Sciences Biologiques : Structure et Fonction des Êtres Vivants

Sciences Biologiques : Concepts Fondamentaux

Les sciences biologiques étudient la vie sous toutes ses formes. Elles englobent plusieurs disciplines, dont :

• La génétique : étude des lois de l'hérédité biologique et de la variation.
• La cytologie : étude de la structure et du fonctionnement de la cellule.
• L'histologie : étude de la structure des tissus.
• La botanique : étude des algues, des plantes et de certaines bactéries photosynthétiques.
• La zoologie : étude des animaux, de leur développement et de leur interaction avec l'environnement.
• L'anatomie : étude de la structure macroscopique des organismes vivants (organes et systèmes).
• L'embryologie: étude du développement des organismes, du zygote à l'organisme adulte.
• La biochimie : étude des propriétés chimiques des cellules.
• L'écologie : étude des relations entre les êtres vivants et leur environnement.
• La taxonomie : étude de la classification naturelle des êtres vivants.
• La paléontologie : étude des fossiles.

Caractéristiques des Êtres Vivants

Les êtres vivants partagent des caractéristiques communes :

• Ils sont composés de cellules ayant une structure complexe et organisée.
• Ils répondent aux stimuli de leur environnement.
• Ils maintiennent activement leur structure complexe et leur environnement interne (homéostasie).
• Ils obtiennent et utilisent des matériaux et de l'énergie de leur environnement.
• Ils croissent et se reproduisent.
• Ils évoluent.

Atomes, Molécules et Liaisons Chimiques

Les êtres vivants sont constitués d'atomes, les unités de base de la matière. Un atome est composé d'un noyau central contenant des protons (chargés positivement) et des neutrons (sans charge), autour duquel gravitent des électrons (chargés négativement).

• Numéro atomique : Nombre de protons dans le noyau.
• Isotopes : Différentes formes d'un élément dont le noyau contient le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons.
• Élément : Substance qui ne peut être décomposée ou transformée en une autre substance par des procédés chimiques.

Les atomes se lient entre eux pour former des molécules grâce à des liaisons chimiques :

• Liaisons ioniques : Formées lorsque des atomes perdent ou gagnent des électrons pour atteindre un équilibre entre protons et électrons.
• Liaisons covalentes : Formées lorsque des atomes partagent des électrons.

L'Eau et ses Propriétés

Les substances peuvent être polaires (comme l'eau et les acides aminés) ou non polaires (comme le gazole, O₂, CO₂). La polarité de l'eau est due aux ponts hydrogène (H). Ce sont des liaisons faibles où une région chargée positivement d'un atome d'hydrogène est attirée par une région chargée négativement d'un autre atome.

La polarité de l'eau et les liaisons hydrogène lui confèrent des propriétés uniques :

• Cohésion : Tendance des molécules d'eau à adhérer les unes aux autres, plus forte que dans d'autres liquides grâce aux ponts H.
• Tension superficielle : Résistance à la rupture de la surface d'un liquide, étroitement liée à la cohésion. Les liaisons H donnent à l'eau une tension superficielle élevée, comme si elle était recouverte d'un film invisible.

Régulation du pH et Importance de l'Eau

Les tampons régulent le pH. Par exemple, le H₂CO₃ (acide carbonique) peut libérer des ions H⁺ (abaissant le pH) ou le HCO₃^- (bicarbonate) peut accepter des ions H⁺ (augmentant le pH). L'eau a une grande résistance aux changements de température grâce aux liaisons hydrogène. Cela permet à l'eau de modérer la température de la planète, maintenant ainsi des conditions favorables à la vie.

• Chaleur : Énergie associée au mouvement des atomes et des molécules.
• Température : Mesure de la vitesse moyenne des molécules, plutôt que la quantité totale d'énergie thermique.