compartiments, appelés bourses ou scrotum. Les tubes séminifères sont le siège de la fabrication continue de spermatozoïdes immatures et immobiles. La position des testicules, en dehors de la cavité abdominale, maintient celles-ci à une température légèrement inférieure à 37 °C. Cette condition est nécessaire à la fabrication de spermatozoïdes fonctionnels. Le tissu interstitiel est responsable de la sécrétion d’une hormone : la testostérone. C’est elle qui est à l’origine du développement des caractères sexuels secondaires masculins (poils, musculature, mue de la voix...).

85


ORGANES INTERNES

vessie

...............................................................................................................

VA N

...............................................................................................................

IN

Le pénis est traversé par un canal, l’urètre, qui sert à la fois au passage de l’urine et à la conduction du sperme lors de l’éjaculation. L’épididyme est un petit organe accolé aux testicules où les spermatozoïdes acquièrent leur mobilité et sont stockés. Ils y sont détruits s’il n’y a pas d’éjaculation. Les canaux déférents ou spermiductes, prolongements de l’épididyme, conduisent les spermatozoïdes matures jusqu’à l’urètre au moment de l’éjaculation. La prostate (carrefour entre voies génitales et urinaires) et les vésicules séminales sont des glandes qui sont placées à l’intérieur du corps, derrière le pénis et sous la vessie. Elles sont responsables de la fabrication des sécrétions nutritives. Celles-ci, mélangées aux spermatozoïdes et aux substances produites par les glandes de Cowper, forment un liquide blanc : le sperme.

............................................................................................................... ............................................................................................................... ...............................................................................................................

s

...............................................................................................................

on

............................................................................................................... ...............................................................................................................

Éd iti

............................................................................................................... ...............................................................................................................

3 Sur le schéma suivant, représente en rouge le trajet des spermatozoïdes, depuis leur production jusqu’à l’éjaculation.

86


LES CELLULES

1

2

3

4

5

4 Cite, dans l’ordre, le nom des parties du corps dans lesquelles passent les spermatozoïdes entre leur formation et l’éjaculation. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5 Quelle est la fonction de l’appareil génital féminin ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

6 À partir du texte suivant, légende le schéma de l’appareil génital féminin avec les mots petites lèvres, grandes lèvres, clitoris, glandes de Bartholin, ovaires, trompes de Fallope, utérus, vagin. ORGANES EXTERNES

on

s

Les grandes lèvres et les petites lèvres sont des replis de la peau qui recouvrent les conduits urinaire et vaginal. Les petites lèvres se gonflent et rougissent par afflux de sang lors de stimulations sexuelles. Le clitoris est un petit bourgeon de tissu externe sensible. L’ensemble forme la vulve.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Les glandes de Bartholin sont situées de part et d’autre de l’orifice vaginal. Elles déversent des sécrétions pour faciliter les rapports sexuels. ORGANES INTERNES Les ovaires produisent les ovules, assurent leur maturation et synthétisent des hormones. Chaque ovaire contient dès la vie fœtale un nombre déterminé d’ovules dont une toute petite partie arrivera à maturité. Les trompes de Fallope sont des conduits étroits (oviductes) qui partent du fond de l’utérus pour rejoindre la surface des ovaires. La partie des trompes près des ovaires s’élargit pour former un cône, le pavillon, qui récolte alternativement, un mois sur deux, de chaque ovaire, l’ovule. Elles conduisent activement l’ovule libéré ou l’embryon vers l’utérus.

87


L’utérus est un muscle creux, en forme de poire renversée, constitué de trois parties : • le fond d’où partent les trompes, • le corps qui augmente de volume lors de la grossesse. C’est là que s’implante l’œuf fécondé et que se développe l’embryon puis le fœtus, • le col, qui s’ouvre dans le vagin et qui sécrète la glaire cervicale, permet l’entrée des spermatozoïdes et la sortie du sang lors des règles. Le vagin, organe musculaire épais en forme de tube, est situé entre la vulve et le col de l’utérus. Il reçoit le pénis lors de l’accouplement, le sperme lors de l’éjaculation, permet la sortie du flux menstruel et le passage du bébé lors de l’accouchement. ...............................................................................................................

IN

............................................................................................................... ............................................................................................................... ...............................................................................................................

VA N

............................................................................................................... ............................................................................................................... ...............................................................................................................

on

s

...............................................................................................................

Éd iti

7 Sur le schéma suivant, représente en rouge le déplacement de l’ovule.

follicule

trompe

muqueuse utérine

pavillon

88

ovaire


1

LES CELLULES

2

3

4

5

VA À L’ESSENTIEL X

L’appareil génital masculin est composé : • d’organes externes (…………………………...................……………………..............………… et …………………………...................……………………..............…………), • d’organes internes (…………………………...................…..................…………………..............…………, …………………………...................…..................…………………..............…………, ,

,

,

…………………………...................……………………..............………… …………………………...................…..................…………………..............………… …………………………...................……………………..............…………

) qui assurent la production, le déplacement des

…………………………...................…..................…………………..............………… …………………………...................…..................…………………..............…………

X

et la fabrication des sécrétions.

L’appareil génital féminin est composé : • d’organes externes (…………………………...................……………………...........………………………...................……………………..............…………, ,

),

IN

…………………………...................……………………..............………… …………………………...................……………………..............…………

,

) qui assurent la production

…………………………...................……………………..............………… …………………………...................……………………..............…………

VA N

et le transport des ………………………...................……………………............……… et/ou de l’…………………………...................……………………...........…………

on

s

et son développement.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

• d’organes internes (…………………………...................……………………..............…………, …………………………...................…..................…………………..............…………,

activité 2

SPERMATOZOÏDES ET OVULES

Comparons les cellules reproductrices mâle et femelle. Après avoir lu les textes sur les cellules reproductrices, complète le tableau du VA À L’ESSENTIEL.

Image numérique d'un spermatozoïde 89


CELLULE REPRODUCTRICE MÂLE flagelle

pièce intermédiaire

tête noyau

mitochondries

De la puberté jusqu’à la fin de sa vie, les testicules de l’homme produisent des spermatozoïdes.

acrosome membrane plasmique

Le spermatozoïde est formé d’une tête de 5 micromètres (5 µm) contenant le noyau et d’un flagelle de 60 µm qui permet son déplacement. Ils sont séparés par une pièce intermédiaire qui contient les mitochondries, organites cellulaires, fournissant l’énergie au spermatozoïde.

IN

L’acrosome est la partie antérieure du spermatozoïde qui libère les enzymes permettant la pénétration du spermatozoïde dans l’ovule lors de la fécondation.

VA N

Le spermatozoïde est caractérisé par un minimum de cytoplasme (qui lui permet d’aller vite et loin) et est entouré d’une membrane plasmique. Il peut vivre 5 à 6 jours en milieu utérin.

on

s

Dans le noyau se trouvent les informations génétiques : 23 chromosomes dont le chromosome sexuel, soit X, soit Y. Ce chromosome associé au chromosome X de l’ovule donne le sexe à l’enfant : XX pour une fille et XY pour un garçon.

Éd iti

CELLULE REPRODUCTRICE FEMELLE

À la naissance, la petite fille porte 1 à 2 millions de follicules contenant chacun un ovocyte. Ce nombre se réduira à environ 400 000 à la puberté. Seuls environ 400 ovules (ovocytes prêts à être fécondés) parviendront à maturité. Chaque mois, un ovaire libère un ovule de la puberté jusqu’à la ménopause. Pendant la grossesse, aucun ovule n’est libéré. À maturité, l’ovule a un diamètre d’environ 200 µm. Son noyau est environ de même dimension que celui d’un spermatozoïde. C’est dans ce noyau que se trouve stocké le matériel génétique de la femme : 23 chromosomes dont le chromosome sexuel X. L’ovule contient une grande quantité de cytoplasme, riche en matières nutritives nécessaires aux premiers jours qui suivent la fécondation. L’ovule est entouré d’une membrane plasmique. Une fois libéré, il est fécondable environ 24 heures. cytoplasme

noyau

membrane plasmique

90


LES CELLULES

1

2

3

4

5

VA À L’ESSENTIEL MÂLE

FEMELLE

Nom de la cellule reproductrice Lieu de production Longueur totale (en mm) FICHE OUTIL 6

Production

IN

Maturation

VA N

Mobilité Forme

on

s

Cytoplasme

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Survie dans les voies génitales

APPLICATIONS

1 Quel est le rôle du flagelle du spermatozoïde ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Si une jeune fille a ses premières règles à 13 ans, considérant qu’elle aura deux enfants, vers quel âge cessera-t-elle approximativement d’avoir ses règles ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

91


3 Justifie le fait que l’ovule est une cellule. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Pourquoi le spermatozoïde a-t-il une tête en forme de flèche ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5 Pourquoi le spermatozoïde contient-il peu de cytoplasme ?

activité 3

CYCLE MENSTRUEL

IN

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

Les ovaires et l’utérus de la femme fonctionnent de manière cyclique. Les règles, qui surviennent tous les mois, sont la manifestation la plus visible de l’existence d’un cycle. Voyons comment se déroule l’activité des ovaires et de l’utérus.

on

s

• Premier jour du cycle : on observe le début des règles, écoulement sanguin au niveau de la vulve qui dure en moyenne de 3 à 5 jours en fonction des individus. Elles témoignent de l’activité cyclique d’un organe : l’utérus.

Éd iti

• Du 6e au 13e jour : un ovocyte subit une maturation dans l’ovaire. Ce phénomène est lié et accompagné par la production d’hormones. Un pic hormonal est atteint le 13e jour. Durant cette période, la membrane de l’utérus (endomètre) se transforme, s’épaissit, se creuse de cavités (dentelle) et se vascularise en vue d’accueillir un embryon. • 14e jour : l’ovaire émet un ovule qui est recueilli par le pavillon de la trompe de Fallope. Cette libération d’un ovule alternativement par un des deux ovaires est appelée ovulation. L’ovule mûrit en vue d’une fécondation. Il parcourt la trompe de Fallope pour arriver dans l’utérus grâce à des cils vibratiles qui oscillent tout le long de la trompe de Fallope pour faire avancer l’ovule ou œuf fécondé. • Du 15e au 28e jour, une nouvelle hormone est produite par l’ovaire afin de préparer la venue de l’embryon. Si l’ovule n’a pas été fécondé, le taux d’hormones diminue, ce qui déclenche le détachement de la couche superficielle (dentelle) de la paroi interne de l’utérus, la section de capillaires sanguins et les règles apparaissent. • Ce cycle dure en moyenne 28 jours. Ce fonctionnement cyclique débute à la puberté et s’achève à la ménopause. 92


1

LES CELLULES 4

3

2

3

4

5

5 6

1

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8

27

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10

24

11 12

IN

23

13

VA N

22

14

21

15

20 18

17

16

on

s

19

1 Décris ce qui se produit au niveau de la paroi interne de l’utérus au cours du cycle s’il n’y a pas eu fécondation.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

2

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 L’ablation de l’utérus entraîne un arrêt définitif des règles, alors que les ovulations se poursuivent. D’où provient alors le sang des règles ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

93


VA À L’ESSENTIEL X

La durée moyenne du cycle menstruel est de ……………… jours. • Jour 1 : règles qui durent en moyenne 5 jours = écoulement de …………………………...................…………………… qui provient du détachement de la couche superficielle de la paroi de l’…………………………...................………………………………. • Dès la fin des règles, …………………………...................……………………………… progressif de la paroi interne de l’ …………………………...................……………………………… en vue d’accueillir l’ovule fécondé. • Jour 14 : émission d’un …………………………...................……………………………… alternativement par un des deux ovaires. C’est l’ovulation.

VA N

IN

• Si l’ovule n’est pas fécondé, …………………………...................……………………………… progressif de la paroi interne de l’utérus et saignement (règles). Celles-ci ont toujours lieu 14 jours après l’ovulation et quelle que soit la durée du cycle.

APPLICATIONS

1 Quelle photo de la membrane utérine correspond à la période des règles ? Justifie. b.

s

......................................................................................................................................................................

Éd iti

on

a.

......................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................

Coupe de la paroi interne de l’utérus à deux moments différents d’un cycle

2 Après avoir observé les trois cycles menstruels ci-dessous, complète le tableau. 

cycle 1 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1

2 3 4 5

cycle 3 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 période de règles

94

2 3 4 5

cycle 2

période fécondable

2 3 4 5

ovulation prévue


LES CELLULES CYCLE 1

1

2

3

CYCLE 2

4

5

CYCLE 3

Durée du cycle Jour de l’ovulation Période fécondable 3 Pourquoi la période fécondable commence-t-elle avant l’ovulation ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Pourquoi la période fécondable se termine-t-elle après l’ovulation ?

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

activité 4

VA N

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

PROCESSUS DE FÉCONDATION

s

Voyons comment et où se fait la rencontre entre l’ovule et le spermatozoïde fécondant.

on

1 Quelle est la condition pour qu’une femme soit enceinte ?

Éd iti

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Quelques centaines de spermatozoïdes rejoignent l’ovule

Un seul spermatozoïde pénètre dans l’ovule

2 Au moment de l’acte sexuel, où les spermatozoïdes sont-ils déposés ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Au moment de l’éjaculation, 100 à 300 millions de spermatozoïdes sont libérés. Seuls une centaine de spermatozoïdes arrivent près du pavillon de la trompe de Fallope. Il leur faudra environ 90 minutes après le rapport sexuel pour y arriver.

95


3 À partir du schéma suivant, réponds aux questions.

2e division après 40 h

embryon de 5 jours embryon à 8 cellules au 6e-7e jour, après 2 jours implantation = nidation

ovule

VA N

ovaire

fécondation

on

s

ovulation trompe de fallope

IN

1re division de l’œuf après 30 h, embryon à 2 cellules

Éd iti

trajet des spermatozoïdes trajet de l’ovule pendant la pro-gestation

paroi musculaire de l’utérus muqueuse de l’utérus (endomètre) col de l’utérus dépôt des spermatozoïdes lors d’un rapport sexuel

vagin

a. Complète la phrase suivante.

La fécondation a lieu dans le premier tiers de la près des ovaires.

…………………………...................…………...................................................……………………

b. Qu’appelle-t-on un œuf ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. Qu’appelle-t-on un embryon ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

d. Quel est le trajet de l’embryon ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

96


LES CELLULES

1

2

3

4

5

e. Qu’appelle-t-on la nidation ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

f. Quand la femme va-t-elle se rendre compte qu’elle est enceinte ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

De plus, d’autres symptômes peuvent apparaître comme des nausées matinales, des seins douloureux et tendus. À ce moment, il sera temps de faire un test de grossesse qui détecte la présence de certaines hormones dans le sang ou dans les urines de la future maman.

VA À L’ESSENTIEL La …………………………...................……....................………………………… est l’union d’un ovule et d’un spermatozoïde pour

Elle a lieu dans les …………………………......……………………...................……………………………………………………….

X

Après la première division, l’œuf devient un …………………………...................……....................………………………….

X

Après 6 à 7 jours, l’embryon s’implante dans la muqueuse de l’utérus :

VA N

X

on

s

c’est la …………………………...................……....................………………………….

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

former une cellule-œuf ou zygote.

IN

X

97


activité 5

EMBRYON, FŒTUS ET LEURS ÉCHANGES AU NIVEAU DU PLACENTA

L’œuf formé est pauvre en réserves nutritives. Voyons comment l’embryon se nourrit aux dépens de la mère pour passer de quelques cellules à un bébé en neuf mois. 1 À partir du schéma et de la vidéo, réponds aux questions suivantes.

IN

poche remplie de sang maternel fŒtus

VA N

artère maternelle

on

vaisseaux sanguins

veine maternelle zone d’échanges entre sang fœtal et sang maternel

s

cordon ombilical

Éd iti

sang riche en dioxygène et en nutriments

liquide amniotique

placenta

sang pauvre en dioxygène et riche en dioxyde de carbone

muqueuse utérine

a. Quel est le rôle du cordon ombilical ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. À partir du schéma, donne le rôle du liquide amniotique. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

98


LES CELLULES

1

3

2

4

5

c. Qu’apporte le sang de la maman au placenta et que reprend-il ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

d. Y a-t-il un mélange entre le sang de la maman et celui du bébé pendant la grossesse ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

e. Quel est le rôle du placenta ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

IN

Le placenta « remplace » certains des organes du bébé tant qu’ils ne sont pas fonctionnels, par exemple le tube digestif, les poumons, etc. Le fœtus n’est pas considéré comme un corps étranger par les cellules de défense de la mère grâce à une hormone (la progestérone) produite par l’ovaire puis par le placenta.

s

ÉVOLUTION DU BÉBÉ MOIS APRÈS MOIS

8 semaines

12 semaines 16 semaines

on

4 semaines

nidation

fécondation

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

40 semaines

36 semaines

20 semaines

32 semaines

28 semaines

24 semaines

PREMIER TRIMESTRE C’est le début de la mise en place des principaux organes comme le cœur et l’estomac. Le cœur bat à partir du 21e jour. Son cœur bat deux fois plus vite que celui d’un adulte. Seuls des bourgeons de membres se distinguent.

99


Le cerveau se développe considérablement, ainsi que le foie, les reins et le pancréas. La colonne vertébrale se forme, les bras et les jambes s’allongent. Les premiers muscles se mettent en place. Le cœur est cloisonné en cœur droit et gauche. Après 8 semaines de grossesse, les organes principaux sont formés. Dès lors, on l’appelle « fœtus ». Les paupières recouvrent l’œil. Les yeux prennent leur place définitive, la bouche s’ouvre. Les cellules nerveuses se développent et le squelette continue à se former. DEUXIÈME TRIMESTRE

IN

Le fœtus bouge. Il est couvert d’un duvet appelé le lanugo qui disparaîtra bien avant la naissance. Le sexe du bébé est différencié. La maman perçoit les mouvements de l’enfant. Bébé entend ! Les empreintes digitales se développent. TROISIÈME TRIMESTRE

2

TAILLE MOYENNE

4,5 mm

3,5 cm

POIDS MOYEN

3

0,4 g

2à3g

4

on

1

12 cm

Éd iti

MOIS

s

VA N

C’est la dernière étape de la maturation du cerveau. C’est le mois de l’éveil des sens. Par exemple, le bébé commence à percevoir la lumière ! Le fœtus se retourne généralement tête en bas. Sa masse graisseuse augmente. Le taux de progestérone baisse, l’utérus se contracte de plus en plus fort et de plus en plus souvent : c’est la naissance.

30 g

5

6

7

8

9

19 cm

25 cm

33 cm

39 cm

45 cm

50 cm

180 g

500 g

900 g

1500 g

2200 g

3,3 kg

2 À partir de quel moment donne-t-on le nom de fœtus au futur bébé ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Dans les questions suivantes, on parlera en « trimestre ». 3 Durant quel trimestre le développement est-il le plus important ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 À quel niveau le fœtus se développe-t-il durant le second trimestre de la grossesse ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5 Quand le bébé prend-il le plus de poids ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

100


LES CELLULES

1

2

3

4

5

VA À L’ESSENTIEL X

L’…………………………...................……………………..............………… est un organisme en développement depuis la première division de l’œuf jusqu’au stade où les principaux organes sont formés.

X

Le …………………………...................……………………..............………… est le stade du développement prénatal après l’embryon de 8 semaines jusqu’à la naissance.

X

Utilité du …………………………...................……………………..............………… : • permettre les échanges …………………………...................……………………..............………… et …………………………...................……………………..............………… entre la maman et l’enfant sans mélange de leur sang par l’intermédiaire de la paroi de l’utérus, • remplacer les …………………………...................……………………..............………… qui ne sont pas encore fonctionnels,

VA N s

APPLICATION

on

À partir de l’ovule, donne le nom attribué au futur bébé durant les différentes étapes de son développement jusqu’à la naissance.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

et donc de le …………………………...................……………………..............………….

IN

• empêcher le corps de la maman de prendre le fœtus pour un corps étranger

NOMS Ovule

MOMENTS

Moment de la libération de l’ovule : 0 jour

101


activité 6

LES PRINCIPAUX CONTRACEPTIFS « La détresse d’une adolescente, c’est de commencer sa vie d’adulte par une grossesse non désirée. » Hélène Mignon, docteur en médecine

Relevons différentes méthodes de contraception qui permettent de choisir le moment d’une grossesse désirée. 1 Recherche dans le dictionnaire la définition du terme « contraception ». .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

2 Quelles sont les méthodes de contraception que tu connais ?

Plaquettes de pilules contraceptives

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.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

3 La méthode la plus utilisée est la méthode chimique. Cite des méthodes de contraception chimique. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Patch contraceptif

4 À partir de l’illustration, peux-tu expliquer l’effet des contraceptifs chimiques.

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3

rend l’endomètre inapte à la nidation

1

×

absence d’ovulation

2

épaississement de la glaire

102


LES CELLULES

1

2

3

4

5

5 Complète les phrases suivantes. Les pilules sont composées d’…………………………...................……………………..............………… (œstrogène et/ou progestérone). Elles bloquent le fonctionnement des ………………………….............…………………….....………… et empêchent l’…………………………...................…………………………. Les patchs diffusent à l’intérieur du corps des hormones qui bloquent l’…………………………...............……………………..............…………. L’implant est une petite tige de la taille d’une allumette que le gynécologue place sous la peau. Il libère des …………………………...................……………………..............………… en continu pendant 3 ans. 6 À quel endroit de l’appareil génital ces contraceptifs agissent-ils ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

La pilule est efficace à 99,5 %, le patch à 98 % et à 99,99 % pour l’implant.

IN

VA N

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

La pilule du lendemain diminue de 75 % le risque de grossesse. Elle doit être prise entre 24 et 72 h après le rapport non protégé. • Si l’ovulation a eu lieu, cette pilule peut : – ralentir le déplacement des spermatozoïdes ou de l’ovule, – ralentir le transport de l’embryon dans la trompe, – empêcher la nidation en modifiant la muqueuse de l’utérus. • Si l’ovulation n’a pas eu lieu, cette pilule peut l’empêcher ou la retarder. La pilule du lendemain ne remplace pas une méthode de contraception traditionnelle. On parle de contragestion.

Éd iti

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7 Il existe également la pilule du « lendemain », sous-entendu lendemain du rapport sexuel. A-t-elle le même effet que la pilule, le patch ou l’implant ? Justifie.

8 Pourquoi la pilule du lendemain doit-elle être prise au maximum 72 h après le rapport sexuel ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

9 Cite des méthodes de contraception mécanique. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Préservatif masculin

Stérilet

Pilule du lendemain 103


10

Quel est le rôle du préservatif dans la contraception ? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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Le préservatif est une petite gaine de latex ou de polyuréthane très fine qui se déroule sur le pénis en érection avant le rapport sexuel. Il doit être changé à chaque rapport sexuel. Il existe également des préservatifs féminins plus rarement utilisés. 11

Le préservatif peut-il avoir un autre rôle ? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

Le cuivre, rentrant dans la composition du stérilet, est toxique pour les spermatozoïdes et, en plus, il renforce l’inaptitude de la paroi de l’utérus à accueillir l’embryon. L’efficacité des stérilets est de 99,5 % depuis sa pose jusqu’à son retrait.

12

Éd iti

on

s

Certains stérilets ont une capsule autour de l’axe vertical qui libère une hormone empêchant l’épaississement de la muqueuse utérine et donc la nidation. Celui-ci assure une contraception continue pendant 3 à 5 ans, mais il peut être enlevé à tout moment.

À partir de l’illustration, réponds aux questions. a. Où le médecin a-t-il placé le stérilet ? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Quel est le mode d’action du stérilet ? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

104


1

LES CELLULES

2

3

4

5

VA À L’ESSENTIEL X

Les méthodes de contraception visent à éviter la …………………………...................……………………..............………… d’un …………………………...................……………………..............…………

par un …………………………...................……………………..............………… ou, s’il y a fécondation,

la …………………………...................……………………..............………… de l’…………………………...................……………………..............…………. X

Méthodes de contraception …………………………...................……………………..............………… : pilule, patch, implant, stérilet. Ces méthodes de contraception chimique empêchent essentiellement l’…………………………...................……………………..............………… par l’action des …………………………...................……………………..............………….

X

Méthodes de contraception …………………………...................……………………..............………… : préservatif, stérilet.

X

Le préservatif retient le …………………………...................……………………..............…………, empêchant la rencontre des

IN

Le stérilet empêche la …………………………...................……………………..............………… de l’embryon.

X

La pilule du lendemain est une contraception d’urgence, elle doit être prise

VA N

X

on

APPLICATION

s

dans les 72 heures après le rapport sexuel.

Complète les cadres en indiquant le moyen de contraception qui agit là où les flèches l’indiquent.

Éd iti

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cellules …………………………...................……………………..............………….

cellule-œuf

nidation

X X fécondation ovulation

X X

X

XX X

trajet des spermatozoïdes trajet de l’ovule pendant la pro-gestation action physique action chimique

105


activité 7

LES INFECTIONS SEXUELLEMENT TRANSMISSIBLES

Découvrons quelques infections sexuellement transmissibles, leurs principaux symptômes et leurs conséquences sur la santé. À partir du texte, réponds aux questions suivantes. À la fin des années 1980, la peur du SIDA a favorisé l’utilisation de préservatifs et s’est accompagnée d’une baisse des maladies sexuellement transmissibles (MST). Aujourd’hui, on constate un relâchement de la prévention et un retour d’infections que l’on croyait disparues.

IN

La majorité des nouveaux cas d’infection se produit parmi les jeunes de 15 à 24 ans. Actuellement, on ne parle plus de MST, car les symptômes sont souvent peu ou pas détectables. L’Organisation mondiale de la Santé (OMS) parle d’infections sexuellement transmissibles (IST). Environ 100 000 Belges ont une IST.

VA N

Les IST sont des maladies extrêmement contagieuses dues à des bactéries, virus ou champignons. Les IST sont en hausse en Belgique. La plupart d’entre elles sont curables, mais sont souvent mal connues et le caractère sévère ou irréversible de certaines de leurs séquelles est parfois sous-estimé (stérilité, cancer du col de l’utérus, etc.).

on

s

Les principaux symptômes sont la fièvre, des douleurs dans le bas du ventre, des écoulements anormaux, des rougeurs des organes génitaux, des éruptions cutanées, un chancre.

Éd iti

Les IST sont liées à des comportements à risque comme le changement fréquent de partenaires, l’échangisme, le fait de ne pas porter de préservatif et de ne pas avertir son partenaire d’une contamination. Se protéger, c’est faire en sorte que le sang, le sperme, les sécrétions vaginales n’entrent pas en contact avec les muqueuses de son partenaire. Les IST se transmettent lors de pratiques sexuelles comme la pénétration vaginale, anale ou orale. Certaines se transmettent lors du baiser et des caresses. Beaucoup d’entre elles se transmettent aussi de la mère à l’enfant pendant la grossesse et à l’accouchement. Les plus fréquentes sont : • La chlamydia est une infection bactérienne surtout présente chez les filles de 15 à 25 ans. La chlamydia, IST la plus fréquente en Europe, peut causer la stérilité de la femme si elle n’est pas traitée. • La gonorrhée est une infection bactérienne. C’est la deuxième cause de l’inflammation de l’urètre. Chez la femme, lorsqu’elle n’est pas soignée, elle peut entrainer la stérilité. • L’herpès génital est une maladie virale, 2 000 000 de Belges en sont porteurs. Ce sont des boutons douloureux sur les organes sexuels.

106


LES CELLULES

1

2

3

4

5

• La syphilis est une infection d’origine bactérienne. Elle apparaît initialement sous forme d’ulcérations indolores de la peau et des muqueuses. Si l’IST n’est pas soignée, les lésions peuvent atteindre les os, le cœur, le système nerveux… • Le papillomavirus VPH : les conséquences d’une infection au VPH peuvent aller de la verrue génitale au cancer. Ce virus serait impliqué dans la plupart des cas de cancer du col de l’utérus. • Le SIDA : le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) infecte les cellules du système immunitaire, les détruit ou les rend inefficaces. Il est mortel à +/– longue échéance. • L’hépatite B est provoquée par un virus qui détruit peu à peu les cellules du foie humain si elle n’est pas traitée. La vaccination des nourrissons et des adolescents est recommandée par l’OMS.

IN

VA N

1 À quels organismes vivants sont dues ces IST ?

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Cite les infections bactériennes dont nous avons parlé. Pouvons-nous en guérir ?

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Actuellement, on peut guérir les infections bactériennes. Les infections virales sont incurables, mais on peut en atténuer ou en moduler les effets par traitements.

3 Cite les infections virales dont nous avons parlé. Pouvons-nous en guérir ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Quels sont les comportements à risque ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5 Comment se transmettent les IST ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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107


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6 Quel est le meilleur moyen de se protéger contre les IST ? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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7 Pourquoi a-t-on changé le terme MST en IST ?

IN

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VA N

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.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

VA À L’ESSENTIEL

on

s

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X

Les IST sont les infections …………………………......……………………....................................................................……………………………………………………….

X

Les IST sont liées à des comportements à risque comme le changement fréquent de partenaires, le fait de ne pas porter de …………………………...................……....................………………………… et de ne pas avertir son partenaire d’une contamination.

X

Le meilleur moyen de se protéger est le …………………………...................……....................………………………… lors de toutes les relations sexuelles.

108


LES CELLULES

1

2

3

4

5

activité 8 DANGERS DE L’USAGE DES DROGUES, DU TABAC,

DE L’ALCOOL ET DES MÉDICAMENTS POUR L’EMBRYON Madame Dupont se présente chez le gynécologue. Après examens, celui-ci lui annonce qu’elle est enceinte. Son médecin lui conseille de fêter cela sans excès. Il lui rappelle les principales règles d’hygiène à suivre pendant une grossesse : arrêt du tabac, arrêt des boissons alcoolisées, arrêt des drogues et vigilance en ce qui concerne les traitements médicaux, alimentation saine et équilibrée...

Voyons pourquoi de telles précautions doivent être prises.

IN

Document 1

• des anomalies faciales, • des retards de croissance, • une malformation de la boîte crânienne et de l’encéphale ainsi que des troubles nerveux, • des dommages du système nerveux central qui peuvent se traduire par un retard du développement, des déficits intellectuels et des troubles de l’apprentissage, une hyperactivité, des troubles de l’attention et/ ou de la mémoire, une incapacité à contrôler sa colère, des difficultés à résoudre des problèmes…

on

s

VA N

Lorsqu’une femme enceinte boit un verre, il y a rapidement autant d’alcool dans le sang de son bébé que dans le sien, voire même davantage compte tenu du poids du fœtus. Les effets de l’alcool sur le fœtus sont nombreux. Dès lors, une consommation quotidienne d’alcool, même très faible, ou des ivresses épisodiques pendant la grossesse sont susceptibles d’entraîner des complications durant la grossesse (retard de croissance, accouchement prématuré) ainsi que des troubles psychiques ou du comportement chez l’enfant exposé, tels que les troubles d’apprentissages, de la mémorisation, de l’abstraction, de l’attention…

Éd iti

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1 À partir des documents suivants, justifie le fait que la femme enceinte ne doit pas boire d’alcool pendant sa grossesse.

Le syndrome d’alcoolisation fœtale (SAF) constitue l’atteinte la plus grave de l’exposition prénatale à l’alcool. Il se manifeste notamment par :

D’après l’Expertise collective de l’Institut national français de la santé et de la recherche médicale intitulée « Alcool, effets sur la santé », 700 à 3000 enfants, sur les 7500 naissances annuelles en France, seraient concernés par un SAF grave.

Source : INPES (Institut national de prévention et d’éducation pour la santé)

109


Document 2 Dioxygèneéchangé échangé Dioxygène Nutriments échangés Nutiments échangés Dioxygène échangé Dioxyde dede carbone Dioxyde carboneéchangé échangé Nutiments échangés Urée échangée Urée échangée Dioxyde de carbone échangé

Urée échangée Sang riche enen dioxygène Sang riche dioxygène

cordon ombilical

Sang dedecarbone Sangriche richeen enoxyde dioxyde carbone Sang riche en dioxygène

zone d’échange entre le sang du fœtus et le sang de la mère

Sang riche en oxyde de carbone

placenta muqueuse utérine

fœtus

IN

mère

2 Quel est le rôle du placenta ?

VA N

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s

3 À partir du tableau de la composition du sang maternel au niveau du placenta, que peux-tu dire des échanges au niveau du placenta ? ARTÈRE UTÉRINE (ARRIVANT AU NIVEAU DU PLACENTA)

VEINE UTÉRINE (QUITTANT LE PLACENTA)

Dioxygène

19

14

Dioxyde de carbone

50

53

Nutriments

100

0,8

Éd iti

on

VOLUME EN mL POUR 100 mL DE SANG

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.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Détermine le sens des échanges à l’aide de flèches colorées. MÈRE Dioxygène Dioxyde de carbone Nutriments Déchets organiques comme l’urée 110

PLACENTA

FŒTUS


LES CELLULES

1

2

3

4

5

5 Légende le schéma suivant avec les mots FŒTUS, SANG MATERNEL, SANG FŒTAl et PLACENTA. Ensuite, représente les échanges entre la mère et le fœtus avec des flèches de couleur. .......................................................................................................................

.......................................................................................................................

O

2

IN

CO 2

VA N

.......................................................................................................................

6 À partir des documents, détermine ce qui va se passer avec l’alcool absorbé par la maman ?

s

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

7 Pourquoi la femme enceinte ne peut-elle pas fumer ou se droguer ?

Éd iti

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.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Ces autres substances auraient le même effet sur le fœtus.

VA À L’ESSENTIEL X

L’alcool, les drogues, les médicaments et les éléments nocifs provenant des cigarettes passent, au niveau du placenta, du sang …………………………...................……....................………………………… vers le sang du …………………………...................……....................………………………….

X

L’absorption de ces substances peut provoquer des malformations, des retards mentaux et de croissance, des troubles nerveux…

111


9 RESPECTER LE CHOIX DE CHACUN EN MATIÈRE activité DE SEXUALITÉ ET DE CONTRACEPTION Les droits sexuels font partie des droits humains universels. C’est d’ailleurs sur ces derniers que les droits sexuels (trop longtemps ignorés) ont été élaborés : la liberté, l’égalité, la dignité, le respect de la vie privée, l’autonomie et l’intégrité physique et morale. Tout le monde peut prétendre au respect de ses droits sexuels. Tous les êtres humains sont égaux et ont droit à une protection devant la loi contre toutes formes d’atteinte à leur intégrité sexuelle. La sexualité occupe une place importante chez l’être humain, qu’il choisisse ou non d’être sexuellement actif. Il est fondamental d’être en bonne santé et capable d’exprimer librement sa sexualité pour que chacun puisse se développer sur les plans économique, social, culturel et politique.

VA N

IN

À partir des phrases suivantes, explique pourquoi il est essentiel de respecter le choix de chacun en matière de sexualité et de contraception. Tous les êtres humains naissent libres et égaux en droits et doivent bénéficier d’une protection contre toute discrimination fondée sur sa sexualité, son sexe ou son genre.

s

Nul ne fera l’objet de violence, d’abus ou de harcèlement fondés sur ses choix sexuels.

on

Toute personne a le droit de contrôler la dissémination de l’information concernant ses choix sexuels et autres questions relatives à sa sexualité.

Éd iti

Toute personne a le droit d’être reconnue devant la loi et a droit à la liberté sexuelle. Toute personne a le droit d’être protégée contre toute contrainte visant à lui faire subir une procédure médicale comme condition à la reconnaissance juridique de son identité sexuelle et a le droit d’être protégée contre toute pression pour qu’elle inhibe ou révèle son sexe, son genre, son identité sexuelle ou son orientation sexuelle. Toute personne a le droit d’exprimer ses idées en matière de sexualité sans subir d’immixtion arbitraire ni limitation fondée sur les croyances culturelles dominantes. Toute personne a le droit de jouir du meilleur état de santé sexuelle. Toute personne a le droit d’exiger des pratiques sexuelles sans risque afin de ne pas avoir à subir de grossesse non désirée et d’infections sexuellement transmissibles, VIH/sida inclus. Toute personne a le droit de prendre ses propres décisions en ce qui concerne quand et comment avoir des enfants, ceci inclut l’adoption, les traitements de la fertilité et le fait d’accéder à un éventail aussi large que possible de moyens abordables de contraception. Extrait d’un article publié en 2009 par la Fédération internationale pour la Planification familiale

112


LES CELLULES

1

2

3

4

5

À RETENIR X

L’appareil génital masculin est composé : • d’organes externes (pénis et testicules), • d’organes internes (épididyme, canal déférent, urètre, vésicules séminales, prostate, glandes de Cowper) qui assurent la production, le déplacement des spermatozoïdes et la fabrication des sécrétions. vessie vésicules séminales prostate

canal déférent

VA N

pénis

épididyme scrotum

X

on

s

testicule

L’appareil génital féminin est composé : • d’organes externes (grandes et petites lèvres, clitoris, glandes de Bartholin), • d’organes internes (ovaires, trompes de Fallope, utérus, vagin) qui assurent la production et le transport des ovules et/ou de l’embryon et son développement.

Éd iti

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urètre

IN

glandes de Cowper

utérus vagin glandes de Bartholin clitoris petites lèvres grandes lèvres

113


CHEZ L’HOMME

CHEZ LA FEMME

Nom de la cellule reproductrice

Spermatozoïde

Ovule

Lieu de production

Testicules

Ovaires

Longueur totale

75 micromètres = 0,075 mm 200 micromètres = 0,2 mm

De la puberté jusqu’à la mort

Maturation

Un ovule par mois est libéré de la puberté jusqu’à la ménopause 2 jours à partir de l’ovulation

VA N

Survie dans les voies 2 à 5 jours en milieu utérin génitales

Avant la naissance, pendant la période embryonnaire

IN

Production

Oui

Forme

Allongée (hydrodynamique)

Sphérique

Cytoplasme

Peu

Beaucoup (réserve nutritive)

La durée moyenne du cycle menstruel est de 28 jours.

on

X

Non

s

Mobilité

Éd iti

• Jour 1 : règles qui durent en moyenne 5 jours = écoulement de sang qui provient du détachement de la couche superficielle de la paroi de l’utérus. • Dès la fin des règles, épaississement progressif de la paroi interne de l’utérus en vue d’accueillir l’ovule fécondé. • Jour 14 : émission d’un ovule alternativement par un des deux ovaires : ovulation. • Si l’ovule n’est pas fécondé, détachement progressif de la paroi interne de l’utérus et saignement (règles). Celles-ci ont toujours lieu 14 jours après l’ovulation et quelle que soit la durée du cycle. X

114

La fécondation est l’union d’un ovule et d’un spermatozoïde pour former une cellule-œuf. Elle se déroule dans les trompes de Fallope. Après la première division, l’œuf devient un embryon. Après 6 à 7 jours, l’embryon s’implante dans la muqueuse de l’utérus, c’est la nidation.


LES CELLULES

2e division après 40 h

1

2

4

5

embryon de 5 jours embryon à 8 cellules au 6e-7e jour, après 2 jours implantation = nidation

1re division de l’œuf après 30 h, embryon à 2 cellules ovule

paroi musculaire de l’utérus muqueuse de l’utérus (endomètre)

IN

ovaire

fécondation

VA N

ovulation trompe de fallope

dépôt des spermatozoïdes lors d’un rapport sexuel

vagin

on

s

trajet des spermatozoïdes trajet de l’ovule pendant la pro-gestation

col de l’utérus

X

L’embryon est un organisme en développement, depuis la première division de l’œuf jusqu’au stade où les principaux organes sont formés.

X

Le fœtus est le stade du développement prénatal après l’embryon, de 8 semaines jusqu’à la naissance.

X

Utilité du placenta : • permettre les échanges gazeux et nutritifs entre la maman et l’enfant sans mélange de leur sang par l’intermédiaire de la paroi de l’utérus, • remplacer les organes qui ne sont pas encore fonctionnels, • empêcher le corps de la maman de prendre le fœtus pour un corps étranger et donc de le rejeter.

X

L’alcool, les drogues, les médicaments et les éléments nocifs provenant des cigarettes passent au niveau du placenta, du sang maternel vers le sang du fœtus.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

3

115


Les méthodes de contraception visent à éviter la fécondation d’un ovule par un spermatozoïde ou, s’il y a fécondation, la nidation de l’embryon.

X

Méthodes de contraception chimique : pilule, patch, implant.

X

Ces méthodes de contraception chimique empêchent l’ovulation par l’action des hormones.

X

Méthodes de contraception mécanique : préservatif, stérilet. Le préservatif retient le sperme, empêchant la rencontre des cellules reproductrices. Le stérilet empêche la nidation de l’embryon.

X

La pilule du lendemain est une contraception d’urgence, elle doit être prise dans les 72 heures après le rapport sexuel.

VA N

IN

X

w

 

Avenue de la Station, 97 • 5030 Gembloux  081/77.78.35 Rue du Waux-Hall, 17 • 4900 Spa  087/77.50.58 Rue de la Moselle, 1 • 6700 Arlon  063/23.22.43 Avenue Herbofin, 30 • 6800 Libramont  061/23.08.10 Centre « Eve et Adam » Rue des Récollets, 1 • 6600 Bastogne  061/23.97.10 Centre IVG Rue des Savoyards, 2 • 6900 Marche-en-Famenne  084/32.00.25 Rue du Prix Nobel, 2 • 6791 Athus  063/38.12.33

s

POUR S’INFORMER ET DÉPISTER :

on

CONTACTS UTILES

Les IST sont les infections sexuellement  transmissibles. Elles sont liées à des   Rue du Midi, 120 • 1000 Bruxelles comportements à risque comme le  02/546.14.33  Rue Warocqué, 21 • 7100 La Louvière changement fréquent de partenaires,  064/22.88.40  Centre IVG le fait de ne pas porter de préservatif et  Rue de Gosselies, 7 • 6183 Trazegnies   071/45.87.91 de ne pas avertir son partenaire d’une Centre IVG  Rue d’Orléans, 34 • 6000 Charleroi contamination. D’AUTRES ADRESSES DE DÉPISTAGE ?  071/20.88.38 X

Les centres et antennes avec le symbole sont des CPF agréés par la Région Wallonne (décret du 18-07-1997) ou par la Région Bruxelloise (COCOM)

 

Centre IVG  Boulevard Gendebien, 5 • 7000 Mons  065/32.99.23  Rue de la Tour, 7 • 5000 Namur  081/77.71.62  Boulevard du Nord, 19 • 5000 Namur  081/73.43.72 Centre IVG  Rue des Carmes, 17 • 4000 Liège  04/223.13.73  Espace M (Quartier Sainte-Marguerite) rue des fontaines Roland, 29 • 4000 Liège  04/226-37-51  Rue Saucy, 14 • 4800 Verviers  087/31.62.38 Centre IVG  Rue Ferrer, 3 • 1480 Tubize  02/355.01.99 Centre IVG  Rue de Cordes, 8 • 7500 Tournai  069/84.23.46 Centre IVG  Rempart du Vieux Cimetière, 15 • 7060 Soignies  067/89.08.17  Rue du Chemin de Fer, 10 • 7780 Comines-Warneton  056/34.05.93  Place Patenier, 9 • 5500 Dinant  081/77.78.30  Faubourg Saint-Germain, 46 • 5660 Couvin  060/34.41.93

LES

Éd iti

 Nos adresses

 www.maisonmedicale.org

de la fédération des maisons moyen médicales Le préservatif Site reste le meilleur de  www.guide-ist-vih.info/repertoire.html se protéger lors ded’adresses toutes les relations Répertoire en Communauté française sexuelles. POUR S’INFORMER,

116

QUELQUES SITES INTÉRESSANTS :

 www.planningsfps.be Site de la Fédération des Centres de Planning Familial des FPS

Mieux vaut s’en passer que se les passer...

 www.mutsoc.be Site de la Mutualité Socialiste  www.loveinrespect.be Site de la Mutualité Socialiste en matière de sexualité  www.ifeelgood.be Site de Latitude Jeunes  www.loveattitude.be Site rassemblant tous les centres de planning familial en Wallonie et à Bruxelles (pour trouver les coordonnées d’une centaine de centres !)

TU AS BESOIN DE PRÉSERVATIFS ? Des boîtes de 31 préservatifs masculins pour seulement 5 euros sont disponibles sur le site www.ifeelgood.be ou dans les Centres de Planning Familial des FPS

*

Infections Sexuellement Transmissibles

*


LES CELLULES

1

2

3

4

5

APPLICATIONS GLOBALES 1 Place les étapes suivantes dans l’ordre, de la production des spermatozoïdes (1) jusqu’à la fécondation. ÉTAPES

NUMÉRO D’ORDRE

Les spermatozoïdes remontent l’utérus. Les spermatozoïdes sont stockés dans l’épididyme.

1

VA N

Quelques spermatozoïdes arrivent jusqu’à l’ovule. Les spermatozoïdes circulent dans les spermiductes. Les spermatozoïdes sont déposés dans le vagin.

on

s

Les spermatozoïdes traversent l’urètre.

Les spermatozoïdes atteignent l’oviducte.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Les testicules produisent les spermatozoïdes.

IN

Un des spermatozoïdes pénètre l’ovule.

2 Complète le tableau en retrouvant pour chaque rôle l’organe. ÉLÉMENT DE L’APPAREIL GÉNITAL FÉMININ

LEUR RÔLE

ÉLÉMENT DE L’APPAREIL GÉNITAL MASCULIN

Ils fabriquent les cellules sexuelles. Leur fusion permet la fécondation. Ce sont les organes de la relation sexuelle. Les cellules sexuelles masculines y sont mises en réserve. Le sperme y est partiellement fabriqué.

117


3 Complète le tableau suivant en cochant la ou les case(s) correspondante(s). CONTRACEPTIFS

PILULE PRÉSERVATIF STÉRILET PILULE DU CONTRACEPTIVE LENDEMAIN

PATCH

IMPLANT

Méthode chimique Méthode mécanique Contient des hormones Empêche l’ovulation

IN

4 Réalise les mots croisés ci-dessous.

1

VA N

2

3

7

Éd iti

8

6

on

5

s

4

9

10

HORIZONTAL 4. Implantation de l’embryon dans la muqueuse utérine. 6. Infections sexuellement transmissibles. 7. Cellule reproductrice femelle. 8. Cellule reproductrice mâle. 10. Organe temporaire permettant les échanges entre la mère et l’enfant durant la grossesse. 118

VERTICAL 1. Carrefour entre les voies génitales et urinaires chez l’homme. 2. Union des cellules reproductrices. 3. Glande reproductrice femelle. 5. Glande reproductrice mâle. 9. Organe où se déroule la grossesse.


LES CELLULES

1

2

3

4

5

5 Réalise une carte mentale décrivant les différentes étapes amenant à la naissance d’un enfant.

IN VA N s on Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

FICHE OUTIL 5

119


LA MATIÈRE

QUI NOUS ENTOURE

Éd iti

on

s

VA N

IN

4

120

THÈME


UAA 9 – L’ATOME, CONSTITUANT ÉLÉMENTAIRE DE LA MATIÈRE SAVOIRS • Définir corps pur, mélange, molécule, atome, formule chimique, ion, réaction chimique • Décrire l’atome selon le modèle de Rutherford • Écrire les symboles des éléments rencontrés • Citer les propriétés des métaux et des non-métaux

• • • • • •

IN

s

VA N

Mettre en relation des éléments pertinents Traiter et utiliser l’information Utiliser des langages différents Communiquer en utilisant le vocabulaire spécifique et le langage adéquat Visualiser dans l’espace Suivre un mode opératoire Analyser ou interpréter des résultats d’expériences réalisées en classe Distinguer un mélange d’un corps pur Modéliser les mélanges et les corps purs Estimer l’ordre de grandeur d’un atome Distinguer les métaux et les non-métaux à partir de leurs propriétés physiques et chimiques Distinguer les métaux et les non-métaux en fonction de leur position dans le tableau périodique Mettre en relation les propriétés d’un métal ou d’un non-métal avec des usages et les conséquences Donner la composition d’une molécule à partir de sa formule chimique Lier le classement des éléments dans le tableau périodique à leurs propriétés Utiliser un multimètre Décrire un ion comme un atome ayant perdu ou gagné des électrons

on

• • • • • • • • • • •

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

SAVOIR-FAIRE

ATTITUDES • Respecter les consignes de sécurité des laboratoires • Utiliser de manière appropriée et en toute sécurité l’équipement mis à disposition

121


SOMMAIRE UAA 9 L’ATOME, CONSTITUANT ÉLÉMENTAIRE DE LA MATIÈRE ...................................................................................................................................................................................................................

IN

INTRODUCTION

123

JE ME SITUE ................................................................................................................................................................................................................................... 124

VA N

ACTIVITÉS | PARTIE I ................................................................................................................................................................................................... 126 Activité 1

Mélanges et corps purs .................................................................................................................................... 126

Activité 2

Modèle moléculaire .................................................................................................................................................. 130

Activité 3

Modèle atomique

Activité 4

Les symboles des éléments chimiques ........................................................................... 138

Activité 5

La formule chimique ................................................................................................................................................ 140

134

on

s

...........................................................................................................................................................

Éd iti

ACTIVITÉS | PARTIE II .................................................................................................................................................................................................. 144 Activité 1

Les métaux et les non-métaux – propriétés physiques

..................

144

Activité 2

Les métaux et les non-métaux – propriétés chimiques

.................

149

Activité 3

Le tableau périodique .......................................................................................................................................... 153

Activité 4

La réaction chimique .............................................................................................................................................. 155

Activité 5

Les ions .............................................................................................................................................................................................. 159

À RETENIR | PARTIES I & II ................................................................................................................................................................................ 164 APPLICATIONS GLOBALES ............................................................................................................................................................................ 166 ANNEXE ................................................................................................................................................................................................................................................... 215

122


1

LA MATIÈRE

2

3

4

5

INTRODUCTION Tout autour de nous est composé de matière : les vêtements, les objets, les animaux, les végétaux, les êtres humains, l’air… De quoi se compose cette matière ? Est-elle faite de particules ? Peut-on classer les composants de la matière ? Où trouverons-nous cette information ?

Éd iti

on

s

VA N

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

IN

1 a. Observe les trois exemples ci-dessous et classe-les en : • vivant / non vivant, • animal / végétal.

…………………………...................……....................…………………………

…………………………...................……....................…………………………

…………………………...................……....................…………………………

…………………………...................……....................…………………………

…………………………...................……....................…………………………

…………………………...................……....................…………………………

b. Quels sont les points communs, au niveau microscopique, entre ces trois exemples ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Quel nom donne-t-on à ces corpuscules ?

RAP

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

L PE

3 Définis un atome. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

123


JE ME SITUE 1 Comment appelle-t-on le passage de l’état liquide à l’état gazeux ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 La fusion, est-ce un phénomène physique ou une réaction chimique ? Justifie. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

3 La combustion est-elle une réaction chimique ou un phénomène physique ? Justifie. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Cite une réaction chimique.

on

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5 Quels sont les produits d’une combustion complète ?

Éd iti

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

6 Quelle expérience réalise-t-on pour prouver la présence de dioxyde de carbone ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

7 Que dit le principe de Lavoisier ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

8 Si je réalise une réaction chimique, dans un milieu fermé, demandant 12 g de réactifs, quelle masse de produits vais-je obtenir ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

124


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

9 Quels sont les trois éléments du triangle du feu ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

10 Quelle est la condition pour qu’un feu soit éteint ? Donne un exemple. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

11 Quel est le nom du gaz mortel produit lors d’une combustion incomplète ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

12 Dessine le symbole de danger associé au dioxygène.

VA N s on Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

125


ACTIVITÉS activité 1

PARTIE I

MÉLANGES ET CORPS PURS

Voyons comment trier la matière en fonction de sa composition.

EXPÉRIENCE

IN

1 Verse un peu de soufre en poudre dans un bécher contenant de l’eau. Ensuite, recommence l’expérience avec de la limaille de fer. Que constates-tu dans les deux cas ?

VA N

FICHE OUTIL 1

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

s

et du soufre Bécher contenant de l’eau

Soufre en poudre

Éd iti

on

....................................................................................................................

Limaille de fer

2 Approche un aimant d’un petit tas de limaille de fer. Recommence l’expérience en présence de soufre. Que constates-tu dans les deux cas ? et de la limaille de fer Bécher contenant de l’eau

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

126


LA MATIÈRE

1

2

4

3

5

3 Voici un mélange de poudre de fer et de soufre. Propose deux méthodes que tu pourrais utiliser pour séparer les constituants de ce mélange. Cite-les, réalise les expériences et énonce tes constatations. ..........................................................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................................................................................

Mélange de soufre en poudre et de limaille de fer

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Complète la phrase suivante

s

À la suite des expériences, nous pouvons conclure que le fer et le soufre ont

on

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

. .

5 Représente ce mélange dans le cadre ci-dessous.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

SOUFRE FER

6 Place un peu de ce mélange fer-soufre dans une cuillère à combustion, chauffe le tout sous une hotte aspirante jusqu’à fusion et laisse refroidir. Ensuite, recommence les deux expériences précédentes.

Sulfure de fer 127


a. Mets le produit obtenu dans l’eau. Que constates-tu ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Approche un aimant du produit obtenu. Que constates-tu ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. Le fer et le soufre ont-ils conservé les propriétés étudiées initialement ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

IN

Lors du chauffage du mélange, les propriétés caractéristiques initiales du fer et du soufre ont été perdues. Le solide gris formé est une nouvelle substance. Sous l’effet de la chaleur, le fer et le soufre ont formé du sulfure de fer qui est un nouveau composé. Le sulfure de fer possède des propriétés bien à lui, différentes de celles du fer ou du soufre. Voici le bilan de la réaction : fer + soufre  sulfure de fer 

s

+

Éd iti

on

Un corps pur est une substance qui n’est constituée que d’un seul type d’entités et qui possède des propriétés caractéristiques, comme l’eau qui s’évapore à 100 °C. Les entités constitutives peuvent être des atomes (ex. : le fer) ou des molécules (ex. : le sulfure de fer). Une molécule est un assemblage neutre d’au moins deux atomes. Elle représente la plus petite quantité de matière possédant les propriétés caractéristiques de la substance considérée. 7 Représente un corps pur.

8 Représente un mélange.

En général, dans la nature, il y a peu de corps purs. La majorité des substances rencontrées sont des mélanges.

128


1

LA MATIÈRE

2

3

4

5

VA À L’ESSENTIEL 

Complète l’organigramme suivant. MATIÈRE …………………………...................……………………..............…………

…………………………...................……………………..............…………

NON

composée de molécules identiques ?

OUI

Une …………………………...................……………………..............………… représente la plus petite quantité de matière

IN

Un corps pur est une espèce chimique dans laquelle il n’y a qu’une …………………………...................……………

VA N

sorte de molécules (ensemble de molécules identiques). 

Un mélange est une espèce chimique dans laquelle il y a …………………………...................……………………..............……

on

s

sortes de molécules (ensemble de molécules différentes).

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

possédant les caractéristiques de la substance considérée.

APPLICATIONS

Entoure les bonnes réponses. 1 Un mélange est :

a. formé de plusieurs espèces de molécules. b. formé d’une seule espèce de molécules. c. une substance dont la molécule est constituée d’atomes de même nature.

129


2 Voici des modèles d’échantillons de matières. Les mélanges sont : a.

b.

c.

d.

e.

a. A – B – C b. A – C – E c. A – B – D – E

MODÈLE MOLÉCULAIRE

VA N

activité 2

IN

d. A – C – D – E

L’eau déminéralisée est un corps pur car elle est composée uniquement de molécules d’eau. De quoi est constituée une molécule d’eau ?

Éd iti

EXPÉRIENCE

on

s

Voyons s’il est possible que ces molécules d’eau soient constituées d’entités encore plus petites. Pour le savoir, réalisons l’électrolyse de l’eau.

Le voltamètre de Hoffman est composé de trois tubes en verre reliés entre eux. Les deux tubes extérieurs se composent : • à leur base, d’une électrode en platine qui permet l’apport de courant continu à la solution ; • à leur sommet, d’un robinet. • Verse de l’eau dans le tube central. • Ferme les deux robinets lorsque les tubes sont remplis et branche les électrodes aux bornes d’un générateur.

   

130


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

1 Que constates-tu après quelques minutes ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Recueille un peu de gaz dans des tubes à essai et réalise les expériences suivantes.

IN

VA N

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Que constates-tu lorsque nous approchons un tison incandescent de l’autre tube à essai ?

on

s

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Une des propriétés du gaz hydrogène (appelé dihydrogène et de formule H2) est d’être un gaz extrêmement inflammable qui fait un bruit caractéristique au contact de la flamme. On dit que le gaz « aboie ». Une des propriétés du gaz oxygène (appelé dioxygène et de formule O2) est d’être un gaz comburant, ce qui signifie qu’il a la propriété d’activer le feu.

Éd iti

DOC +

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

a. Que constates-tu lorsque nous approchons une allumette du tube à essai provenant du tube contenant le plus de gaz ?

DIHYDROGÈNE

DIOXYGÈNE

Inflammable

Comburant

DANGER

Mention de danger : H220 – gaz extrêmement inflammable

DANGER

Mention de danger : H270 – peut provoquer ou aggraver un incendie

3 À partir du Doc +, indique quels sont les gaz qui ont été récoltés dans les tubes à essai. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

131


4 Quelles conclusions peux-tu tirer de cette expérience ?. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

Nous pouvons conclure que : • les molécules d’eau sont composées d’entités plus petites appelées atomes ; • les molécules d’eau contiennent des atomes d’oxygène et d’hydrogène ; • les molécules d’eau contiennent deux fois plus d’atomes d’hydrogène que d’atomes d’oxygène. 5 Si nous décidons de représenter l’élément chimique « hydrogène » par  et l’élément « oxygène » par , représente une molécule d’eau.

VA N

on

s

Les « éléments » constitutifs de la molécule sont des atomes. Une fois séparés, les atomes d’oxygène et d’hydrogène s’associent deux par deux pour former du dioxygène et du dihydrogène.

Éd iti

6 Sachant que le préfixe « di » signifie « 2 », représente le dioxygène et le dihydrogène. dioxygène : dihydrogène :

7 Explique pourquoi nous pouvons dire que le dioxygène, le dihydrogène et l’eau déminéralisée sont des corps purs. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

132


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

8 Observe le tableau ci-dessous et réponds aux questions suivantes. CORPS

TEMPÉRATURE DE FUSION T

MASSE VOLUMIQUE ρ

eau

0 °C

1000 kg/m3

dioxygène

–218,4 °C

1,4 kg/m3

dihydrogène

–259,1 °C

0,0899 kg/m3

a. Le dioxygène et le dihydrogène ont-ils les mêmes propriétés que l’eau ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Que peux-tu en conclure ?

IN

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

9 Complète l’équation-bilan de l’électrolyse. Eau  …………………………...................……………………..............……..........…… + …………………………...................……………………..............…..........………

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

L’électrolyse a cassé les molécules d’eau en un atome d’oxygène et deux atomes d’hydrogène. Ceux-ci se sont recombinés pour former du dioxygène et du dihydrogène.

+

Puisqu’il faut deux atomes d’oxygène pour former une molécule de dioxygène, il faut donc deux molécules d’eau.

VA À L’ESSENTIEL X

Une …………………………...................……....................………………………… est un assemblage d’atomes.

133


activité 3

MODÈLE ATOMIQUE

Suivons le parcours des scientifiques qui ont découvert à quoi ressemble un atome. 1 Après avoir lu les textes, réponds aux questions. –500 : Le mot « atome » vient du grec « a-tomos » (ἄτομος) et signifie « insécable » (indivisible). Cette notion fut introduite par Leucippe.

Leucippe (–460 à –370)

IN

Un de ses élèves, Démocrite, explique que la matière est constituée de corpuscules, en perpétuel mouvement, dotés de qualités idéales.

VA N

Démocrite (–460 à –370)

on

s

–350 : Aristote, philosophe grec, divise la matière en quatre éléments qu’il appelle « racines ». Ce sont l’air, la terre, l’eau et le feu. Les différentes matières résultent de ces quatre éléments. Aristote (–384 à –322)

Éd iti

À la même époque en Inde, une philosophie enseigne déjà que la matière est formée d’atomes indestructibles. Leur assemblage en choses visibles est destructible. 500-1500 : Au Moyen Âge, l’alchimie (grec « khumeia » : « mélange de plusieurs sucs, mixtion ») a pour but d’essayer de transformer les métaux « vils » comme le plomb en métaux « nobles » comme l’or. Malgré leurs croyances particulières, les alchimistes développent l’observation, l’expérimentation, la mesure et une certaine classification des corps. 1808 : John Dalton reprend l’hypothèse de Démocrite (la matière est constituée de particules infimes et indivisibles appelées atomes), il compare ces particules à des boules de billard. Tous les atomes d’un même élément sont identiques et les atomes sont différents d’un élément à l’autre. Les atomes peuvent réaliser différentes combinaisons pour donner des molécules.

John Dalton (1766-1844)

134

Modèle de Dalton


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

1897 : L’Anglais Thomson découvre le premier composant de l’atome, l’électron, particule de charge élémentaire négative et de masse négligeable (9,1 . 10–31 kg). En 1904, il imagine l’atome comme une sphère remplie d’une substance électriquement positive et fourrée d’électrons négatifs comme « des raisins dans un pudding ». Selon lui, l’atome est divisible. Sir Joseph Thomson (1856-1940)

s

VA N

IN

1911 : L’Anglais d’origine néo-zélandaise Rutherford découvre le noyau atomique. Son modèle d’atome montre que : – la charge élémentaire du noyau est positive, – l’essentiel de la masse de l’atome se trouve concentré dans le noyau qui est de taille Ernest Rutherford minuscule, (1871-1937) – il est composé essentiellement de vide, – les électrons « circulent » autour du noyau à Modèle de Rutherford grande vitesse, la distance noyau-électrons est 100 000 fois plus grande que le rayon du noyau, – la somme des charges des électrons est égale à la charge du noyau ; l’atome est électriquement neutre. proton

on

Rutherford comprendra plus tard que le noyau est luimême composé de particules appelées « nucléons ». Il découvre le proton et pressent le neutron.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Modèle du « plum-pudding »

1913 : Le Danois Bohr propose un modèle qui ressemble au système solaire : les électrons, notés e–, tournent sur des orbites bien précises appelées couches électroniques autour du noyau central constitué de nucléons.

noyau

neutron électron noyau

orbites autorisées Modèle de Bohr

Niels Bohr (1885-1962)

1932 : Chadwick découvre effectivement le neutron. Les nucléons sont de deux sortes : – de charge positive et de masse 1,673 . 10–27 kg : c’est le proton noté p+ ; – de charge neutre et de masse 1,675 . 10–27 kg : c’est le neutron noté n0.

James Chadwick (1891-1974)

135


2 Repère sur la ligne du temps, les étapes fondamentales de l’évolution du concept d’atome et les dates clés.

1900

1910

1920

1930

1940

VA N

IN

1800

3 Après avoir lu les textes de la page 135, décris un atome.

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Complète la légende du schéma du modèle atomique Rutherford-Chadwick.

10–10 m

…………………………...................……....................…………………………

10–15 m …………………………...................……....................…………………………

noyau atome

proton neutron

………………………...................................……

………………………...................................……

{

………………………...................................……

………………………...................................……

Par analogie : si le noyau est une mouche au centre d’un terrain de foot, les électrons se trouvent dans les tribunes. 136


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

5 Pourquoi peut-on dire que la charge d’un atome est nulle ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

6 À partir des données de l’exercice 4, vérifie si le rapport entre la taille du noyau et celle de l’atome correspond à celle donnée dans le texte. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA À L’ESSENTIEL

IN

Modèle atomique simplifié (Rutherford-Chadwick)

L’…………………………...................……....................…………………… est une entité qui comporte un noyau minuscule et

VA N

dense de charge positive. Des particules négatives, les …………………………...................…….................…………………………, gravitent sur des couches électroniques à grande distance du noyau. L’atome est électriquement neutre, car la charge positive du noyau est égale à la

on

s

charge négative des électrons.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

X

137


activité 4

LES SYMBOLES DES ÉLÉMENTS CHIMIQUES

En français « or », en anglais « gold », en latin « aurum », en arabe « ‫بهذلا‬ », en chinois « 黄 金 », en grec « χρύσος », en russe « Zoloto », en espagnol « oro », en norvégien « gull », etc. Impossible pour les scientifiques du monde entier de se comprendre. Voyons comment les scientifiques ont déterminé, pour chaque élément chimique, un symbole universel. Par convention internationale, chaque élément chimique est représenté par un symbole. Le symbole chimique comporte une ou deux lettres : • la première est toujours une lettre majuscule ; • la seconde, quand il y en a une, est une lettre minuscule. Voici quelques exemples d’origine des symboles chimiques. or

Du latin « Aurum », « or » ou « objet fait en or »

Br

brome

Du grec « brômos », « puanteur »

C

carbone

Du latin « carbo », « charbon »

Mv

mendelévium

Du nom de Dimitri Mendeleïev

Am

américium

Nommé ainsi d’après l’endroit de sa découverte

No

nobélium

Du nom d’Alfred Nobel

VA N

IN

Au

SYMBOLES

H He Li Be B C N O F Ne Na Mg

138

Éd iti

VA À L’ESSENTIEL

on

s

Depuis le 28 novembre 2016, tous les éléments jusqu’au 118 sont nommés. Le tableau est ainsi complet ! À moins que la recherche...

ÉLÉMENTS SYMBOLES ÉLÉMENTS SYMBOLES ÉLÉMENTS CORRESPONDANTS CORRESPONDANTS CORRESPONDANTS

hydrogène hélium lithium béryllium bore carbone azote oxygène fluor néon sodium magnésium

Al Si P S Cl Ar K Ca Cr Mn Fe Co

aluminium silicium phosphore soufre chlore argon potassium calcium chrome manganèse fer cobalt

Ni Cu Zn Ag Sn Ba W Pt Au Hg Pb U

nickel cuivre zinc argent étain baryum tungstène platine or mercure plomb uranium


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

APPLICATIONS 1 En t’aidant des symboles indiqués, note à côté de chaque photographie le nom de l’élément chimique correspondant.

Fe

Al

………………………..........................................................……

IN VA N

Zn

………………………..........................................................……

F

on

………………………..........................................................……

s

………………………..........................................................……

C

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

………………………..........................................................……

Cu ………………………..........................................................……

Au ………………………..........................................................……

Ne ………………………..........................................................……

2 Parmi les symboles suivants, indique ceux qui sont corrects et ceux qui ne le sont pas. Justifie ta réponse et corrige-les si nécessaire. a. MG ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Ag ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

139


MEW

Engrais liquide avec des éléments nutritifs ORGANIQUES

c. aU

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Cet Engrais pour AGRUMES apporte à vos agrumes une fertilisation équilibrée et douce ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. pour une croissance saine pendant toute l'année. Grâce aux éléments e. f nutritifs organiques, cet Engrais pour AGRUMES unique à action douce vous ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. donne des plantes avec une floraison abondante, un feuillage vert brillant et des 3 Observe attentivement l’étiquette d’engrais placée fruits aux couleurs éclatantes. ci-dessous. Engrais liquide Quels sont lesUtilisation éléments chimiques indispensables à la avec des éléments JAN FEV MARnutritifs ORGANIQUES vie des plantes•et que l’onleretrouve dansl'usage. les composants Agitez flacon avant AVR MAI JUIN de cet engrais ? JUIL AOU SEP • Utilisez le flacon-doseur. NOV DEC • Dose : 5-10 ml par litre d'eau. OCT ne pas fertiliser fertiliser 1x par ........................................................................................................................................................................................................................ pendant la période semaine pendant la Conseil de repos période de croissance Arrosez vos agrumes régulièrement sans engrais, surtout par temps chaud ou sec. En hiver, donnez très peu d'eau et protégez-les du gel. d. Sil

VA N

IN

MEW

Éd iti

on

s

Garanties Suspension d'engrais composé NPK 6-6-7/Avec oligos-éléments 6% azote total (N) dont : 4% azote uréique, 2% azote organique provenant de vinasse. 6% anhydride phosphorique (P2O5) soluble dans l'eau et le citrate d'amonium neutre dont 6% anhydride phosphorique soluble dans l'eau. 7% oxyde de potassium (K2O) soluble dans l'eau.

activité 5

bore (B) soluble dans l'eau : 0,01% cuivre (Cu) soluble dans l'eau : 0,003%* fer (Fe) soluble dans l'eau : 0,03%* manganese (Mn) soluble dans l'eau : 0,015%* molybdène (Mo) soluble dans l'eau : 0,001 % zinc (Zn) soluble dans l'eau : 0,005%*. * chélaté par EDTA **chélaté par EDDHA

Cet Engrais pour AGRUMES apporte à vos agrumes une fertilisation équilibrée et douce pour une croissance saine pendant toute l'année. Grâce aux éléments nutritifs organiques, cet Engrais pour AGRUMES unique à action douce vous donne des plantes avec une floraison abondante, un feuillage vert brillant et des fruits aux couleurs éclatantes.

Utilisation JAN FEV MAR • Agitez le flacon avant l'usage. AVR MAI JUIN JUIL AOU SEP • Utilisez le flacon-doseur. NOV DEC • Dose : 5-10 ml par litre d'eau. OCT ne pas fertiliser fertiliser 1x par pendant la période semaine pendant la Conseil de repos période de croissance Arrosez vos agrumes régulièrement sans engrais, surtout par temps chaud ou sec. En hiver, donnez très peu d'eau et protégez-les du gel. Garanties Suspension d'engrais composé NPK 6-6-7/Avec oligos-éléments 6% azote total (N) dont : 4% azote uréique, 2% azote organique provenant de vinasse. anhydride phosphorique (P2O5) soluble dans l'eau et le citrate d'amonium neutre dont 6% anhydride phosphorique soluble dans l'eau. 7% oxyde de potassium (K2O) soluble dans l'eau.

6%

bore (B) soluble dans l'eau : 0,01% cuivre (Cu) soluble dans l'eau : 0,003%* fer (Fe) soluble dans l'eau : 0,03%* manganese (Mn) soluble dans l'eau : 0,015%* molybdène (Mo) soluble dans l'eau : 0,001 % zinc (Zn) soluble dans l'eau : 0,005%*. * chélaté par EDTA **chélaté par EDDHA

800ml (960g)

Conserver à température ambiante Tenir hors de portée des enfants.

M.E.W. s.a.

Route des Azalées, 149 B-1420 Braine

LA FORMULE CHIMIQUE

à température Voyons comment s’écrit laConserver formule d’uneambiante molécule. Tenir hors de portée des enfants.

Voici quelques molécules.

M.E.W. s.a.

Route des Azalées, 149 l’association de 2 atomes B-1420 Braine

• Le dioxygène que tu inspires est d’oxygène. On peut également modéliser la molécule par la formule O2. • Le dichlore que tu sens à la piscine est l’association de 2 atomes de chlore. On peut également modéliser la molécule par la formule Cl2. • Une molécule d’eau est formée de 2 atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. Elle sera notée H2O.

140

800ml (960g)


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

On retrouve l’utilisation des symboles des éléments pour symboliser la molécule. Le « 2 » derrière le « H » s’appelle un indice et multiplie le « H » par 2. L’indice « 1 » ne s’écrit pas ! Ainsi, l’eau de chaux qui contient un atome de calcium, deux atomes d’oxygène et deux atomes d’hydrogène s’écrit Ca(OH)2.

VA À L’ESSENTIEL Une …………………………...................……....................…………………… chimique s’écrit en indiquant quels atomes entrent

X

dans sa composition et en quelle proportion. L’…………………………...................……....................…………………… est le nombre placé en bas à droite du symbole

X

nombre d’atomes contenus dans une molécule.

on

s

APPLICATIONS

1 Coche la bonne réponse. Dans la formule Ca3PO4, il y a :    

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

VA N

L’indice « 1 » ne s’écrit pas

X

IN

chimique ou du groupe de symboles mis entre parenthèses pour indiquer le

3 molécules de Ca 4 molécules de PO 4 atomes de P 3 atomes de Ca

2 Combien d’atomes de chaque sorte y a-t-il dans les molécules suivantes ? MOLÉCULES Cl2O7

ATOMES 2 Cl 7 O

MOLÉCULES

ATOMES

AgNO3

H3PO4

Cu3PO4

CaCl2

HBr

Mg(OH)2

Al(OH)3

Al2(SO4)3

KMnO4

141


3 Écris la formule des molécules contenant les atomes suivants (dans l’ordre où ils sont cités). a. 1 atome de potassium et 1 atome de chlore , c’est un sel aux propriétés voisines de celles du sel de cuisine.

………………………...............................................

b. 2 atomes d’hydrogène et 1 atome de soufre , c’est un acide qui se reconnaît directement par de mauvaises odeurs (œuf pourri). ………………………...............................................

c. 2 atomes d’hydrogène, 1 atome de soufre et 3 atomes d’oxygène , c’est un acide responsable en partie de la pollution par les pluies

………………………...............................................

acides.

IN

d. 6 atomes de carbone, 12 atomes d’hydrogène, 6 atomes d’oxygène. , c’est le glucose (un sucre) fournisseur de notre énergie. Il est produit par la photosynthèse..

VA N

………………………...............................................

e. La molécule de saccharose, sucre extrait de la betterave, est formée de 12 atomes de carbone, 22 atomes d’hydrogène et de 11 atomes d’oxygène. ………………………...............................................

Éd iti

 un mélange  un corps pur

on

s

4 Coche la réponse adéquate. Le saccharose est :

5 Détermine la composition atomique de produits de la vie courante à partir de leurs formules chimiques. • eau, de formule H2O : ............................................................................................................................................................................................................................................... • eau de Javel, de formule NaClO : ................................................................................................................................................................................................. • eau de chaux, de formule Ca(OH)2 : ......................................................................................................................................................................................... • calcaire, de formule CaCO3 : ..................................................................................................................................................................................................................... • dioxyde de carbone, de formule CO2 : ............................................................................................................................................................................... • monoxyde de carbone, de formule CO : ........................................................................................................................................................................ • vitriol ou acide sulfurique, de formule H2SO4 : .................................................................................................................................................. • esprit de sel ou acide chlorhydrique, de formule HCl : .................................................................................................................

142


LA MATIÈRE

1

2

4

3

5

6 Indique les indices dans les formules chimiques des corps représentés par les modèles colorés ci-dessous sachant que : HYDROGÈNE H

CARBONE C

H...... Cl......

N...... O......

C...... O......

H ......N...... O......

SOUFRE S

CHLORE Cl

H...... C...... N......

VA N

IN

N...... H......

AZOTE N

H...... S...... O......

on

s

C...... H......

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

OXYGÈNE O

143


ACTIVITÉS

PARTIE II

Le soufre, le fer, le carbone, l’aluminium, le cuivre, l’argent, l’or, le mercure, l’oxygène… sont des corps purs élémentaires. Voyons comment trier ces corps en fonction de leurs propriétés.

activité 1

LES MÉTAUX ET LES NON-MÉTAUX – PROPRIÉTÉS PHYSIQUES

1 Cite deux propriétés physiques caractéristiques des corps purs. a.

........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

b. ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

Nous pouvons ajouter d’autres propriétés physiques aux deux précédentes : • la malléabilité (cassant ou souple) ; • l’éclat (mat ou brillant) ; • la conductivité électrique et thermique ; • l’état de la matière (à température ambiante et à une pression de 1013 hPa (1 atm)).

oxygène

ÉCLAT

MALLÉABILITÉ

CONDUCTIVITÉ ÉLECTRIQUE

Éd iti

CORPS PURS

on

s

2 Complète le tableau ci-dessous en prenant exemple sur les deux premières lignes et à partir des différents corps à disposition. MASSE VOLUMIQUE EN kg/m

ÉTAT À TEMPÉRATURE AMBIANTE

TEMPÉRATURE D’ÉBULLITION EN °C

/

/

/

1400

–183

+

+

+

13600

357

2700

2519

cuivre

8900

2562

fer

7900

2861

soufre

2100

445

carbone

2200

4827

mercure aluminium

a. À partir de tes connaissances, indique l’état de la matière de chaque corps pur (solide : (s), liquide : (l), gaz : (g)). b. Range les corps purs en fonction de leur masse volumique croissante. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

144


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

c. Place un « + » si le corps pur vérifie la propriété, un « – » s’il ne la vérifie pas et « / » si la propriété ne peut pas être vérifiée. d. Note les corps purs en fonction de leur éclat : brillant (+) ou mat (–). e. Ensuite, prends un morceau de chaque corps pur et vérifie s’il est malléable (+) ou non (–).

EXPÉRIENCE

IN VA N

Circuit électrique avec un échantillon de soufre

on

s

Circuit électrique avec un échantillon de fer

2 Nomme les corps purs qui ont des propriétés physiques communes. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

1 Après avoir réalisé l’expérience suivante, note si le corps pur est conducteur (+) ou isolant (–).

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 Donne le nom de la catégorie qui comprend le fer, le cuivre, l’aluminium et le mercure. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Nous noterons les métaux «...............». 4 Complète la phrase ci-dessous en fonction de la précédente. Par opposition, nous dirons que le ………………………..........................................................…… et le ………………………..........................................................…… sont des ………………………..........................................................……............. que nous noterons « ............... » ou « ............... ». 5 Compare la masse volumique des métaux à celle des autres corps purs. (Voir tableau) .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

145


6 Toutes les propriétés observées du carbone sont-elles identiques à celles des autres non-métaux ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

7 Quelle est la propriété qui différencie le mercure des autres métaux ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

La classification métaux/non-métaux se retrouve dans le tableau périodique des éléments chimiques. Ce tableau regroupe, dans des cases, tous les éléments chimiques connus. Tu trouveras ce tableau périodique en grand format à la deuxième de couverture de ton livre-cahier.

Éd iti

on

s

VA N

IN

TABLEAU PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS

L’escalier en traits blancs délimite les éléments à caractère métallique à gauche et les éléments à caractère non métallique à droite. 8 En fonction de sa position dans le tableau périodique, indique si l’oxygène est un métal ou un non-métal. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

146


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

Les propriétés physiques ne suffisent pas à classer de façon définitive les métaux et les non-métaux. Ex. : Le carbone est un conducteur comme les métaux ou le mercure est liquide à température ambiante. C’est pourquoi nous étudierons quelques propriétés chimiques dans l’activité suivante.

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES

………………………..........................................................…….............

………………………..........................................................…….............

• Masse volumique généralement ρ > 2500 kg/m3

• Masse volumique généralement ρ < 2500 kg/m3

• Bons conducteurs électriques

• Mauvais conducteurs électriques sauf le carbone

• Malléables

• Cassants

VA N

IN

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES

• Brillants

• Mats

• Point de fusion élevé

• Point de fusion peu élevé

• Ex. : soufre, carbone…

on

• Ex. : cuivre, fer, or, argent…

s

• État de la matière : solide à température • État de la matière : solide, liquide, gazeux ambiante sauf le mercure

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

VA À L’ESSENTIEL

APPLICATIONS

1 À partir du tableau périodique, indique si les corps purs proposés sont métalliques ou non métalliques. CORPS PURS

MÉTAL OU NON-MÉTAL

CORPS PURS ÉLÉMENTAIRES

Au

Na

C

Hg

F

Cl

Al

S

MÉTAL OU NON-MÉTAL

147


2 Quel métal suis-je ? a. Je suis de couleur orange et je suis le matériau qui conduit le courant dans les fils électriques. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Je rouille et je suis attiré par un aimant. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. On m’utilise pour fabriquer des gouttières et parfois pour couvrir les toits. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

d. Je suis surtout de couleur jaune, je suis précieux et brillant.

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

3 Karim a récupéré trois fils de même longueur et de même diamètre qu’il appelle A, B et C. À partir des observations ci-dessous, détermine la nature de chaque fil, parmi les possibilités suivantes : le fer, le cuivre, l’aluminium.

B : ...........................................................................................

on

A : ...........................................................................................

s

• Les fils A et B ne sont pas attirés par l’aimant contrairement au fil C. • Le fil A est orangé alors que les deux autres sont plus ou moins gris. • Le fil B est plus léger que les deux autres. C : ...........................................................................................

Éd iti

4 On trouvait, dans le commerce, des ampoules à incandescence. Celles-ci utilisaient un fil métallique. MÉTAUX

TEMPÉRATURE DE FUSION (°C)

or

1064

argent

962

cuivre

1085

aluminium

660

zinc

420

tungstène

3422

fer

1538

Pourquoi avait-on choisi le tungstène pour confectionner le filament de ces ampoules ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

148


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

5 Les ampoules à incandescence ont été remplacées par des lampes plus économes en électricité. Ces dernières contenaient approximativement 0,005 % de mercure toxique. Pouvait-on les jeter dans les poubelles normales ? ..............................................................................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................................................................

Ampoule à incandescence

..............................................................................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................................................................

IN

LES MÉTAUX ET LES NON-MÉTAUX – PROPRIÉTÉS CHIMIQUES

VA N

Déterminons comment réagissent les métaux et les non-métaux au contact de l’eau.

EXPÉRIENCE 1

1 Que constates-tu ?

on

s

Sous la hotte, un cube de sodium de 5 mm de côté est coupé fraîchement. Immédiatement, il devient mat au contact de l’air. Le morceau est ensuite jeté dans un cristallisoir contenant de l’eau.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

activité 2

..............................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................

2 Le sodium est-il un métal ou un non-métal ? Regarde dans le tableau périodique. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

149


3 Recommence l’expérience avec du lithium. a. La réaction est-elle plus vive ou moins vive qu’avec du sodium ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Compare la position du lithium et du sodium dans le tableau périodique et conclus. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. L’élément chimique suivant dans la colonne Ia est le potassium, comment réagira-t-il dans l’eau ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Recommence l’expérience avec du magnésium en poudre et dans de l’eau chaude.

VA N

a. Compare la réaction du sodium avec celle du magnésium. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

b. Pourquoi a-t-on utilisé de l’eau chaude ?

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. Ces différents éléments chimiques sont-ils des métaux ou des non-métaux ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

d. Relie ces réactions à la place des métaux dans le tableau périodique. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

EXPÉRIENCE 2 Prends un récipient contenant de l’eau et place un peu de soufre en poudre dans l’eau.

150


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

1 Que constates-tu ?. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Le soufre est-il un métal ou un non-métal ? Regarde dans le tableau périodique.. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA À L’ESSENTIEL X

Les métaux des colonnes Ia et IIa …………………………...................……....................…………………… plus ou moins violemment avec l’eau. Plus on descend dans une colonne du tableau périodique, plus ils réagissent vivement.

APPLICATIONS

s

VA N

Les non-métaux …………………………...................……....................……………………………………………...................……....................…………………… avec l’eau.

on

X

1 Pourquoi ne peut-on pas mettre une batterie au lithium endommagée dans un endroit humide ?

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

réagissent de moins en moins vivement.

IN

Quand on se déplace de la gauche vers la droite sur une même ligne, ils

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Indique si le corps pur est métallique (M) ou non-métallique (X/M’). CORPS PUR

MÉTAL/ NON-MÉTAL

CORPS PUR

Ca

Ca

Si

Ag

Br2

I2

Zn

P

MÉTAL/ NON-MÉTAL

151


3 Indique si le corps pur est métallique (M) ou non-métallique (X/M’). PROPOSITIONS

MÉTAL

NON-MÉTAL

Le cuivre est ductile (qui peut être étiré sans se rompre). Le fluor est un gaz jaune verdâtre à pression atmosphérique. Le platine est un bon conducteur d’électricité. La masse volumique du chrome est de 7,2 kg/dm3. L’étain peut être laminé en feuilles très minces. Le soufre est cassant.

À température et pression ordinaires, le brome est un liquide brun-rouge.

IN

Le nickel pur est malléable.

VA N

Les feuilles de plomb sont utilisées pour le revêtement de toitures. Le sodium a une masse volumique de 0,971 g/cm3.

Éd iti

on

s

4 Observe les photographies ci-dessous.

Grains de diiode

Eau d’iode

a. L’iode est-il un métal ou un non-métal ? Regarde dans le tableau périodique. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Que peut-on dire de la réaction de l’iode dans l’eau ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

152


LA MATIÈRE

activité 3

1

2

3

4

5

LE TABLEAU PÉRIODIQUE

Voyons quelles sont les propriétés qui ont été retenues par Mendeleïev pour réaliser sa classification périodique.

DOC +

Après avoir lu le texte, réponds aux questions.

Dans l’Antiquité, dix éléments étaient connus : le cuivre, l’or, le fer, l’argent, le carbone, l’étain, le mercure, le platine, le plomb et le soufre.

IN

Au cours des xviie et xviiie siècles, les chimistes découvrent de nombreux éléments. Les scientifiques caractérisent les éléments en particulier grâce à leur masse atomique.

VA N

En étudiant les propriétés des éléments, les chimistes découvrent que certains d’entre eux ont des propriétés chimiques voisines. Beaucoup tentent de les classer avec plus ou moins de réussite.

on

s

Le chimiste russe Dimitri Mendeleïev se rend compte que lorsqu’il les place par ordre de masse atomique croissante, les éléments ayant des propriétés similaires se retrouvent à des intervalles réguliers. En 1869, Mendeleïev propose une première classification. Il construit un tableau appelé « tableau périodique » qui classe les 63 éléments chimiques alors connus d’après leur masse atomique croissante et leurs propriétés chimiques.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Treize éléments étaient connus avant 1700, en ajoutant à la liste précédente l’arsenic, l’antimoine et le phosphore.

Pour respecter la périodicité, Mendeleïev inverse quelques éléments et laisse des cases vides. Il prévoit la découverte de nouveaux éléments dont il estime la masse atomique et prédit les propriétés. La découverte ultérieure des éléments manquants lui donnera raison ! Par exemple, entre le zinc et l’arsenic, il laisse deux cases vides qui furent occupées par la suite par le gallium et le germanium.

À Saint-Pétersbourg, Mendeleïev est honoré par une statue et un tableau périodique géant à côté de l’Institut de technologie, où il obtint son premier poste d’enseignant, et devant le bureau des « Poids et mesures », dont il fut le directeur.

153


1 De quoi dépend la masse atomique des éléments chimiques ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Après avoir découpé les cartes qui se trouvent sur l’annexe de ton livre-cahier (page 215), trie-les une première fois en fonction de leur masse atomique croissante. Ensuite, trouve leur périodicité grâce à leurs propriétés chimiques et, enfin, complète le tableau périodique ci-dessous en y plaçant les symboles et en suivant l’ordre de ton classement. Ia

IIa

IIIa

IVa

Va

VIa

VIIa

0

IN

1

VA N

2

18 Ar gaz inerte

s

3

10 Ne gaz inerte

1,01

on

H

Observe le tableau périodique situé en deuxième de couverture. Z est le nombre atomique qui caractérise l’atome, il se situe dans chaque case du tableau périodique en fonction de la légende donnée : ici, en haut et à gauche. Il correspond à la charge du noyau et, dans un atome, au nombre d’électrons. Dans ce cas, pour l’élément hydrogène : Z = 1 Au milieu, le symbole chimique de l’élément : H En bas au centre, la masse atomique (A) de l’élément : 1,01

Éd iti

1

VA À L’ESSENTIEL X

Le nombre atomique (…………) est caractéristique de l’atome et comme l’atome est neutre, Z est égal au nombre d’électrons ou de protons.

X

Puisque la masse des électrons est négligeable, la masse atomique (…………) correspond approximativement à la masse du noyau.

154


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

APPLICATIONS 1 À partir du tableau périodique, complète les cases suivantes.

1

27

H

Co

Ni

.........................

.........................

58,7

26

35

17

53

.........................

.........................

65,4

126,9

.............

.............

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

226

238

IN

.........................

.............

.............

.........................

.........................

.........................

activité 4

.............

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

on

.........................

.............

s

.............

VA N

2 Complète les cases pour les éléments suivants : potassium, mercure, tungstène, manganèse et étain.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

30

.............

LA RÉACTION CHIMIQUE

Voyons ce qui se passe au sein de la matière lors d’une réaction chimique.

EXPÉRIENCE 1 • Prends deux béchers. • Verse 20 mL d’une solution de nitrate d’argent dans le premier bécher. • Verse 20 mL d’une solution de chlorure de sodium dans le second.

Solution de nitrate d'argent

Solution de chlorure de sodium 155


1 Quelle est la couleur des deux solutions ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Pour rappel, les substances initiales sont appelées réactifs. • Verse le contenu de l’un des béchers dans l’autre. 2 Quelle est la couleur obtenue après mélange des deux solutions ?

IN

.................................................................................................................................................................................................

VA N

• Laisse le bécher au repos pendant 10 minutes. 3 Qu’observes-tu dans la partie inférieure du bécher ? ..............................................................................................................................................................................................................................

s

Le précipité obtenu est du chlorure d’argent.

Éd iti

on

Certaines réactions chimiques peuvent produire un solide qui se dépose ou précipite dans le fond du récipient. On appelle ce dépôt un précipité. 4 Qu’observes-tu dans la partie supérieure du bécher ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Le surnageant est du nitrate de potassium. 5 Comment pourrais-tu vérifier qu’il s’est bien formé un corps solide ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Pour rappel, les substances qui se forment au cours d’une réaction chimique sont appelées les produits. L’équation de la réaction chimique modélise la réorganisation des atomes des réactifs pour former des produits. Les réactifs seront placés dans la partie gauche et les produits dans la partie droite de l’équation. Réactifs et produits sont séparés par une flèche. 6 Note, en suivant les règles citées ci-dessus, l’équation nominative de la réaction chimique que tu viens de réaliser. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

156


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

EXPÉRIENCE 2 • Verse dans un tube à essai une solution d’acide chlorhydrique (HCl). • Place ensuite un morceau de ruban de magnésium (Mg) dans le tube. 1 Qu’observes-tu dans le tube à essai ? ...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

Tube à essai contenant de l'acide chlorhydrique et du magnésium

IN

2 S’agit-il d’un phénomène physique ou d’une réaction chimique ? Justifie.

VA N

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 Si tu touches le tube à essai, que constates-tu ?

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

Lorsqu’il y a production de chaleur au cours d’une réaction chimique, on parle de réaction exothermique. 4 Que dois-tu faire pour déterminer la nature du gaz qui s’échappe ?

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5 Tu connais déjà un certain nombre de gaz faciles à tester. Pour chaque gaz, complète le test à réaliser. Dihydrogène : ....................................................................................................................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Dioxygène : ................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Dioxyde de carbone : ........................................................................................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Vapeur d’eau : ...................................................................................................................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

157


• Remets un morceau de magnésium dans la solution d’acide chlorhydrique. • Récolte le gaz. 6 a. En fonction des formules des réactifs, quelle pourrait être la nature du gaz ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• Teste le gaz. b. Quelle est la nature de ce gaz ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

c. Comment savoir si la réaction chimique est terminée ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

d. Le liquide incolore présent en fin de réaction dans le tube à essai est une solution de chlorure de magnésium. Écris l’équation chimique nominative de la réaction étudiée selon les règles citées plus haut. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

On appelle réaction de volatilisation une réaction au cours de laquelle se forme un gaz.

Éd iti

Dans certaines conditions et pour autant qu’ils forment une entité plus stable que le système initial, les atomes peuvent échanger certains de leurs électrons ou en mettre en commun, pour former un « objet composite » appelé molécule.

VA À L’ESSENTIEL X

L’équation de la réaction …………………………...................……....................…………………… modélise la transformation des réactifs en produit(s).

X

Les réactifs sont placés dans la partie …………………………...................……....................…………………… et les produits dans la partie …………………………...................……....................…………………… de l’équation. Réactifs et produits sont séparés par une flèche.

158


LA MATIÈRE

activité 5

1

2

3

4

5

LES IONS

Déterminons ce que l’on appelle « les ions » et comment ils se forment.

EXPÉRIENCE 1 Complète les observations des expériences faites en classe. SCHÉMAS

OBSERVATIONS

A

IN

....................................................................................................................................................................................................................

VA N

eau distillée

I = ..…….............……… A (Ampère) U=9V

on

s

A

....................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

....................................................................................................................................................................................................................

sel de cuisine + eau distillée

I = ..…….............……… A U=9V

2 Dans quelle condition le courant peut-il passer ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Le sel de cuisine ne reste pas sous forme de NaCl dans l’eau, comme indiqué précédemment.

159


3 Observe l’étiquette d’une bouteille d’eau « minérale » qui contient de nombreux sels minéraux dissous et réponds aux questions.

Eau Vive Eau minérale

1,5 L

Composition moyenne en g/L Cations Na+ 0,25 Ca2+ 0,10

Cl– F–

Anions 0,02 K+ Mg2+ 0,01

SO42– 0,52 NO3– 0,001

0,03 0,01

a. Relève les différents éléments présents que tu reconnais et nomme-les.

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Quelle différence y a-t-il entre les symboles que tu viens de relever et leur écriture sur l’étiquette ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

Ces espèces chimiques électriquement chargées sont des ions.

Éd iti

c. Donne la signification de « électriquement chargée ». ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

d. Quelle est la particularité des éléments neutres ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

e. Quelle hypothèse peux-tu émettre concernant ces particules ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

f. Sachant que la charge du noyau ne change pas, quelles sont les particules dont le nombre a changé ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

160


LA MATIÈRE

1

2

4

3

5

g. À partir de cette même étiquette d’eau, trouve deux critères de classement pour ces ions et relève un exemple de chaque type. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

h. Complète les phrases suivantes. • Un ion composé d’un …………………………...................…................…....................…………………… est appelé ion monoatomique. • Un ion composé de …………………………...................……....................………………….........................… est appelé ion polyatomique. i. Compare le nombre d’électrons et de protons pour l’atome de sodium et l’ion sodium. Fais de même pour l’atome de chlore et l’ion chlorure.

IN

Charges du noyau

VA N s

protons

..……...........…

électrons

on

..……...........…

..……...........…

atome de sodium

protons

..……...........…

électrons

cation sodium Na+

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Électron

..……...........…

protons

..……...........…

atome de chlore

électrons

..……...........…

protons

..……...........…

électrons

anion chlorure Cl–

j. Quelle est la différence essentielle entre un atome et son ion ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

161


k. Quel est le point commun entre un atome et son ion ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

l. Complète la phrase suivante. Un ion peut porter : • un …………………………...................…................…....................…………… d’électrons par rapport à l’atome électriquement neutre : c’est un ion chargé « négativement » appelé anion ; • un …………………...................…................…....................…………………… d’électrons par rapport à l’atome électriquement neutre : c’est un ion chargé « positivement » appelé cation. 4 Complétons le tableau suivant. SYMBOLES DES IONS

Na+

Ca

Ca2+

VA N

Na

CHARGE NOMBRE CHARGE DU D’ÉLECTRONS TOTALE NOYAU

IN

SYMBOLES CHARGE NOMBRE CHARGE DES ATOMES DU D’ÉLECTRONS TOTALE NOYAU

K

K+

Mg

Mg2+ Cl-

s

Cl

F-

Éd iti

on

F

VA À L’ESSENTIEL X

Une espèce chimique électriquement chargée est un …………………………...................……....................…………………….

X

Un ion peut porter : • un défaut d’électrons par rapport à l’atome électriquement neutre, c’est un ion chargé …………………………...................……....................…………………… appelé …………………………...................……....................…………………… ; • un excès d’électrons par rapport à l’atome électriquement neutre, c’est un ion chargé …………………………...................……....................…………………… appelé …………………………...................……....................…………………….

162


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

APPLICATIONS 1 Les dentifrices au fluor sont recommandés pour prévenir les caries dentaires. Ils contiennent des ions fluorure F–. a. Quel est le symbole chimique de l’atome de fluor ? ……………………….. b. Quel est son nombre atomique ? ……………………….. c. L’ion fluorure contient-il plus ou moins d’électrons que l’atome de fluor ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

b. L’ion magnésium comporte-t-il plus ou moins d’électrons que l’atome correspondant ? Combien ?

on

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

a. Quelle est la formule de cet ion ? ……………….......………..

IN

2 L’ion magnésium est nécessaire à l’organisme. Il est présent dans le cacao et dans certaines eaux minérales.

163


À RETENIR X

PARTIE I

Les constituants de la matière se classent de la manière suivante : MATIÈRE MÉLANGES

CORPS PURS NON

composée de molécules identiques ?

OUI

Un corps pur est une espèce chimique dans laquelle il n’y a qu’une seule sorte d’entités (atomes ou molécules – assemblage d’entités identiques).

X

Un mélange est une espèce chimique dans laquelle il y a plusieurs sortes d’entités (assemblage d’entités différentes).

X

Une molécule représente la plus petite quantité de matière possédant les caractéristiques de la substance considérée. Il s’agit d’un assemblage d’atomes. Chaque molécule a des propriétés propres.

X

Modèle atomique simplifié (Rutherford-Chadwick) L’atome est une entité qui comporte un noyau minuscule et dense de charge positive et composé de protons (positifs) et de neutrons (neutres). Des particules négatives, les électrons, gravitent sur des couches électroniques à grande distance du noyau. L’atome est électriquement neutre, car la charge positive du noyau est égale à la charge négative des électrons.

X

On a attribué un symbole à chaque atome (voir p. 138 et deuxième de couverture).

X

On écrit une formule chimique en indiquant quels atomes entrent dans sa composition et en quelle proportion.

X

L’indice, dans une formule chimique, est le nombre placé en bas à droite du symbole chimique ou du groupe de symboles mis entre parenthèses pour indiquer le nombre d’atomes ou d’ions contenus dans une molécule. L’indice « 1 » ne s’écrit pas.

Éd iti

on

s

VA N

IN

X

164


LA MATIÈRE

1

À RETENIR X

3

4

5

PARTIE II

Propriétés distinctives des métaux et des non-métaux PROPRIÉTÉS DES MÉTAUX

PROPRIÉTÉS DES NON-MÉTAUX • Masse volumique généralement ρ < 2500 kg/m3

• Bons conducteurs électriques

• Mauvais conducteurs électriques sauf le carbone

• Malléables

• Cassants

• Brillants

• Mats

• Point de fusion élevé

• Point de fusion peu élevé

IN

• Masse volumique généralement ρ > 2500 kg/m3

VA N

• État de la matière : solide à température • État de la matière : solide, liquide, gazeux ambiante sauf le mercure • Réaction plus ou moins violente au contact • Généralement pas de réaction avec l’eau de l’eau

L’équation de la réaction chimique modélise la transformation des réactifs en produit(s). Les réactifs sont placés dans la partie gauche et les produits dans la partie droite de l’équation. Réactifs et produits sont séparés par une flèche.

on

X

• Ex. : soufre, carbone…

s

• Ex. : cuivre, fer, or, argent, sodium…

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

2

Réactif(s)  Produit(s)

X

Une espèce chimique électriquement chargée est un ion.

165


APPLICATIONS GLOBALES 1 Complète ces mots croisés. 1

2 3

4

5

IN

6

VA N

7

8

s

9

Éd iti

on

HORIZONTAL 2. Permet le vol de certains ballons. 5. Très toxique, il servait dans les thermomètres. 6. Présent dans l’atmosphère, produit par photosynthèse et indispensable à la vie. 7. Son oxydation accélérée par l’humidité forme la rouille. 8. Entre dans la composition des batteries et des accumulateurs. 9. Entre dans la composition des os.

VERTICAL 1. Entouré d’une enveloppe isolante, il compose l’âme du fil électrique. 3. Il est le composant unique du diamant. 4. Compose à 78 % l’atmosphère terrestre. 5. En poudre, sa combustion servait de flash dans les appareils photographiques.

2 Complète les phrases suivantes. a. Une molécule est un assemblage d’…………………………...................……....................…………………… liés entre eux. b. La molécule d’eau de formule H2O est composée de

…………………………...................……..............

atomes

d’hydrogène et d’…………………………...................…….............. atome d’…………………………...................……....................……………………. c. Des molécules peuvent être représentées par des …………………………...................…….............. moléculaires.

166


LA MATIÈRE

1

2

3

4

5

3 Le symbole chimique d’un élément peut être constitué d’une lettre unique. Dans ce cas, il s’agira toujours :  d’une majuscule.

 d’une minuscule.

4 Le symbole chimique d’un élément sera constitué de deux lettres pour éviter les confusions. Dans ce cas, la seconde lettre sera toujours :  une majuscule.

 une minuscule.

5 Recherche dans le tableau périodique les noms des éléments chimiques correspondants aux symboles suivants. a. S :

........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Zn :

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

s

calcium cobalt carbone cuivre chlore cadmium

on

     

VA N

6 À l’aide de ton tableau périodique, détermine quel élément correspond au symbole C.

7 Donne les formules des molécules suivantes : a. dihydrogène : ...........................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

c. Ca : ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. eau : ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................... c. dioxyde de carbone : .............................................................................................................................................................................................................................................. d. dioxygène : .................................................................................................................................................................................................................................................................................... 8 Place chaque « expression » dans sa catégorie: H2, Cl-, Al, CO, CH4, Co, Zn2+, Cu. a. Formules d’atomes :

.................................................................................................................................................................................................................................................

b. Formules de molécules : c. Formules d’ions :

..............................................................................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................................................................................................

9 Coche les affirmations exactes.  Les électrons ne portent pas de charges  Les atomes sont électriquement neutres  Les ions sont électriquement chargés

167


L’ÉNERGIE

IN

DONT NOUS AVONS BESOIN

Éd iti

on

s

VA N

5

THÈME

168


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

UAA 10 – LES ÊTRES VIVANTS ONT BESOIN D’ÉNERGIE POUR FONCTIONNER SAVOIRS

VA N

IN

Citer les catégories de nutriments et leurs rôles Expliciter comment la valeur énergétique d’un aliment est déterminée Le kilojoule, unité d’énergie alimentaire Règles de base d’une alimentation équilibrée Conditions nécessaires à la vie Organismes autotrophes et hétérotrophes Organisation générale d’une plante verte Photosynthèse et respiration cellulaire Relations alimentaires entre organismes vivants représentées par des pyramides d’énergie • Citer les conditions nécessaires à la vie

SAVOIR-FAIRE

• • • • • • • • • • •

s

Mettre en relation des éléments pertinents Traiter et utiliser l’information Utiliser des langages différents Transformer des unités Communiquer en utilisant le vocabulaire spécifique et le langage adéquat Utiliser une table de composition d’aliments Utiliser une table de valeurs énergétiques des aliments Utiliser une table de dépenses énergétiques en fonction des activités humaines Comparer les besoins énergétiques de divers individus en fonction de facteurs variés Mettre en relation quelques activités concrètes et l’énergie dépensée pour les réaliser Critiquer un régime alimentaire Mettre en évidence qu’une cellule est, entre autres, une centrale énergétique Mettre en relation l’organisation générale d’une plante verte avec la physiologie de sa nutrition Comparer les rôles de la photosynthèse et de la nutrition Localiser, dans la cellule, les sièges de la respiration cellulaire et de la photosynthèse Comparer les pyramides d’énergie de différents écosystèmes Déterminer et justifier si un régime alimentaire est équilibré Identifier des changements significatifs dans les habitudes alimentaires et leurs relations dans le développement de maladies nutritionnelles Expliquer les effets de l’élimination ou de l’affaiblissement d’une partie d’une pyramide d’énergie

on

• • • • • • • •

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

• • • • • • • • •

169


SOMMAIRE UAA 10 LES ÊTRES VIVANTS ONT BESOIN D’ÉNERGIE POUR FONCTIONNER ......................................................................................................................................................................................................................

IN

INTRODUCTION

171

JE ME SITUE ................................................................................................................................................................................................................................... 172

VA N

ACTIVITÉS | PARTIE I .................................................................................................................................................................................................... 173 Activité 1

Je mange donc je lis ................................................................................................................................................ 173

Activité 2

Rôles des nutriments

Activité 3

Minéraux et vitamines .......................................................................................................................................... 183

Activité 4

Valeur énergétique des nutriments

Activité 5

Une alimentation équilibrée .................................................................................................................... 190

Activité 6

Les modifications des habitudes alimentaires (uniquement en TQ) ................................................................................................................................................. 195

..........................................................................................

176

187

Éd iti

on

s

..............................................................................................................................................

À RETENIR | PARTIE I .................................................................................................................................................................................................. 198 ACTIVITÉS | PARTIE II ................................................................................................................................................................................................. 199 199

Activité 1

L’être humain est constitué de cellules

Activité 2

La cellule végétale, une cellule différente

Activité 3

Observation d’un végétal

Activité 4

Rôles des différentes parties d’une plante verte ........................................ 203

Activité 5

Pyramides d’énergie ............................................................................................................................................... 210

Activité 6

Effets de l’action de l’Homme sur une pyramide énergétique (uniquement en TQ) ................................................................................................................................................. 213

............................................................................

.................................................................

...........................................................................................................................

201

202

À RETENIR | PARTIE II ................................................................................................................................................................................................. 214

170


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

INTRODUCTION 1 L’adage indique qu’« il faut manger pour vivre et non vivre pour manger » ! Que signifie cette expression ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN VA N s on Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 On peut lire, durant les publicités sur les chaînes françaises, un certain nombre de conseils liés à l’alimentation. Quels sont-ils ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

171


JE ME SITUE 1 Pourquoi est-il indispensable de manger pour les êtres humains ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Pourquoi est-il indispensable de varier notre alimentation ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 Comment se nomment les éléments issus de la décomposition des aliments ?

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Quel système de l’organisme permet cette transformation des aliments ?

VA N

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5 Cite les grandes catégories de nutriments.

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

6 Quel composant entre à plus de 60 % dans la composition de notre organisme ?

Éd iti

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

7 Comment les nutriments sont-ils distribués à l’ensemble des cellules du corps ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

8 Quel organite cellulaire permet la production d’énergie par une fonction appelée « respiration cellulaire » ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

9 Par quels organites particuliers et verts se distinguent les cellules végétales des cellules animales ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

10 Quelle fonction particulière assurent ces organites verts ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

172


L'ÉNERGIE

ACTIVITÉS activité 1

1

2

3

5

4

PARTIE I

JE MANGE DONC JE LIS

Voyons, grâce à l’étiquette de certains aliments, de quoi ceux-ci se composent et l’intérêt de ces étiquettes.

CHICONS AU GRATIN

1 Classe quelques-unes des substances entrant dans la composition du produit proposé dans le tableau ci-dessous.

IN

Purée de pommes de terre 38% (pommes de terre cuites 29%, eau, huile de tournesol, lait maigre en poudre, jaune d’œuf, sel, poivre, noix de muscade), sauce fromage 29% (eau, fromage gouda (lait, présure, levain, sel, colorant ; carotène, préservateur ; E251), lait entier en poudre, huile de tournesol, farine de blé, amidon de maïs, sel, ............................................................................................................................................................................................................................................................................................. poivre, noix de muscade, curcuma), chicons cuits 23%, jambon 8% (viande de porc reconstitué, eau, sel, dextrose, caséinate (lait), extrait d’herbes, ............................................................................................................................................................................................................................................................................................. herbes et épices, extrait de viande, émulgateur E407a, stabilisateur E450 & E451, antioxydant E301, préservateur E250), chapelure (blé), fromage (lait).

VA N

.............................................................................................................................................................................................................................................................................................

ALIMENTS D’ORIGINE VÉGÉTALE

............................................................................................................................................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

ALIMENTS D’ORIGINE MINÉRALE

s

.............................................................................................................................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

ALIMENTS D’ORIGINE ANIMALE

INGRÉDIENTS

Valeurs nutritionnelles

Par 100 mL

(%)

Par 200 mL

(%)

210 kJ 420 kJ (5%) 49 kcal 98 kcal Matières grasses 0g 0g (0%) - dont acides gras 0g 0g (0%) saturés 11 g 22 g Glucides 11 g 21 g (24%) .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. - dont sucres 0,5 g 1g Fibres 0,5 g 1g Protéines 0g 0 g (0%)) .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. Sel Vitamine C 41 mg (51%) 82 mg (103%) .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. Vitamine E 1,5 mg (13%) 3 mg (25%) Vitamine A 120 µg (15% 240 µg (30%)

2 Quelle autre façon de classer les composants d’un aliment utilise-t-on ici ?

Énergie

Protides, lipides, glucides, vitamines, eau et sels minéraux sont appelés nutriments. 3 Comment les aliments que nous ingérons se transforment-ils en nutriments ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Comment nomme-t-on le passage des nutriments de l’intestin grêle vers la circulation sanguine ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

173


5 Que deviennent les nutriments qui ont quitté l’intestin grêle ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

6 Tous les composants présents dans les chicons au gratin sont-ils indispensables à notre vie ? Justifie. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

7 Quel est l’intérêt d’ajouter ces substances non indispensables dans les aliments ?

IN

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Étiquetage nutritionnel

Valeur énergétique Matières grasses dont acides gras saturés Glucides dont sucres Fibres alimentaires Protéines Sel

s

Par (%) Par (%) nutritionnelles 100 mL 200 mL Énergie 210 kJ 420 kJ (5%) 49 kcal 98 kcal Matières grasses 0g 0 g (0%) - dont acides gras 0g 0 g (0%) saturés 11 g 22 g Glucides 11 g 21 g (24%) - dont sucres 0,5 g 1g Fibres 0,5 g 1g Protéines 0g 0 g (0%)) Sel Vitamine C 41 mg (51%) 82 mg (103%) Vitamine E 1,5 mg (13%) 3 mg (25%) Vitamine A 120 µg (15% 240 µg (30%)

Éd iti

Valeur 100 mL 1 verre nutritionnelle 200 mL moyenne RI* Énergie 198 kJ 5 % 397 kJ 47 kcal 94 kcal Matières 1,6 g 4 % 3,1 g grasses dont acides 1,0 g 10 % 2,0 g gras saturés Glucides 4,8 g 4 % 9,6 g dont sucres 4,8 g 11 % 9,6 g Fibres 0,0 g 0,0 g alimentaires Protéines 3,5 g 14 % 7,0 g Sel 0,13 g 4 % 0,25 g Minéraux RI* RI* calcium 120 mg 240 30 % 15 % mg

Valeurs

on

VALEURS NUTRITIONNELLES

VA N

8 Compare la composition (quantité et qualité) des quatre produits ci-dessus.

Jus de fruits frais

Lait demi-écrémé ...........................................................................................................................................................................................

Pour 100 g 1168 kJ / 276 kcal 4g 0.3 g 50 g 7.3 g 3g 8,6 g 1,13 g

Pain Valeurs nutritionnelles moyennes Énergie

100 g

15 g

2278 kJ 339 kJ 546 kcal 81 kcal Matières grasses 31,6 g 4,7 g dont acides saturés 11 g 1,7 g Glucides 57,6 g 8,6 g dont sucres 56,8 g 8.5 g Protéines 6g 0,9 g Sel 0,114 g 0,017 g * Apport de référence pour un adulte-type (8400 kJ/2000 kcal)

...........................................................................................................................................................................................

(%*) 15 g 4 7 9 3 9 2 0

Pâte à tartiner

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

9 Quel est l’intérêt d’avoir une alimentation variée ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

174


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

10 Quel est l’intérêt d’avoir la composition de chaque produit alimentaire ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Allergènes Lait, œuf, blé

X

IN VA N

VA À L’ESSENTIEL

Les aliments que nous ingérons sont souvent composés de plusieurs substances ou …………………………...................……....................…………………… : protides, glucides, lipides, vitamines, sels minéraux

s

et eau. On peut également y trouver une série d’autres molécules (d’origine

on

naturelle ou non), servant à la …………………………...................……....................…………………… des produits ou à favoriser l’attrait du produit pour le consommateur. X

La liste des composants sur …………………………...................……....................…………………… des produits permet

Éd iti

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Boisson rafraîchissante aux extraits végétaux, avec édulcorants Ingrédients : eau pétillante ; colorant : E150d ; acidifiants : E338, E331 ; Édulcorants : aspartame, acésulfame-K ; arômes naturels (extraits végétaux), dont caféine. Contient une source de phénylalanine.

de choisir les aliments en fonction des …………………………...................……....................…………………… (éviter des carences) ou des …………………………...................……....................…………………… alimentaires.

175


activité 2

RÔLES DES NUTRIMENTS

Au travers de petites expériences, (re)découvrons les rôles des différents nutriments. Voici la composition centésimale d’un être humain de 65 kg. NUTRIMENT

POURCENTAGE DE LA MASSE DU CORPS 61,6

Protéines

17,0

Lipides

13,8

Sels minéraux

6,1

Glucides

1,5

IN

Eau

VA N

À partir des données précédentes, détermine quel nutriment est le plus représenté dans notre organisme. Justifie ta réponse. ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

L'EAU

on

EXPÉRIENCE 1

s

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

a.

Éd iti

• Dissous du sel dans un verre d’eau (a). • Hydrate des perles de polyacrylamide en les plongeant dans l’eau plusieurs heures (b) OU ajoute 2 gouttes d’eau à du sulfate de cuivre anhydre (c).

c. b.

176


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

À partir des expériences proposées et de tes connaissances, détermine quels sont les rôles de l’eau dans notre organisme. ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

1 Quelles catégories de sucres connais-tu ?

IN

LES GLUCIDES OU SUCRES

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

s

Les sucres rapides sont de petites molécules de sucre facilement et rapidement assimilables, comme le glucose. Les sucres lents sont des macromolécules, associations de sucres rapides, comme l’amidon. Ils demandent un temps plus long pour leur digestion.

on

Un moyen facile de différencier ces sucres est de les mettre en contact avec du Lugol. • Verse quelques gouttes de Lugol dans une solution d’amidon. • Répète la manipulation avec une solution de glucose.

Éd iti

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EXPÉRIENCE 2

a.

b.

Test au Lugol de l'amidon et du glucose

• Renouvelle le test au Lugol avec une pomme de terre coupée en deux.

177


2 Quelle molécule est présente dans la pomme de terre ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 À quelle partie de la plante correspond la pomme de terre ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Quel est le rôle de la pomme de terre dans la plante ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5 Cite le nom de quelques sucres que tu connais. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

6 À partir des expériences proposées et de tes connaissances, détermine quels sont les rôles des glucides dans notre organisme.

VA N

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

LES LIPIDES OU GRAISSES

Éd iti

EXPÉRIENCE 3

on

s

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• Verse 10 mL d’eau dans un tube à essai et attache-le à un statif à l’aide d’une noix et d’une pince de serrage. • Mesure et note la température initiale de l’eau. • Épluche une cacahuète crue (ou arachide) et pique-la sur une aiguille montée. • Allume la cacahuète à l’aide d’une longue allumette. Place la cacahuète enflammée sous le tube à essai. • Quand la cacahuète s’éteint, récolte-la sur un verre de montre et mesure la température finale de l’eau. • Complète le tableau ci-dessous.

178

Température initiale de l'eau

................…………

°C

Température finale de l'eau

................…………

°C

Variation de température

................…………

°C


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

À partir de l’expérience proposée et de tes connaissances, détermine quels sont les rôles des lipides dans notre organisme. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

LES PROTIDES

VA N

IN

Les protides sont des macromolécules composées d’acides aminés liés les uns à la suite des autres comme les « perles » d’un collier. Il existe vingt acides aminés différents dans la nature. Tous ne sont pas présents en égales proportions dans les aliments. Ils sont surtout apportés par la viande, la volaille, les œufs et le poisson. Les protides d’origine végétale sont intéressants mais de valeur biologique moindre car ils se digèrent moins bien et apportent moins d’acides aminés essentiels. Les régimes végétaliens sont donc à déconseiller chez les jeunes en croissance. Observe les photographies ci-dessous.

on

s

• Verse, dans deux tubes à essai témoins (a), de l’eau oxygénée. Celle-ci se décompose très lentement en eau et dioxygène. • Dans un tube à essai (b), ajoute à l’eau oxygénée une toute petite quantité d’oxyde de manganèse (MnO2). Observe le résultat. Remarque que l’oxyde de manganèse est récupéré intact en fin d’expérience ! • Répète la même expérience dans un autre tube (c) en ajoutant un bâtonnet de pomme de terre crue à l’eau oxygénée. Observe le résultat et réponds aux questions. a.

Éd iti

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EXPÉRIENCE 4

b.

c.

c.

1 Quelle est l’action de l’oxyde de manganèse sur la décomposition de l’eau oxygénée ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Une espèce chimique qui, par sa seule présence, accélère une réaction chimique est appelée catalyseur. Il est récupéré intact en fin de réaction. 179


2 Quelle est l’action de la pomme de terre sur la décomposition de l’eau oxygénée ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

La pomme de terre contient des protéines appelées enzymes qui sont des catalyseurs biologiques. Tu connais bien certaines de ces enzymes ! • Dépose un peu de ta salive dans le tube à essai (a) contenant une solution d’amidon additionnée de quelques gouttes de Lugol. La salive contient une enzyme digestive appelée amylase. • Observe le résultat de l’action enzymatique au cours du temps (b). solution témoin glucose + Lugol

solution amidon + Lugol + salive

solution témoin glucose + Lugol

IN

solution amidon + Lugol

b.

VA N

a.

Transformation par la salive d'un sucre lent en sucre rapide

on

s

3 Quelle est l’action de l’amylase salivaire ? Justifie ta réponse. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Dégradation de sucre lent (amidon) en sucre rapide (maltose) 180


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

4 À partir des expériences proposées et de tes connaissances, détermine quels sont les rôles des protides dans notre organisme. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

X

Complète le tableau ci-dessous en cochant les cases adéquates. RÔLES

EAU

Réserve

PROTIDES

on

Énergétique

LIPIDES

s

Plastique

GLUCIDES

Éd iti

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VA À L’ESSENTIEL

Fonctionnel

Imperméabilisant

Régulation thermique Isolant Transport Défense Hydratation Dissolution Messager

181


APPLICATION Analyse le document et calcule : a. la masse du sportif : ..................................................................................................................................................................................................................................................... b. la masse d’eau que contient ce sportif : ........................................................................................................................................................................ c. le pourcentage d’eau dans ce sportif : .............................................................................................................................................................................

10 kg d’os (dont 3 kg d’eau)

IN

Besoins en protéines et en éléments minéraux

Besoins en lipides

s

16 kg de liquides corporels (dont 16 kg d’eau)

VA N

9 kg de graisses (dont 1 kg d’eau)

Éd iti

on

Besoins en éléments minéraux

35 kg de muscles (dont 28 kg d’eau)

Besoins en protéines et en éléments minéraux

182


L'ÉNERGIE

activité 3

1

2

3

4

5

MINÉRAUX ET VITAMINES

Déterminons les rôles des minéraux et des vitamines pour notre organisme.

VA N

IN

Calcium et phosphore sont des macrominéraux. Ils entrent dans la composition des os et des dents, mais ils participent également à de nombreuses fonctions enzymatiques, à diverses régulations… L’os constitue un réservoir capable de fournir du calcium au reste du corps : si l’apport alimentaire en calcium est insuffisant, l’os se déminéralise et devient fragile (ostéoporose). Pour compenser les pertes digestives et urinaires, un adulte doit consommer 900 mg de calcium par jour. La fixation du calcium est favorisée par la vitamine D. Si le calcium intervient, entre autres, dans les phénomènes de contraction musculaire et de coagulation sanguine, le phosphore, lui, entre dans la composition des molécules comme l’ADN ou des lipides des membranes plasmiques cellulaires. Les apports sont généralement suffisants, car de nombreux aliments en contiennent mais le rapport Ca/P doit, de préférence, être de l’ordre de 1.

on

s

Sodium, potassium et magnésium sont également des macrominéraux présents en abondance à l’intérieur des cellules. L’ion sodium est le plus abondant des ions extracellulaires, tandis que l’ion potassium est l’ion intracellulaire essentiel. Il intervient, avec le sodium, dans la propagation de l’influx nerveux. Il joue également un rôle dans la pression artérielle. Un déficit causé par une consommation trop basse de fruits et légumes ou une surcharge en potassium peuvent avoir des effets néfastes sur l’organisme : faiblesse musculaire, apathie, troubles du rythme cardiaque. Le magnésium est, lui, présent dans les muscles, les os et le système nerveux. Il intervient dans toutes les réactions qui consomment ou produisent de l’énergie, dans l’excitabilité neuromusculaire, la résistance aux infections, au stress, aux allergies… Un manque de magnésium peut être la cause de tétanie (spasmophilie). Un excès de phosphore alimentaire, de lipides ou de sucres (saccharose) augmente les besoins en magnésium et aggrave les effets d’un déficit. De même, le stress renforce les effets négatifs d’une carence. Le magnésium en excès est éliminé par les reins.

Éd iti

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Réponds aux questions à partir du texte.

1 Relève, dans le texte, les éléments chimiques cités et, à l’aide de ton tableau périodique, détermine quels sont leurs symboles chimiques respectifs. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

183


2 Dans quelle catégorie classe-t-on ces sels minéraux ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Les sels minéraux essentiels en grande quantité sont appelés macrominéraux. D’autres sont nécessaires mais en plus faible quantité. On parle alors de microminéraux ou oligo-éléments (ex. : l’iode, le fer, le chrome, le sélénium, le fluor, le cuivre, le cobalt, le zinc…). 3 Quels sont les rôles de ces sels minéraux ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

4 Cite quelques vitamines que tu connais.

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

on

s

Au printemps de l’année 1747, le Dr James Lind est à bord du HMS Salisbury où de nombreux marins sont malades du scorbut. Cette maladie donnait initialement un sentiment de fatigue et provoquait rapidement des saignements de gencive, des dents avariées et des taches bleues sur tout le corps. De vieilles blessures se rouvraient et les os guéris se cassaient simplement en deux. Les corps des matelots tombaient littéralement en ruine ! Le 20 mai, il entreprend de comparer divers traitements sur un groupe de douze hommes d’équipage atteints et pratique ainsi le « premier essai clinique de l’histoire de la médecine ». Le médecin constitue des paires et attribue à chacune un remède expérimental bien spécifique associé à la nourriture du bord : un citron et deux oranges ; une pinte de cidre quotidienne ; six cuillerées de vinaigre ; une pâte avec de l’orgeat ; des gouttes d’élixir de vitriol (acide sulfurique) et la moitié d’une pinte d’eau de mer pour les deux plus atteints. Au bout de six jours, les oranges et les citrons vinrent à manquer, mais l’état de santé des deux cobayes concernés s’est nettement amélioré. L’un des deux était guéri et l’autre était suffisamment valide pour servir d’infirmier à ses compagnons de chambrée.

184


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

5 Quelle vitamine présente dans le jus des oranges et des citrons permet d’éviter ou de guérir du scorbut ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

6 À partir du tableau, indique comment les vitamines sont classées. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

A (rétinol)

APPORTS CONSEILLÉS PAR JOUR POUR L’ADULTE

• beurre, crème fraîche, fromage gras, 900 µg dont 540 µg de œufs, foie • légumes frais (épinards, carottes, carotène cresson…) • lait, beurre, fromage • carottes, persil, épinards, abricots, prunes, melon • huile de palme

• croissance • vision nocturne • santé de la peau • résistance aux infections • anti-oxydant précurseur de la vitamine A

E

• vitamine anti-oxydation • bon état musculaire et nerveux • semble favoriser la fertilité

K

• dans la coagulation du sang

C

• anti-fatigue • lutte contre les infections • favorise l’absorption de fer • anti-oxydant

• fruits surtout les agrumes, les fraises 80 mg et les cassis • tous les légumes frais et surtout le chou, le fenouil, le poivron et tous les légumes à feuilles

• dans le système nerveux • dans le fonctionnement cardiaque

• céréales complètes, légumes secs, 1,4 mg fruits secs • viande de porc, foie

VA N

• croissance : absorption et fixation • faible fraction d’origine alimentaire 10 µg osseuse • huiles végétales, céréales, légumes verts

12 mg

• légumes verts (épinards, tomates, 40 µg pois, choux) • foie • synthèse par les bactéries du côlon

Éd iti

on

s

LIPOSOLUBLES

SOURCES

D

B1

HYDROSOLUBLES

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Provitamine A (carotène)

RÔLES

IN

VITAMINE

B2

• bon fonctionnement des cellules • foie, fromage : camembert, bleu • sur la peau, agit avec la vitamine A et les autres vitamines B

1,7 mg

B5

• foie, œufs • pousse des cheveux • bon état de la peau et des cheveux • céréales

10 mg

B6

• rôle dans de nombreuses réactions • abats (foie, rognons, cervelle), 2,1 mg métaboliques viandes • nécessaire au bon développement du fœtus

B9 (acide folique)

• anti-anémie avec la B12 • légumes à feuilles vertes, asperges, 0,3 mg • besoin accru pour la femme enceinte carottes

B12

• anti-anémie (synthèse de globules • foie, viande de bœuf rouges), agit avec B9

PP (ou B3)

• bon fonctionnement cellulaire • santé de la peau

3 µg

• foie, viandes, poissons 17 mg • champignons, céréales, légumes et fruits secs

185


7 À partir du tableau ci-dessus, relève quelques rôles des vitamines. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

8 Transforme les besoins journaliers des vitamines B5, B9 et B12 en g. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

FICHE OUTIL 6

Les sels minéraux et les vitamines sont …………………………...................……....................…………………… à la vie.

VA N

X

IN

VA À L’ESSENTIEL

Ils interviennent dans de nombreux mécanismes cellulaires et leur carence entraîne des …………………………...................……....................…………………….

Éd iti

APPLICATIONS

on

s

Ils sont apportés par notre alimentation et les eaux de boisson.

Le tableau suivant donne la composition en sels minéraux de différentes eaux minérales. Les valeurs sont données en mg/L. VITTEL®

BADOIT®

CONTREX®

sodium

3,8

160

7

calcium

202

200

467

magnésium

36

100

84

potassium

0

10

3

sulfates

306

33

1192

carbonates

402

1410

377

1 a. Laquelle de ces eaux est la plus riche en magnésium ?

..........................................................................................................

b. Laquelle de ces eaux est la plus pauvre en sodium ? .................................................................................................................... 186


L'ÉNERGIE

1

2

3

5

4

2 a. Calcule la masse de magnésium absorbée en buvant 25 cL d’eau de Vittel®. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Calcule le volume d’eau de Badoit® nécessaire pour avoir un apport de 1,4 g de calcium ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

activité 4

VALEUR ÉNERGÉTIQUE DES NUTRIMENTS

IN

VA N

Observe les étiquettes d’aliments suivantes. VALEURS NUTRITIONNELLES

Valeurs nutritives

s

Valeur énergétique Matières grasses dont acides gras saturés Glucides - dont sucres - dont polyols Fibres alimentaires Protéines Sel

on

Valeur 100 mL 1 verre nutritionnelle 200 mL moyenne RI* Énergie 198 kJ 5 % 397 kJ 47 kcal 94 kcal Matières 1,6 g 4 % 3,1 g grasses dont acides 1,0 g 10 % 2,0 g gras saturés Glucides 4,8 g 4 % 9,6 g dont sucres 4,8 g 11 % 9,6 g Fibres 0,0 g 0,0 g alimentaires Protéines 3,5 g 14 % 7,0 g Sel 0,13 g 4 % 0,25 g Minéraux RI* RI* calcium 120 mg 240 30 % 15 % mg

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

La valeur énergétique dépend de la nature, de la composition et de la quantité de l’aliment ingéré. Voyons comment évaluer la valeur énergétique de chaque nutriment.

1775 kJ – 424 kcal 21 g 7,6 g 55,0 g 29,0 g 4,1 g 1,3 g 4,8 g 1g

Par 100 g 21 %* 30 %* 38 %* 21 %* 32 %* 10 %* 17%*

Par madeleine 30 g 541 kJ - 129 kcal 6,3 g 2,3 g 17,0 g 8,7 g 1.2 g 0,4 g 1,4 g 0,3 g

6 %* 9 %* 12 %* 7 %* 10 %* 3 %* 5%*

* Apports quotidiens de référence pour un adulte-type (8400 kJ / 2000 kcal)

Valeurs nutritionnelles moyennes par

Lait demi-écrémé Énergie Valeurs nutritionnelles 100 g 15 g (%*) 15 g moyennes Énergie 2278 kJ 339 kJ 4 546 kcal 81 kcal Matières grasses 31,6 g 4,7 g 7 dont acides saturés 11 g 1,7 g 9 Glucides 57,6 g 8,6 g 3 dont sucres 56,8 g 8.5 g 9 Protéines 6g 0,9 g 2 Sel 0,114 g 0,017 g 0 * Apport de référence pour un adulte-type (8400 kJ/2000 kcal)

Madeleines

100 g

30 g1 (%*)

2215 kJ 531 kcal

664 kJ 159 kcal (8%)

Matières grasses

32 g

9,7 g (14%)

dont acides gras saturés

2,7 g

0,8 g (4%)

dont acides gras monoinsaturés

25 g

7,6 g

dont acides gras polyinsaturés

3,8 g

1,2 g

Glucides

52 g

16 g

dont sucres

2,1 g

0,6 g (< 1%)

Fibres alimentaires

4,6 g

1,4 g

Protéines

6,2 g

1,9 g

Sel

1,4 g

0,4 g (7%)

1 Portion moyenne. Cet emballage contient 8-9 portions. * Apports de référence pour un adulte-type (8400 kJ / 2000 kcal). Les besoins individuels peuvent varier en fonction des efforts physiques et d’autres facteurs.

Pâte à tartiner au chocolat

Chips au paprika 187


1 Relève, sur les étiquettes, les 2 unités utilisées pour exprimer la valeur énergétique d’un aliment. ...................................................................................................................................................................................................................................................

FICHE OUTIL 2

Le joule (symbole : J) est l’unité dérivée du système international pour quantifier l’énergie, le travail et la quantité de chaleur. La calorie (symbole : cal) reste utilisée en nutrition et dans les tableaux de valeurs énergétiques nutritives. 2 Connaissant la valeur énergétique des « madeleines » exprimée dans les deux unités, calcule le rapport entre ces deux unités. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 Transforme en joules, la valeur énergétique de 100 g de chips au paprika.

IN

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4 Observe les étiquettes ci-après.

VA N

CONTROLE TUY NORD INTEGRA BE-BIO-O2 AGRICULTURE NON UE

PIETRO CORICELLI

FABRICATION CERTIFIÉE PAR TÜV NORD INTEGRA BE-BIO-02. / DISTRIBUTION CERTIFIÉE PAR CERTISYS BE-BIO-O2 ;

Énergie

Protéines Sel

0,0 g 0,0 g

0,0 g 0,0 g

100,0 g 100,0 g

5,0 g 5,0 g

Éd iti

Glucides dont sucres Fibres alimentaires

5g 85kJ 20 kcal

on

Matières grasses dont saturés

100 g 1700 kJ 400 kcal

Depuis 1939 sélectionne les meilleures huiles d’olive pour les consommateurs les plus exigeants du monde.

0,0 g

0,0 g

0,0 g

0,0 g

0,0 g

0,0 g

Apport de référence pour un adulte-type (8400 kJ / 2000 kcal). Cet emballage contient 60 portions de 5 g. Morceaux emballés par deux. Conserver à l’abri de la chaleur et de l’humidité

Sucre de canne roux

DÉCLARATION NUTRITIONNELLE pour AZIENDA CON SISTEMA DI 100 mL GESTIONE QUALITÀ CERTIFICATO DA DNV Énergie 3378 kJ =ISO 9001= 822 kcal Graisses dont 91.3 g Pietro Coricelli Spa - acides gras saturés 13.0 g Loc. Madonna di Lugo, 44 - acides gras mono insaturés 71.8 g 06049 Spoleto - Italia - acides gras polyinsaturés 6.5 g info@coricelli.com www.coricelli.com Glucides 0 g dont Sucres 0 g Fibres alimentaires 0 g Conserver dans un lieu frais, Protéines 0 g à l’abri de la chaleur et de la lumière directe Sel 0 g

s

Valeur nutritive moyenne par

Huile d’olive vierge extra

Huile d’olive de catégorie supérieure obtenue directement des olives et uniquement par des procédés mécaniques.

Huile d’olive

a. Quelle est la valeur énergétique, en kJ, d’1 g de glucides ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

b. Quelle est la valeur énergétique, en kJ, d’1 g de lipides sachant que la masse volumique de l’huile d’olive est de 0,9 g/mL. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

188


L'ÉNERGIE

1

2

3

5

4

c. Vu la valeur énergétique des glucides et lipides, quelle est la valeur énergétique, en kJ, d’1 g de protides ? Valeurs nutritionnelles 100 g 15 g (%*) 15 g moyennes Énergie 2278 kJ 339 kJ 4 546 kcal 81 kcal Matières grasses 31,6 g 4,7 g 7 dont acides saturés 11 g 1,7 g 9 Glucides 57,6 g 8,6 g 3 dont sucres 56,8 g 8.5 g 9 Protéines 6g 0,9 g 2 Sel 0,114 g 0,017 g 0 * Apport de référence pour un adulte-type (8400 kJ/2000 kcal)

Pâte à tartiner au chocolat

......................................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................................................

X

IN VA N

VA À L’ESSENTIEL

La valeur énergétique d’un aliment s’exprime en …………………………...................……....................…………………… (J) et en …………………………...................……....................…………………… (cal) où 1 cal vaut 4,18 J.

de sa composition. X

s

Chaque aliment aura une valeur …………………………...................……....................…………………… propre qui dépendra

on

X

Ainsi, 1 g de lipides fournit ………………………….... kJ alors qu’1 g de glucides ou de protides fournit ………………………….... kJ.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

......................................................................................................................................................................................................

L’eau n’a aucune valeur énergétique !

APPLICATION Calcule la valeur énergétique de 100 g de pain sachant qu’il se compose de : • 8,5 g de protides

.............................................................................................................................................

• 59 g de glucides ............................................................................................................................................... • 2 g de lipides ............................................................................................................................................................ Total =

...........……………………….............

kJ

189


activité 5

UNE ALIMENTATION ÉQUILIBRÉE

Comme tu l’as sans doute remarqué, aucun aliment n’apporte, à lui seul, tous les besoins d’un individu. Il faut donc impérativement avoir une alimentation équilibrée et variée mais qui tienne également compte des besoins réels de chaque individu. Voyons quelles règles suivre pour avoir une alimentation équilibrée et adéquate. 1 Observe le tableau ci-dessous. a. Transforme les données en kJ.

2500

FILLE

2400

GARÇON

2900

FEMME ENCEINTE

PERSONNE ÂGÉE

SPORTIF

Jamais inférieure à 1500

2350 à 2550

3000

on

Valeur énergétique quotidienne conseillée (en kJ)

2200

ADOLESCENTS

IN

Valeur énergétique quotidienne conseillée (en kcal)

HOMME

VA N

FEMME

s

CATÉGORIES

Éd iti

b. Quels sont les facteurs influençant les besoins énergétiques ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Relève les facteurs influençant les besoins énergétiques au travers des situations présentées. FACTEUR DE VARIATION …………………………...................……....................………

…………………………...................……....................………

…………………………...................……....................………

…………………………...................……....................………

190


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

3 Calcule la dépense énergétique d’Alexandre, en kJ, durant une matinée sachant qu’il a suivi 1 heure de cours de néerlandais, 1 heure de sciences et 2 heures de cours d’éducation physique comprenant 1 heure d’activité intense et 1 heure d’activité moyenne.

ACTIVITÉ ASSISE kJ/h : 300

ACTIVITÉ MOYENNE vélo 20 km/h, natation 25 m/min, danse rapide, tennis de table kJ/h : 500

on

ACTIVITÉ MINIME (debout + conversation) kJ/h : 400

s

VA N

IN

REPOS ALLONGÉ kJ/h : 270

ACTIVITÉ IMPORTANTE ski de fond, tennis kJ/h : 600

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

SOMMEIL kJ/h : 220

ACTIVITÉ INTENSE jogging 10 km/h, basket, football kJ/h : 750

ACTIVITÉ TRÈS INTENSE course de fond, aviron 300 m/min kJ/h : 1000

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

L’alimentation se répartit généralement sur trois repas, mais ceux-ci peuvent être au nombre de 4 à 5 en fonction des circonstances ou de l’âge. Ceci ne change en rien l’apport nutritionnel qui est calculé sur une journée. Comment composer un équilibre alimentaire ? En se fondant sur la pyramide des aliments et sur une règle simple ! 191


produits gras et/ou sucrés boissons sucrées et/ou alcoolisées

en petites quantités

matières grasses ajoutées et oléagineux

modérément et varier les sources vvpolav

produits laitiers et alternatives végétales enrichies en calcium 2 à 3 fois par jour

(ou viandes, volailles, poissons, œufs, légumineuses, alternatives végétales)

1 à 2 fois par jour en alternance

à chaque repas, privilégier les céréales complètes

féculents

5 portions par jour : 3 de légumes et 2 fruits

IN

fruits et légumes

VA N

eau et boissons non sucrées

30 minutes de marche rapide (ou équivalent) par jour

s

activité physique

eau à volonté

on

La règle principale à mettre en application pour une alimentation équilibrée est : GPL = 421.

Éd iti

4 Que signifie les lettres GPL ?

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5 Quels liens existent-ils entre GPL et 421 ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

6 Que doivent impérativement contenir les aliments que nous ingérons ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

192


L'ÉNERGIE

1

2

3

5

4

VA À L’ESSENTIEL X

Un bon équilibre alimentaire correspond à une bonne répartition entre les …………………………...................……....................……………………, les …………………………...................……....................…………………… et les …………………………...................……....................……………………. Les repas doivent être …………………………...................……....................…………………… : toutes les catégories alimentaires doivent être représentées et contenir toutes les substances dont l’organisme a besoin ou qu’il ne sait pas produire.

X

On divise généralement l’apport nutritionnel en trois repas, en fonction des besoins ou de l’âge.

IN VA N

1 Observe le tableau suivant.

a. Calcule et complète dans le tableau la quantité de lipides apportée par chaque repas de la journée. DÎNER

2 couques au beurre

20 g

Salade de tomates

Café au lait écrémé

Pamplemousse

Total lipides (en g)

..............................

LIPIDES –

s

LIPIDES

GOÛTER

Chips

LIPIDES SOUPER LIPIDES 10 g

on

DÉJEUNER

Vinaigrette

10 g

Côte d’agneau grillée

30 g

Frites

30 g

Gruyère

15 g

Fromage blanc

8g

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

APPLICATIONS

..............................

..............................

Jambon cuit

15 g

Haricots verts au beurre

10 g

Gaufres

5g

Crème chantilly

10 g

..............................

Exemples d’aliments consommés par un adolescent aux différents repas d’une journée

b. Calcule la quantité totale de lipides sur la journée.

...........................................................................................................................

c. Que conclure sur les habitudes de l’adolescent qui a consommé ces repas sachant que l’apport journalier de lipides devrait être de 75 g ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

193


2 Calcule la valeur énergétique en kilojoules du déjeuner de Charlotte, se composant de 220 mL de lait, de 50 g de céréales, de 8 g de sucre et de 150 g d’orange. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

LE DÉJEUNER Extrait d'une étiquette de lait entier enrichi en vitamine D

Protides

380 kcal (1600 kJ)

170 kcal (700 kJ)

5g

6g

Glucides assimilables dont – sucres totaux – amidon

88 g 42 g 46 g

Lipides dont saturés

0,6 g 0,1 g

Minéraux Calcium Fer Phosphore

2g 1g

2g

en % des AJR 30 % 40 % 25 % 25 % 55 % 25 %

s

en % des AJR 1,2 mg (85 %) 1,3 mg (80 %) 1,7 mg (85 %) 167 µg (85 %) 0,85 µg (85 %) 15 mg (85 %)

0,25 g

on

Vitamines B1 B2 B6 B9 (acide folique) B12 PP

32 g 18 g 14 g

Éd iti

Fibres alimentaires

194

30 g de céréales + 125 g de lait demi-écrémé

453 mg (55 %) 7,9 mg (55 %)

INGRÉDIENTS : LAIT DEMI-ÉCRÉMÉ, VITAMINES D VALEURS NUTRITIONNELLES MOYENNES POUR 100 ML (conformément au décret N° 93-1130 du 27/09/93)

VA N

Valeur énergétique

100 g de céréales

IN

Extrait d'une étiquette de céréales

25 % 15 % 15 %

Protéines 3,2 g Glucides 4,8 g Lipides Calcium 120 mg Vitamine D

3,6 G 0,75 µ,g

% des AJR* pour 100 mL 15 % 15 %

*AJR : Apports Journaliers Recommandés

Valeurs énergétiques du sucre Pour 100 g de sucre : 1 672 kJ Valeurs énergétiques du jus d’orange Pour 150 g d’orange : 250 kJ Valeurs énergétiques du lait demi-écrémé Pour 100 g de lait : 189 kJ


1

L'ÉNERGIE

activité 6

2

3

4

5

LES MODIFICATIONS DES HABITUDES ALIMENTAIRES (UNIQUEMENT EN TQ)

Se nourrir correspond d’abord à un besoin vital, mais manger permet aussi de satisfaire un besoin psychologique et social. Les comportements alimentaires évoluent au cours de la vie et en fonction de choix culturels et affectifs. Mettons en évidence quelques changements significatifs dans les habitudes alimentaires et le développement de maladies nutritionnelles.

IN

Les volumes consommés de lait, de yaourt et de viande de bœuf ou de mouton sont sensibles aux variations respectives de leurs prix. Au fil des décennies, les ménages consomment de plus en plus de plats préparés et de produits transformés tels que des légumes déjà coupés ou des pommes de terre en purée. Les changements de modes de vie s’accompagnent d’une réduction du temps de préparation des repas à domicile ce qui profite à des produits faciles d’emploi, tels que les pizzas ou les desserts lactés frais. Les consommateurs reçoivent des recommandations sur la façon de s’alimenter qui préconisent une réduction des matières grasses, des produits sucrés et des protéines animales. Depuis 2009, la consommation de légumes est restée stable et celle des fruits a progressé de 1 % par an et par habitant en volume.

on

s

VA N

Les ménages ont profondément modifié leur panier alimentaire depuis les années 60 : la part des trois principaux postes (viande, fruits et légumes, pains et céréales) recule régulièrement. La part de la viande diminue depuis les années 80 et n’atteint plus que 20 % en 2014, contre 26 % à son apogée en 1967. Les fruits et les légumes occupent en 2014, une part plus réduite dans le panier qu’en 1960. La consommation de pain diminue en volume tandis que celle des autres produits à base de céréales (pâtes, biscottes, biscuits, riz, farine…) augmente. À l’inverse, certaines dépenses prennent de plus en plus de place au sein du panier alimentaire : c’est le cas des plats préparés, des produits sucrés (sucre, confiserie, chocolat, confiture…) et des boissons non alcoolisées. Après avoir pris de l’ampleur entre 1960 et 1990 sous l’effet des hausses de prix, la part de la consommation en œufs et en laitages, ainsi qu’en poisson, stagne.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Cinquante ans de consommation alimentaire

Composition du panier alimentaire en 1960, 1990 et 2014 25

 1960  1990  2014

20

15

10

5

0 pain et céréales

viande

poisson

œufs et laitages

plats préparés

fruits et légumes

Cinquante ans de consommation alimentaire : une croissance modérée, mais de profonds changements, Insee première, n°1568, octobre 2015

produits sucrés

boissons alcoolisées

boissons non alcoolisées

autres

195


1 Recherche sur Internet les maladies nutritionnelles qui peuvent apparaître suite à ces changements dans notre alimentation. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Les troubles du comportement alimentaire sont la conséquence d’un malaise ou d’une détresse. Ces troubles entraînent le refus de s’alimenter dans le cas de l’anorexie. Au contraire, la boulimie se manifeste par l’envie permanente de nourriture. 2 À partir du texte ci-dessous, indique les comportements caractéristiques de l’anorexie mentale.

Éd iti

on

s

VA N

IN

L’anorexie mentale est fréquente chez les adolescents et, dans 9 cas sur 10, il s’agit de jeunes filles. Le désir d’être mince entraîne un amaigrissement drastique et excessif. La mode et les phénomènes d’imitation entre adolescents sont souvent incriminés, mais ne sont certainement pas les seules causes de cette maladie. C’est un processus dans lequel la personne prédisposée entre peu à peu et s’installe lentement. Elle se renferme sur elle-même et dissimule la restriction alimentaire à ses proches. Elle prend souvent des laxatifs et se force ensuite à vomir. Les conséquences sur la santé sont nombreuses : décalcification osseuse, absence de menstruations… Sans traitement efficace, cette maladie peut conduire à la mort par dénutrition.

..............................................................................................................

..............................................................................................................

43 kg

..............................................................................................................

..............................................................................................................

..............................................................................................................

..............................................................................................................

196


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

APPLICATION Relève, dans l’alimentation de Jean, les erreurs à corriger pour réduire sa masse corporelle. ACTIVITÉS PHYSIQUES

IN

TYPES D’ALIMENTS CONSOMMÉS DE PRÉFÉRENCE

BILAN

Apport nutritionnel quotidien : 12 000 kJ Masse : 61,5 kg

on

s

VA N

Jean 12 ans Taille : 1,52 m

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

DEUX ADOLESCENTS

Charles 12 ans Taille : 1,52 m

Apport nutritionnel quotidien : 9 292 kJ Masse : 38,5 kg

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

197


À RETENIR

PARTIE I

X

Les aliments que nous ingérons sont souvent composés de plusieurs substances ou nutriments : protides, glucides, lipides, vitamines, sels minéraux et eau. On peut également y trouver une série d’autres molécules (d’origine naturelle ou non), servant à la conservation des produits ou à favoriser l’attrait du produit pour le consommateur.

X

La liste des composants sur l’étiquette des produits permet de choisir les aliments en fonction des besoins (éviter des carences) ou des intolérances alimentaires.

X

Les principaux rôles des nutriments

Plastique

EAU

GLUCIDES

LIPIDES

PROTIDES

X

X

X

X

X

(X)

X

X

X

Réserve

X

Fonctionnel Imperméabilisant

Transport

Éd iti

Défense

X

on

Isolant

X

s

Régulation thermique

Hydratation

X

Dissolution

X

Messager

198

VA N

Énergétique

IN

RÔLES

X X X X X X

X

X

Les sels minéraux et les vitamines sont également indispensables à la vie. Ils interviennent dans de nombreux mécanismes cellulaires et leur carence entraîne des maladies. Ils sont apportés par notre alimentation et les eaux de boisson.

X

La valeur énergétique d’un aliment s’exprime en joule (J) et en calorie (cal) où 1 cal vaut 4,18 J. Chaque aliment aura une valeur énergétique propre qui dépendra de sa composition. Ainsi, 1 g de lipides fournit 38 kJ alors qu’1 g de glucides ou de protides fournissent 17 kJ. L’eau n’a aucune valeur énergétique !

X

Un bon équilibre alimentaire correspond à une bonne répartition entre les glucides, les protides et les lipides. Les repas doivent être variés, toutes les catégories alimentaires doivent être représentées et contenir toutes les substances dont l’organisme a besoin ou qu’il ne sait pas produire.


L'ÉNERGIE

ACTIVITÉS activité 1

1

2

3

4

5

PARTIE II

L’ÊTRE HUMAIN EST CONSTITUÉ DE CELLULES

1 Identifie la cellule animale et la cellule végétale observées en microscopie optique et légende les schémas ci-dessous. …………………………............................................…………..………

…………………………............................................…………..………

…………………………............................................…………..………

…………………………............................................…………..………

…………………………............................................…………..………

…………………………............................................…………..………

…………………………............................................…………..………

…………………………............................................…………..………

…………………………............................................…………..………

VA N

IN

…………………………............................................…………..………

cellule …………………………...................…………..………

cellule …………………………...................…………..………

s

Une observation en microscopie électronique (plus puissante que la microscopie optique) permet d’observer d’autres organites comme les mitochondries.

on

P

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

RAP

Déterminons les rôles des organites cellulaires au point de vue énergétique. EL

Les mitochondries

2 Dans quelle partie de quelle cellule particulière trouve-t-on une grande concentration de mitochondries ? flagelle

pièce intermédiaire

tête noyau

mitochondries

acrosome membrane plasmique

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

199


3 Quel nutriment énergétique trouve-t-on dans le liquide séminal ? COMPOSITION DU LIQUIDE SÉMINAL Quantité

2 à 6 mL

Sécrétions des 75 % du volume total : fructose, phosphorylchloline, acide vésicules séminales ascorbique… Sécrétions prostatiques

20 à 25 % du volume total : amines, acide citrique, cholestérol, phospholipides…

Autres composants

Prostaglandine, déchets cellulaires, lymphocytes…

RAP

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

P

EL

4 Détermine la fonction des mitochondries dans la cellule ?

IN

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

PE

L

5 Quel autre mécanisme étudié permettrait de produire de l’énergie à partir des glucides ?

s

RAP

La production d’énergie à partir de glucose est appelée la respiration cellulaire. Il s’agit d’un mécanisme complexe demandant une dizaine d’étapes.

P

EL

on

P

6 Quel est l’autre réactif nécessaire à cette réaction ?

Éd iti

RAP

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

EL

RAP

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

7 Quels produits seront formés si la réaction est complète ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

8 Considérant que les deux mécanismes sont proches, complète le bilan de la respiration cellulaire. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Cette énergie ne sera pas libre dans la cellule, mais sera emmagasinée, un peu comme des piles rechargeables, sous la forme de petites molécules appelées ATP (adénosine tri phosphate).

200


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

VA À L’ESSENTIEL X

Les cellules sont constituées de nombreux …………………………...................……....................…………………… parmi lesquels on trouve les mitochondries. Ces centrales énergétiques cellulaires demandent pour fonctionner la présence de …………………………...................……....................……………………, de …………………………...................……....................…………………… et produisent du …………………………...................……....................…………………………………...................……... et de …………………………...................……....................……………………. Ce mécanisme se nomme la …………………………...................……....................…… .

……………………………...................…….............……………

LA CELLULE VÉGÉTALE, UNE CELLULE DIFFÉRENTE

IN

activité 2 Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Voyons en quoi la cellule végétale diffère de la cellule animale au niveau énergétique.

VA N

1 À partir de l’activité 1, complète le tableau suivant en plaçant une croix quand l’organite est présent. ORGANITES

CELLULE VÉGÉTALE

Paroi cellulosique

Éd iti

Cytoplasme

on

Membrane plasmique

s

Noyau

Vacuole

CELLULE ANIMALE

1 grande

Des petites

Chloroplaste

RAP

Mitochondries PE

L

2 Quels systèmes, chez la plupart des animaux, permettent d’apporter jusqu’aux cellules les réactifs nécessaires à la respiration cellulaire ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

RAP

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

P

EL

3 Tous les êtres vivants se nourrissent-ils ? ...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

201


Les êtres vivants se nourrissant sont appelés organismes hétérotrophes. Il s’agit des animaux et des champignons. Par opposition, les végétaux sont dits autotrophes, car ils fabriquent leur propre « nourriture ».

VA À L’ESSENTIEL X

Les cellules présentes chez les végétaux diffèrent des cellules animales par la présence d’organites particuliers comme les …………………………...................……....................……………….....…….

X

Les végétaux se distinguent également par le fait qu’ils ne se …………………………...................……....................……………………

pas. On dit les végétaux …………………………...................……....................……….....……………

par opposition aux animaux qui doivent se nourrir pour vivre et qui sont eux .

activité 3

VA N

IN

…………………………...................……....................…….....………………

OBSERVATION D’UN VÉGÉTAL L

1 Observe la photographie du lys et complète la légende de ses différentes parties.

s

PE

on

RAP

Rappelons-nous la structure d’une plante à fleurs.

Éd iti

…………………………………………….......………………..........................

…………………………………………….......………………..........................

…………………………………………….......………………..........................

…………………………………………….......………………..........................

…………………………………………….......………………..........................

202


RAP

L'ÉNERGIE PE

1

2

3

4

5

L

2 Quelle est la fonction de la fleur ? L

3 À quel système appartient la fleur ? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA À L’ESSENTIEL X

Comme chez l’Homme et les animaux, les plantes possèdent différents et …………………………...................……....................…………………….

activité 4

VA N

IN

…………………………...................……....................……………………

RÔLES DES DIFFÉRENTES PARTIES D’UNE PLANTE VERTE

s

Découvrons, au travers de diverses expériences, l’organisation générale d’un végétal en lien avec sa nutrition.

EXPÉRIENCE 1

on

PE

LES RACINES

Éd iti

RAP

..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• Fais germer trois graines de haricot dans du coton humide. • Place les trois plantules obtenues, comme le montrent les schémas, dans des tubes à essai contenant : (a) de l’eau ; (b) et (c) : de l’eau et de l’huile.

quelques heures

a.

b.

c.

a.

b.

c. 203


1 Qu’observes-tu ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 À partir de tes observations, détermine le rôle des racines. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

EXPÉRIENCE 2

IN

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

LA TIGE

on

s

VA N

• Verse de l’eau dans un récipient. • Ajoute de l’encre à l’eau. • Place une fleur blanche dans l’eau colorée.

Éd iti

quelques minutes

1 Qu’observes-tu ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Quel est le rôle de la tige ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

204


L'ÉNERGIE

EXPÉRIENCE 3

1

2

3

4

5

LES FEUILLES

• Emballe une plante dans un sac en plastique. • Place-la pendant 30 minutes à l’abri de la lumière.

1 Qu’observes-tu ? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

2 Que peux-tu en conclure ?

VA N

EXPÉRIENCE 4

LES FEUILLES (SUITE)

on

s

• Verse de l’eau de chaux dans un petit récipient. • Place une plante et le récipient contenant l’eau de chaux dans un récipient plus grand et hermétiquement fermé durant une nuit (ou quelques heures à l’abri de la lumière). • Réalise un « témoin » qui te permettra de comparer les résultats obtenus.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

témoin

1 Qu’observes-tu ?

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Que peux-tu en conclure ? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 Complète le texte. La plante rejette de la …………...................……...............………...................…….......……………… et du …………………………...................……....................………………………………...................……. Ces deux gaz sont caractéristiques de …………………………...................……....................……………....................

205


EXPÉRIENCE 5

LES FEUILLES (SUITE)

VA N

IN

• Place une élodée (plante aquatique) dans un récipient contenant de l’eau du robinet. • Dépose sur la plante un entonnoir en verre et un tube à essai rempli d’eau. • Observe le comportement de la plante en présence et en absence de lumière.

Éd iti

on

s

Élodée

1 Qu’observes-tu ? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Teste le gaz récolté en le plaçant au contact d’un tison incandescent. Il se ravive. 2 Que peux-tu en conclure ? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

206


L'ÉNERGIE EXPÉRIENCE 6

1

2

3

4

5

LES FEUILLES (SUITE)

IN VA N récipient a

Qu’observes-tu ?

récipient b

récipient c

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

EXPÉRIENCE 7

on

s

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

LES FEUILLES (SUITE)

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

• Verse dans les récipients : – A : de l’eau bouillie (sans gaz dissous) ; – B : de l’eau du robinet ; – C : de l’eau enrichie en dioxyde de carbone. • Répète l’expérience de l’élodée dans les 3 récipients • Compare les dégagements gazeux.

• Réalise un cache, plus petit que la taille d’une feuille du végétal étudié, en papier cartonné opaque. • Place le cache sur la feuille et maintiens-le en place à l’aide de 2 trombones. • Éclaire vivement les feuilles de la plante durant 12 heures. • Cueille la feuille portant le cache et enlève-le. • Place la feuille dans un bain d’alcool bouillant jusqu’à la décoloration complète. • Égoutte la feuille et place-la dans un bain de Lugol.

207


1 Qu’observes-tu ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2 Que peux-tu conclure des expériences 3 à 5 ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

IN

On appelle photosynthèse le mécanisme qui permet à une plante de produire sa propre « nourriture », le glucose (sucre). Les molécules de glucose s’unissent ensuite entre elles pour former des macromolécules d’amidon. Cette réaction chimique est possible grâce à un pigment vert : la chlorophylle. 3 Complète le bilan de la réaction de photosynthèse.

………...................……...............………..

+ ……….................……...............……….............

on

s

Lumière ………...................…. + ………...................……...............………...................……........................… Chlorophylle

Éd iti

4 Quels sont les rôles des feuilles ?

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

EXPÉRIENCE 8

LE BULBE

• Coupe un bulbe de lys en deux. • Verse sur l’une des parties tranchées quelques gouttes de Lugol. 1 Qu’observes-tu ? ....................................................................................................................................................................................................................................

2 Que peux-tu en conclure ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3 D’où provient cette substance ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

208


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

4 Quel est le rôle du bulbe (ou du tubercule) ? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

glucose

IN VA N

VA À L’ESSENTIEL X

La plante est constituée d’un certain nombre d’organes ayant des fonctions

s

particulières : la fleur permet la …………………………...................……....................……………………, les racines pompent et les sels minéraux du sol, la feuille fait …………………………...................……....................……………………

on

………………………….............................

et transpire, la tige transporte …………………………...................……....................………………… …………………………...................……....................………………… ……………………

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

amidon

……...................……....................…………………………

produit au cours de la photosynthèse.

Le glucose est stocké dans le bulbe ou le tubercule sous forme ………...................……....................……………………. X

La photosynthèse est un phénomène se déroulant en présence de …………………………...................……....................……………………

et de …………………………...................……....................…………………… (pigment vert présent dans

les chloroplastes) permettant la transformation de l’énergie lumineuse en énergie chimique. X

Ces éléments permettent la réaction entre l’eau et le dioxyde de carbone pour former du …………………………...................……....................…………………… et du …………………………...................……....................……………………. Une partie du dioxygène produit par la plante sera utilisée par celle-ci afin de permettre la …………………………...................……....................………………… …………………………...................……....................……………………….

209


activité 5

PYRAMIDES D’ÉNERGIE

Voyons comment évolue une chaîne alimentaire si on l’associe à la notion d’énergie. Nous avons étudié dans l’UAA 6 que l’on pouvait trier les êtres vivants en fonction de ce qu’ils mangent et, ainsi, construire une chaîne alimentaire. Un professeur d’université américain (Eugène Odum) a étudié en 1959 un écosystème idéal : 1 garçon mangera en 1 an 4,5 veaux qui ont été nourris de 20 000 000 de plants de luzerne. Voici la représentation de cet écosystème sous la forme d’une pyramide des nombres.

garçon 1

plants de luzerne

2 × 107

VA N

veaux 4,5

IN

1 Que représente chacun des étages de la pyramide ?

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

Il est également intéressant de comparer la masse que représentent ces différents organismes. On peut alors réaliser une pyramide des biomasses.

garçon 48 kg veaux 1 035 kg

luzerne

8 211 kg

2 Que représente chacun des étages de la pyramide ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

210


L'ÉNERGIE

1

2

3

4

5

Mais quelle quantité d’énergie cela représente-t-il ? On établit alors une pyramide énergétique.

pro. gar. 36,7 × 103 kJ

production veaux 4,97 × 106 kJ

production luzerne 6,23 × 107 kJ

énergie solaire reçue 26,334 × 109 kJ

3 Que représente chacun des étages de la pyramide ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

5. consommateurs de troisième ordre

10 J

4. consommateurs de deuxième ordre

2. producteurs

1.

s on

3. consommateurs de premier ordre

100 J

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Voici un autre écosystème représenté par sa pyramide énergétique.

1 000 J

10 000 J

1 000 000 J d’énergie solaire

4 Calcule le rendement énergétique entre chaque étage de la pyramide. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

211


5 À quoi peuvent être dues les pertes observées ? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IN

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VA N

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Quel que soit l’écosystème étudié, il y a toujours des …………………………...................……....................……………………

on

X

s

VA À L’ESSENTIEL

Éd iti

énergétiques importantes entre les différents maillons d’une chaîne alimentaire.

212


L'ÉNERGIE

activité 6

1

2

3

4

5

EFFETS DE L’ACTION DE L’HOMME SUR UNE PYRAMIDE ÉNERGÉTIQUE (UNIQUEMENT EN TQ)

Observe la pyramide énergétique ci-dessous. 4. consommateurs de troisième ordre (ex. : le héron) 3. consommateurs de deuxième ordre (« poissons » planctonophages) 2. consommateurs de premier ordre (zooplancton)

IN VA N

Écosystème d’un étang

1 Quel impact aurait une source de pollution de l’étang sur la pyramide énergétique ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

on

s

2 Que devra faire le héron pour survivre en cas de pollution ? Et les autres organismes de l’écosystème ? .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

1. producteurs organismes autotrophes (phytoplancton et végétaux aquatiques)

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

213


À RETENIR

PARTIE II

Les cellules sont constituées de nombreux organites parmi lesquels on trouve les mitochondries. Ces centrales énergétiques cellulaires demandent pour fonctionner la présence de sucre, de dioxygène et produisent du dioxyde de carbone et de l’eau. Ce mécanisme se nomme la respiration cellulaire.

X

Les cellules présentes chez les végétaux diffèrent des cellules animales par la présence d’organites particuliers comme les chloroplastes. Elles se distinguent également par le fait que les végétaux ne se nourrissent pas. On dit les végétaux autotrophes par opposition aux animaux qui doivent se nourrir pour vivre et qui sont eux hétérotrophes.

X

Comme chez l’Homme et les animaux, les plantes possèdent différents systèmes et organes ayant des fonctions particulières.

IN

X

permet la reproduction

VA N

stocKent le glucose sous forme d’amidon

la fleur

le bulbe et le tubercule

s

Éd iti

la tige

transporte le glucose produit par la plante

les racines

on

transporte l’eau, les sels minéraux

STRUCTURES D’UNE PLANTE À FLEURS

pompent l’eau et les sels minéraux du sol

réalise la photosynthèse

la feuille

transpire

214

X

La photosynthèse est un phénomène se déroulant en présence de lumière et de chlorophylle, pigment vert présent dans les chloroplastes, permettant la transformation de l’énergie lumineuse en énergie chimique. Ces éléments permettent la réaction entre l’eau et le dioxyde de carbone pour former du glucose et du dioxygène. Une partie du dioxygène produit par la plante sera utilisé par celle-ci afin de permettre la respiration cellulaire.

X

Quel que soit l’écosystème étudié, il y a toujours des pertes énergétiques importantes entre les différents maillons d’une chaîne alimentaire.


ANNEXE ALUMINIUM AL

BÉRYLLIUM BE

BORE B

HÉLIUM HE

Z = 13

Z=4

Z=5

Z=2

Masse atomique : 11 • Éclat métallique • S’oxyde à l’air à température élevée • Réagit avec le dichlore

Masse atomique : 4 • Gaz inerte

CARBONE C

CHLORE CL

HYDROGÈNE H

LITHIUM LI

Z=6

Z = 17

Z=1

Z=3

Masse atomique : 12 • Peut se trouver sous différentes formes • Se combine à chaud avec le silicium

Masse atomique : 35,5 • Le dichlore est un gaz verdâtre • Réagit violemment avec le dihydrogène • Réagit avec les métaux

FLUOR F

MAGNÉSIUM MG

OXYGÈNE O

SOUFRE S

Z=9

on

Masse atomique : 9 • Métal couleur acier gris • Réagit lentement avec l’eau à température ambiante • Brûle dans le dioxygène

Z=8

Z = 16

Masse atomique : 19 • Le difluor est un gaz jaune verdâtre • Réagit avec le dihydrogène • Réagit avec la plupart des métaux

Masse atomique : 24 • Métal blanc argenté • Réagit lentement avec l’eau à température ambiante • Brûle dans le dioxygène

Masse atomique : 7 • Métal blanc argenté mou • Réagit avec l’eau et le dioxygène • S’oxyde à l’air

IN

Masse atomique : 1 • Très peu soluble dans l’eau • Réagit avec le dichlore, le diazote, le carbone

VA N

s

Z = 12

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Masse atomique : 27 • S’oxyde à l’air • Réagit avec le dichlore

Masse atomique : 16 • Le dioxygène est un gaz incolore et inodore • Peu soluble dans l’eau • Se combine avec la plupart des corps

Masse atomique : 32 • Solide jaune isolant • Réagit avec le dioxygène, le dichlore, le dibrome, le difluor • Réagit avec les métaux

SILICIUM SI

PHOSPHORE P

SODIUM NA

AZOTE N

Z = 14

Z = 15

Z = 11

Z=7

Masse atomique : 28 • Solide bleu acier • Se combine à chaud avec le carbone

Masse atomique : 31 • Solide blanc qui luit à l’obscurité • Réagit avec le dioxygène, les métaux

Masse atomique : 23 • Métal blanc argenté mou, moins dense que l’eau • Réagit spontanément avec l’eau et le dioxygène • S’oxyde à l’air

Masse atomique : 14 • Le diazote est un gaz incolore et inodore • Peu soluble dans l’eau • Se combine à haute température avec le dioxygène, les métaux et le dihydrogène

215


s

on

Éd iti VA N IN


IN VA N

s on Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

FICHES OUTILS

Fiche 1

Matériel de laboratoire

Fiche 2

Grandeurs de base et dérivées du SI

Fiche 3

Utiliser un microscope

Fiche 4

Réaliser un schéma

Fiche 5

Réaliser une carte mentale (MindMap)

Fiche 6

Abaque – Transformation des unités

217


FICHE

MATÉRIEL DE LABORATOIRE

1

BoÎte de Pétri

Pinces à bouts fins

Ciseaux à bouts fins

Pince à bouts ronds

VA N

IN

Scalpel

Aiguille montée

218

Éd iti

on

s

Ciseaux à bout fin et bout arrondi

Loupe binoculaire

Microscope

Bac à dissection

Lame porte-objet

Lamelle couvre-objet

Agitateur

Balance électronique

Plaque chauffante


Éprouvette graduée

Bécher

Capsule en porcelaine

Pissette

Cristallisoir

on

s

VA N

IN

Erlenmeyer

Entonnoir

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 3 © Éditions Van In, 2021

FICHES OUTILS

Cuillère à combustion

Pince et noix

Tube à dégagement

Portoir et tubes à essai

Filtre

Verre de montre

Thermomètre à alcool

Spatule

219


Statif

Sonomètre

VA N

IN

Multimètre

Papier pH

Éd iti

Ballon à fond plat

on

s

Lampe à alcool

Fiole jaugée

220

Pipettes jaugée et graduée, poire de sécurité et propipette


FICHES OUTILS

FICHE

GRANDEURS DE BASE ET DÉRIVÉES DU SI

2 GRANDEURS DE BASE

SYMBOLE

NOM

SYMBOLE

L

mètre

m

Masse

m

kilogramme

kg

Temps, durée

t

seconde

s

Intensité du courant électrique

I

ampère

A

Température

T

kelvin

K

Quantité de matière

n

mole

mol

Intensité lumineuse

Iv

candela

cd

VA N

GRANDEURS DÉRIVÉES NOM

UNITÉS SI DÉRIVÉES

SYMBOLE

NOM

SYMBOLE

A

mètre carré

m2

V

mètre cube

m3

v

mètre par seconde

m/s

r

kilogramme par mètre cube

F

newton

N

p

pascal

Pa (N/m2)

E

joule

J (N.m)

Puissance électrique

P

watt

W (J/s)

Tension électrique

U

volt

V (W/A)

Volume Vitesse Masse volumique Force Pression Énergie

on

s

Superficie

IN

Longueur

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 3 © Éditions Van In, 2021

NOM

UNITÉS SI DE BASE

kg/m3

221


FICHE

UTILISER UN MICROSCOPE

3

oculaire

VA N

IN

tube optique

tourelle / revolver objectif

s

potence

Éd iti

on

valet

vis macrométrique

vis micrométrique

platine diaphragme

éclairage

socle

222


FICHES OUTILS

on

s

VA N

IN

• Sors le microscope de sa boîte de rangement. • Place-le sur la table de travail. • Repère les différents éléments du microscope. • Branche la prise sur le secteur et allume l’éclairage. • Monte au maximum le tube optique en tournant la vis macrométrique. • Place la préparation sur la platine et bloque-la à l’aide des valets. • Fais tourner la tourelle porte-objectif de sorte à placer le plus petit objectif (généralement × 4) au-dessus de la préparation. • Descends l’objectif au maximum en tournant la vis macrométrique. • Tout en regardant dans l’oculaire, remonte la vis macrométrique jusqu’à l'observation de « quelque chose ». L’observation ne sera pas nette ! • Ajuste la netteté en tournant la vis micrométrique. • Ajuste la luminosité en réglant le diaphragme. • Explore l’ensemble de la préparation en la faisant glisser sur la platine. • Choisis la zone que tu souhaites agrandir et place-la au centre de ton champ de vision. • Tourne délicatement la tourelle de façon à remplacer ton objectif par l’objectif plus puissant (généralement × 10). • Ajuste la netteté, si nécessaire, avec la vis micrométrique. • Choisis la zone que tu souhaites encore agrandir et place-la au centre de ton champ de vision. • Passe à l’objectif le plus fort en suivant la même procédure et en travaillant très délicatement ! En effet, la distance entre l’objectif et la préparation est très faible. Travailler brusquement risque de faire passer l’objectif au travers de la préparation, qui se brisera.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 3 © Éditions Van In, 2021

UTILISATION DU MICROSCOPE

POUR LE RANGEMENT • Coupe l’éclairage dès que possible pour permettre le refroidissement de l’appareil avant son rangement. • Enlève la préparation de la platine. • Replace le petit objectif au-dessus de l’espace d’observation. • Descends au maximum le tube optique. • Range le microscope dans sa boîte.

223


FICHE

RÉALISER UN SCHÉMA

4

Il existe des différences entre un dessin d’observation, un croquis et un schéma. • Un dessin d’observation est une représentation aussi proche que possible de la réalité observée. • Un croquis est une représentation simplifiée mais « exacte » de l’observation. • Un schéma n’est pas une représentation parfaite du réel. Il a pour but de mettre en évidence certains points afin de mieux appréhender les observations faites. Pour que le schéma soit complet :

CROQUIS

SCHÉMA

Éd iti

DESSIN

on

s

VA N

IN

• indiquer un titre complet de ce que représente le schéma ; • présenter le schéma : ° au crayon taillé finement, ° au milieu de la feuille, ° avec les éléments importants ; • annoter le schéma : ° avec des flèches tracées à la latte, ° qui ne se croisent pas, ° dont les extrémités peuvent avoir la forme d’une flèche, d’un point… ; • si nécessaire, indiquer une échelle et/ou une légende.

Par un dessin, on met en En donnant quelques évidence les volumes et coups de crayon, on fait les ombres. apparaître la forme de l’objet.

224

En traçant une figure simplifiée à la règle et au crayon ordinaire, on obtient un schéma à la fois simple et rigoureux.


FICHES OUTILS

FICHE

RÉALISER UNE CARTE MENTALE (MINDMAP)

5

Une carte mentale permet d’organiser sa pensée et de gagner du temps dans l’étape de mémorisation. Le premier essai est rarement le bon ! Ne pas hésiter à faire un brouillon !

Éd iti

on

s

VA N

Sciences pour se qualifier + 3 © Éditions Van In, 2021

IN

• Placer le support papier à l’horizontale (A3, format paysage, sans lignes ni quadrillage). • Noter le sujet de la carte au centre de la page pour plus de liberté, d’espace et une meilleure organisation spatiale. Il sera mis en évidence en utilisant une couleur, un graphisme… • Écrire, sous forme de mots-clés, les idées principales qui formeront les branches principales partant du sujet central. • Noter, s’il y en a, les idées secondaires émergeant des idées principales en s’éloignant du centre vers l’extérieur. • On utilisera une couleur par branche (la même pour la branche principale et SES branches secondaires). • La première branche est placée à « 1 h », les suivantes dans le sens des aiguilles d’une montre. • Les branches principales sont plus épaisses que les branches secondaires ; ceci indique au cerveau l’importance des idées. • Les branches sont placées de telle sorte que l’on puisse écrire horizontalement dessus. • Inscrire un mot sur une branche donne plus de clarté et une meilleure lisibilité, mais permet surtout d’aller à l’essentiel. • Tracer des lignes de même longueur que les mots facilite l’association et permet un gain d’espace. • Utiliser des images, des symboles, des codes… augmente le pouvoir d’expression, d’association et de mémorisation. • Utiliser des flèches en pointillés permet d’établir des liens, des connexions entre les idées. • Une carte mentale est personnelle mais elle peut aussi être co-construite par un groupe de personnes.

propice à l’imagination Créer une ambiance qui suscite l’ÉMOTION

sans lignes Feuille au format paysage

donc la mémoire

sans quadrillage

lien chercher les relations Faire des connexions

lien utiliser des flèches

les 6 principes de la carte mentale selon Buzan

illustration Thème au centre de la carte associations couleurs

Hiérarchie de l’information du principal au détail

Mot-clé sur les branches pas de mots « dans le vide »

225


FICHE

ABAQUE TRANSFORMATION DES UNITÉS

6

km

hm

dam

m

dm

cm

mm

µm

nm

kilomètre

hectomètre

décamètre

mètre

décimètre

centimètre

millimètre

micromètre

nanomètre

10 m

1=

103 m 102 m

10−1 m 10−2 m 10−3 m 10−4 m 10−5 m 10−6 m 10−7 m 10−8 m 10−9 m

7

6

5

4

3

2

IN

0,

kg kilogramme

103 g

226

Éd iti

on

s

VA N

MODE D’EMPLOI DE L’ABAQUE Exemple : transforme 765,432 µm en mm • Place le chiffre des unités dans la colonne de son unité de mesure. Dans l’exemple, il faut placer le chiffre des unités « 5 » dans la colonne des µm. • Place ensuite les autres chiffres dans le même ordre. • Mettre la virgule après le chiffre placé dans la colonne de l'unité demandée. Ici, dans la colonne des millimètres. • Placer un zéro si la colonne ne contient pas de chiffre. 765,432 µm = 0,765432 mm soit en notation scientifique 7,7. 10–4 m

g

mg

µg

ng

gramme

milligramme

microgramme

nanogramme

10−6 g

10−9 g

1=

10−3 g


LEXIQUE Tu trouveras ici les définitions des termes qui sont en orange dans ton livre-cahier. Ceux-ci sont classés par ordre alphabétique et suivis du numéro de la page où ils se trouvent. Apathie (p. 183) : état d’indifférence à l’émotion, la motivation ou la passion. Un individu apathique manque d’intérêt émotionnel, social, spirituel, philosophique et/ou physique. Autotrophe (p. 202) : se dit des plantes qui produisent leur propre nourriture (glucose) par photosynthèse. Biomasse (p. 210) : masse totale de l’ensemble des êtres vivants occupant, à un moment donné, un biotope bien défini. Caduc (caduque) (p. 28) : se dit de tout organe qui tombe annuellement ou au cours de la vie. En opposition avec « persistant ».

IN

VA N

Carence (p. 183) : absence ou apport insuffisant d’une ou de plusieurs substances (comme les sels minéraux ou les vitamines) nécessaires à la croissance et à l’équilibre d’un organisme animal ou végétal. Chancre (p. 106) : ulcération, petite plaie indolore de la peau, des muqueuses. Curable (p. 106) : qui peut être guéri.

on

s

Élément (p. 142) : un élément chimique est l’ensemble des atomes possédant le même nombre de protons. Fovéa (p. 66) : zone de la rétine où la vision des détails est la plus précise. Garrigue (p. 61) : formation végétale caractéristique des régions méditerranéennes.

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Capteur CCD (charge-coupled device) (p. 61) : composant électronique photosensible servant à convertir un rayonnement électromagnétique (UV, visible, IR) en un signal électrique.

Hétérotrophe (p. 202) : organisme qui utilise, pour se nourrir, de la matière organique constituant ou ayant constitué d’autres organismes. Hormone (p. 85) : substance sécrétée par une glande endocrine, libérée dans la circulation sanguine et destinée à agir de manière spécifique sur un ou plusieurs organes cibles afin d’en modifier le fonctionnement. Hydrosoluble (p. 185) : soluble dans l’eau. Immixtion (p. 112) : action de s’immiscer dans les affaires d’autrui. Laxatif (p. 196) : produit accélérant le transit intestinal. Liposoluble (p. 185) : soluble dans les graisses. Morphologie (p. 27) : étude de la forme et de la structure externe des êtres vivants. Muqueuse (p. 106) : membrane qui tapisse certaines cavités du corps (bouche, anus, gland, vagin, œil…). Plus fine, plus fragile et perméable que la peau, elle est continuellement humectée d’un liquide appelé « mucus ». Orgeat (p. 184) : l’orgéat se préparait à partir d’une décoction d’orge et d’amandes. Parfois, on ajoutait à l’orge des graines de melon et de concombre ainsi que des amandes douces pilées. C’est sans doute l’usage de ces dernières qui donna naissance à l’actuel sirop d’orgeat (lait d’amandes et eau de fleur d’oranger). 227


Ostéoporose (p. 183) : fragilisation des os par manque de calcium, de phosphore et d’autres minéraux. La maladie rend les os plus poreux et plus susceptibles de se fracturer lors d’une chute banale qui, en temps normal, aurait été sans conséquence. Oviducte (p. 87) : vient du latin ovum : œuf et ductus : conduit. Plastique (p. 181) : matière première dans la composition cellulaire Saprophages (p. 12) : se dit des organismes qui se nourrissent de matière organique en décomposition. Spasmophilie (p. 183) : état neuro-métabolique particulier, caractérisé par une excitabilité nerveuse augmentée de façon permanente et plus ou moins diffuse. Spermiducte (p. 86) : vient du latin sperma : graine et ductus : conduit. Spores (p. 28) : corpuscules reproducteurs de certains végétaux. Substrat (p. 28) : élément dans lequel un végétal se fixe et puise les minéraux dont il a besoin.

Tesson (p. 61) : débris de récipient (verre, poterie…). Topographie (p. 16) : relief d’un lieu.

IN

Télémétrie (p. 42) : mesure de distance obtenue par des procédés acoustiques, optiques ou radioélectriques.

Éd iti

on

s

VA N

Végétalien (p. 179) : relatif au végétalisme, un régime alimentaire sans aucun produit d’origine animale (ni œuf, ni lait, ni fromage).

228


TABLE DES MATIÈRES THÈME 1 La Terre une planète habitée dans l’Univers UAA 6 – BIODIVERSITÉ ET ÉVOLUTION

INTRODUCTION .............................................................................................................................................................................................................................. 9 JE ME SITUE ........................................................................................................................................................................................................................................ 10 ACTIVITÉS | PARTIE I ............................................................................................................................................................................................................. 11 Activité 1

Un toit pour nous, pour eux .............................................................................................................................. 11

Activité 2 Facteurs abiotiques ..........................................................................................................................................................13 Activité 3 Facteurs biotiques ou relations entre les êtres vivants ............................... 17

IN

Activité 4 Dis-moi ce que tu manges… ......................................................................................................................... 22 Activité 6 Biodiversité ......................................................................................................................................................................................33

VA N

À RETENIR | PARTIE I ........................................................................................................................................................................................................ 35 ACTIVITÉS | PARTIE II ....................................................................................................................................................................................................... 36 Activité 1

Une théorie, des arguments ........................................................................................................................ 36

Activité 2 Un argument paléontologique ................................................................................................................ 38

s

Activité 3 Un argument géomorphologique ..................................................................................................... 40

on

Activité 4 Un argument anatomique ................................................................................................................................. 42 À RETENIR | PARTIE II .......................................................................................................................................................................................................44 APPLICATION GLOBALE .......................................................................................................................................................................................... 45

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Activité 5 Un ancêtre commun ? La classification phylogénétique ....................... 25

THÈME 2 La lumièRe et le son nous permettent d’observer et de communiquer UAA 7 – LES LENTILLES NOUS AIDENT À OBSERVER

INTRODUCTION ........................................................................................................................................................................................................................ 49 JE ME SITUE ...................................................................................................................................................................................................................................... 50 ACTIVITÉS

...............................................................................................................................................................................................................................................

Activité 1

51

Comparaison et tri de lentilles optiques .............................................................................. 51

Activité 2 Déviation de la lumière par des lentilles ........................................................................... 53 Activité 3 Usage des lentilles ......................................................................................................................................................... 62 Activité 4 Fonctionnement de l’œil .................................................................................................................................... 64 Activité 5 Défauts de l’œil et leur correction .................................................................................................. 68 Activité 6 Attitudes préventives pour protéger la vision ......................................................... 73 À RETENIR

............................................................................................................................................................................................................................................

78 229


THÈME 3 L’être humain, comme tous les organismes vivants, est constitué de cellules UAA 8 – VIVRE UNE SEXUALITÉ RESPONSABLE

INTRODUCTION ........................................................................................................................................................................................................................ 83 JE ME SITUE ....................................................................................................................................................................................................................................... 84 ACTIVITÉS ............................................................................................................................................................................................................................................... 85 Activité 1 Appareils reproducteurs humains et déplacement des cellules reproductrices ...................................................................... 85 Activité 2 Spermatozoïdes et ovules .............................................................................................................................. 89 Activité 3 Cycle menstruel ................................................................................................................................................................... 92 Activité 4 Processus de fécondation .............................................................................................................................. 95

IN

Activité 5 Embryon, fœtus et leurs échanges au niveau du placenta ............. 98 Activité 6 Les principaux contraceptifs ................................................................................................................... 102 Activité 7 Les infections sexuellement transmissibles ............................................................. 106

VA N

Activité 8 Dangers de l’usage des drogues, du tabac, de l’alcool et des médicaments pour l’embryon ..................................................................................... 109 Activité 9 Respecter le choix de chacun en matière de sexualité et de contraception ..................................................................................................................................................... 112 À RETENIR ............................................................................................................................................................................................................................................. 113

on

s

APPLICATIONS GLOBALES ............................................................................................................................................................................... 117

Éd iti

THÈME 4 La matière qui nous entoure

UAA 9 – L’ATOME, CONSTITUANT ÉLÉMENTAIRE DE LA MATIÈRE INTRODUCTION .................................................................................................................................................................................................................... 123 JE ME SITUE .................................................................................................................................................................................................................................... 124 ACTIVITÉS | PARTIE I .................................................................................................................................................................................................... 126 Activité 1

Mélanges et corps purs ..................................................................................................................................... 126

Activité 2 Modèle moléculaire ................................................................................................................................................... 130 Activité 3 Modèle atomique ............................................................................................................................................................ 134 Activité 4 Les symboles des éléments chimiques ............................................................................ 138 Activité 5 La formule chimique ................................................................................................................................................. 140 ACTIVITÉS | PARTIE II ................................................................................................................................................................................................... 144 Activité 1

Les métaux et les non-métaux – propriétés physiques ................... 144

Activité 2 Les métaux et les non-métaux – propriétés chimiques .................. 149 Activité 3 Le tableau périodique .......................................................................................................................................... 153

230


Activité 4 La réaction chimique ............................................................................................................................................... 155 Activité 5 Les ions ............................................................................................................................................................................................... 159 À RETENIR | PARTIES I & II ................................................................................................................................................................................. 164 APPLICATIONS GLOBALES ............................................................................................................................................................................. 166 ANNEXE .................................................................................................................................................................................................................................................... 215

THÈME 5 L’énergie dont nous avons besoin

UAA 10 - LES ÊTRES VIVANTS ONT BESOIN D’ÉNERGIE POUR FONCTIONNER INTRODUCTION ....................................................................................................................................................................................................................... 171 JE ME SITUE .................................................................................................................................................................................................................................... 172 ACTIVITÉS | PARTIE I ..................................................................................................................................................................................................... 173 Je mange donc je lis ................................................................................................................................................. 173

IN

Activité 1

VA N

Activité 3 Minéraux et vitamines ........................................................................................................................................... 183 Activité 4 Valeur énergétique des nutriments ........................................................................................... 187 Activité 5 Une alimentation équilibrée ..................................................................................................................... 190 Activité 6 Les modifications des habitudes alimentaires (uniquement en TQ) .................................................................................................................................................. 195

s

À RETENIR | PARTIE I ................................................................................................................................................................................................... 198

on

ACTIVITÉS | PARTIE II .................................................................................................................................................................................................. 199 L’être humain est constitué de cellules ............................................................................. 199

Activité 1

Activité 2 La cellule végétale, une cellule différente .................................................................. 201

Éd iti

Sciences pour se qualifier + 4 © Éditions Van In, 2021

Activité 2 Rôles des nutriments ............................................................................................................................................... 176

Activité 3 Observation d’un végétal ............................................................................................................................ 202 Activité 4 Rôles des différentes parties d’une plante verte ......................................... 203 Activité 5 Pyramides d’énergie ................................................................................................................................................ 210 Activité 6 Effets de l’action de l’Homme sur une pyramide énergétique (uniquement en TQ) .................................................................................................................................................. 213 À RETENIR | PARTIE II .................................................................................................................................................................................................. 214

FICHES OUTILS LEXIQUE

...............................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................................

217

227

231


s

on

Éd iti VA N IN