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Conférence 02 : La méthode scientifique, le défi de conception et l'unité de base du vivant : la cellule - Biologie


La méthode scientifique et le défi de conception

La vue d'ensemble de la méthode scientifique

Un exemple de simplification excessive qui déconcerte de nombreux étudiants en biologie (en particulier au début de leurs études) est l'utilisation d'un langage qui masque le processus expérimental utilisé pour construire des connaissances. Cependant, alors que nous écrivons et parlons souvent de sujets en biologie avec une conviction qui donne l'apparence d'une connaissance « factuelle », la réalité est souvent plus nuancée et remplie d'incertitudes importantes. La présentation « factuelle » du matériel (qui manque généralement de discussion sur les preuves ou de confiance dans les preuves) joue sur notre tendance naturelle à nous sentir bien dans le fait de « savoir » des choses, mais elle tend à créer un faux sentiment de sécurité dans l'état des connaissances et ne peu pour encourager l'utilisation de l'imagination ou le développement de la pensée critique.

Une meilleure façon de décrire nos connaissances sur le monde naturel serait de qualifier explicitement le fait que les connaissances présentées représentent notre meilleure compréhension actuelle qui n'a pas encore été réfutée par l'expérience. Malheureusement, la qualification répétée devient assez lourde. La chose importante à retenir est que même si nous ne le disons pas explicitement, toutes les connaissances dont nous discutons en classe ne représentent que le meilleur de notre compréhension actuelle. Certaines idées ont résisté à des expérimentations répétées et variées tandis que d'autres sujets n'ont pas encore été testés de manière aussi approfondie. Donc, si nous ne sommes pas aussi sûrs des choses que nous aimerions parfois le croire, comment savons-nous en quoi nous fier et de quoi être sceptique ? La réponse complète n'est pas triviale, mais elle commence par développer une compréhension de la traiter nous utilisons en science pour construire de nouvelles connaissances. La méthode scientifique est le processus par lequel de nouvelles connaissances sont développées. Alors que le processus peut être décrit avec de longues listes d'« étapes » (souvent vues dans les manuels), ses éléments de base peuvent être décrits de manière plus succincte.

Description succincte de la méthode scientifique (adapté de Feynman)

  1. Faites une observation sur le monde.
  2. Proposez une explication possible de l'observation.
  3. Testez l'explication par l'expérience.
  4. Si l'explication est en désaccord avec l'expérience, l'explication est fausse.

À la base, c'est tout ! En science, il peut y avoir plusieurs explications ou idées proposées simultanément qui sont testées par l'expérience. Les idées qui échouent à l'expérimentation sont laissées pour compte. Les idées qui survivent à l'expérimentation avancent et sont souvent retestées par des expériences alternatives jusqu'à ce qu'elles échouent elles aussi ou continuent d'être retenues.

Faire une observation et poser une question

La capacité de faire des observations utiles et/ou de poser des questions significatives requiert de la curiosité, de la créativité et de l'imagination - cela ne peut pas être surestimé. En effet, historiquement, c'est d'abord et avant tout l'application de ces compétences, peut-être plus que la capacité technique, qui a conduit à de grandes avancées scientifiques. Beaucoup de gens pensent que faire des observations significatives et poser des questions utiles est la partie la plus facile de la méthode scientifique. Ce n'est pas toujours le cas. Pourquoi? Voir ce que les autres n'ont pas encore demandé et la créativité demande du travail et une réflexion approfondie ! De plus, notre sens de l'observation est souvent biaisé par l'expérience de la vie, des connaissances antérieures ou même notre propre biologie. Ces préjugés sous-jacents influencent la façon dont nous voyons le monde, la façon dont nous interprétons ce que nous voyons et ce qui nous intéresse en fin de compte. Cela signifie que lorsque nous regardons le monde, nous pouvons manquer beaucoup de choses qui sont en fait juste sous notre nez. Douglas Adams, qui est surtout connu pour son livre intitulé Le Guide du voyageur galactique, une fois développé sur ce point en écrivant :

« Les hypothèses les plus trompeuses sont celles que vous ne savez même pas que vous faites. »

Les scientifiques doivent donc être conscients de tout biais sous-jacent et de toute hypothèse pouvant influencer la manière dont ils intériorisent et interprètent les observations. Cela inclut d'aborder notre préjugé selon lequel la variété des endroits où nous obtenons nos connaissances (c'est-à-dire les manuels, les instructeurs, Internet) représentent la vérité absolue avec une bonne dose de scepticisme. Nous devons apprendre à examiner les preuves sous-jacentes aux « faits » que nous sommes censés connaître et à porter des jugements critiques sur la confiance que nous accordons à ces connaissances. Plus généralement, prendre le temps de faire des observations minutieuses et de découvrir les hypothèses et les biais qui pourraient influencer leur interprétation est donc du temps bien investi. Cette compétence, comme toutes les autres, doit être développée et demande de la pratique et nous essaierons de vous y initier dans BIS2A.

Pour le plaisir et pour tester vos capacités d'observation, Google « tests d'observation ». De nombreux résultats de recherche vous mèneront à des tests psychologiques intéressants et/ou à des vidéos qui illustrent à quel point une observation précise peut être difficile.

Générer une hypothèse vérifiable

L'« explication possible » mentionnée à l'étape trois ci-dessus a un nom formel ; ça s'appelle un hypothèse. Une hypothèse n'est pas une supposition aléatoire. Une hypothèse est une explication éclairée (basée sur des connaissances antérieures ou un nouveau point de vue) pour un événement ou une observation. Il est généralement plus utile si une hypothèse scientifique peut être testée. Cela nécessite que les outils pour faire des mesures informatives sur le système existent et que l'expérimentateur ait un contrôle suffisant sur le système en question pour faire les observations nécessaires.

La plupart du temps, les comportements du système que l'expérimentateur veut tester peuvent être influencés par de nombreux facteurs. Nous appelons les comportements et les facteurs variables dépendantes et indépendantes, respectivement. La variable dépendante est le comportement qui doit être expliqué tandis que les variables indépendantes sont toutes les autres choses qui peuvent changer et influencer le comportement de la variable dépendante. Par exemple, un expérimentateur qui a développé un nouveau médicament pour contrôler la tension artérielle peut vouloir tester si son nouveau médicament influence réellement la tension artérielle. Dans cet exemple, le système est le corps humain, la variable dépendante peut être la pression artérielle et les variables indépendantes peuvent être d'autres facteurs qui changent et influencent la pression artérielle comme l'âge, le sexe et les niveaux de divers facteurs solubles dans la circulation sanguine.

Noter

Dans BIS2A, et au-delà, nous préférons éviter d'utiliser un langage comme « l'expérience a prouvé son hypothèse » en faisant référence à un cas comme l'exemple de pression artérielle ci-dessus. Nous dirions plutôt « l'expérience est cohérente avec son hypothèse ». Notez que pour plus de commodité (l'un des raccourcis linguistiques dont nous avons parlé plus tôt), nous avons simplement appelé l'hypothèse alternative «son hypothèse» ! Il serait plus correct de dire que "l'expérience a falsifié son hypothèse nulle et est cohérente avec son hypothèse alternative". Pourquoi prendre ce raccourci puisque cela ajoute de la confusion lorsqu'un élève essaie d'apprendre ? Dans ce cas, cela a été fait pour illustrer le point ci-dessus sur les raccourcis linguistiques et donc la longue explication. Cependant, soyez conscient de ce raccourci couramment utilisé et apprenez à vous assurer que vous pouvez lire vous-même dans le bon sens.

Remarque : discussion possible

Que signifie l'énoncé sur la falsification des hypothèses dans vos propres mots ? Pourquoi la falsification est-elle essentielle à la méthode scientifique ?

Les contrôles

Dans un cas idéal, une expérience comprendra des groupes témoins. Les groupes témoins sont des conditions expérimentales dans lesquelles les valeurs des variables indépendantes (il peut y en avoir plusieurs) sont maintenues aussi proches de celles du groupe expérimental à l'exception de la variable indépendante testée. Dans l'exemple de la tension artérielle, un scénario idéal serait d'avoir un groupe identique de personnes prenant le médicament et un autre groupe de personnes identiques à ceux du groupe expérimental prenant une pilule contenant quelque chose dont on sait qu'il n'influence pas la tension artérielle. Dans cet exemple simplifié à l'extrême, toutes les variables indépendantes sont identiques dans les groupes témoin et expérimental, à l'exception de la présence ou de l'absence du nouveau médicament. Dans ces circonstances, si la valeur de la variable dépendante (tension artérielle) du groupe expérimental diffère de celle du groupe témoin, on peut raisonnablement conclure que la différence doit être due à la différence de variable indépendante (la présence/absence de la médicament). C'est bien sûr l'idéal. Dans la vraie vie, il est impossible de mener l'expérience de dosage de médicament proposée ; le nombre même de variables indépendantes possibles dans un groupe de patients potentiels serait élevé. Heureusement, alors que les statisticiens sont venus à la rescousse dans la vraie vie, vous n'aurez pas besoin de comprendre les nuances de ces problèmes statistiques dans BIS2A.

Précision de mesure, incertitude et réplication

Enfin, nous mentionnons la notion intuitive selon laquelle les outils utilisés pour effectuer les mesures dans une expérience doivent être raisonnablement précis. Quelle précision ? Ils doivent être suffisamment précis pour effectuer des mesures avec suffisamment de certitude pour tirer des conclusions quant à savoir si les changements dans les variables indépendantes influencent réellement la valeur d'une variable dépendante. Si nous prenons, encore une fois, l'exemple de la pression artérielle ci-dessus. Dans cette expérience, nous avons fait l'hypothèse importante que l'expérimentateur disposait d'outils lui permettant de mesurer avec précision les changements de pression artérielle associés aux effets du médicament. Par exemple, si les changements associés au médicament se situaient entre 0 et 3 mmHg et que son lecteur mesurait avec capacité les changements de pression artérielle avec une certitude de +/- 5 mmHg, elle n'aurait pas pu faire les mesures nécessaires pour tester son hypothèse ou aurait manqué voir l'effet de la drogue. Pour l'exemple, nous supposons qu'elle disposait d'un meilleur instrument et qu'elle pouvait être sûre que tous les changements qu'elle mesurait étaient bien des différences dues au traitement médicamenteux et qu'ils n'étaient pas dus à une erreur de mesure, à une variabilité d'un échantillon à l'autre. , ou d'autres sources de variation qui diminuent la confiance des conclusions tirées de l'expérience.

Le sujet de l'erreur de mesure nous amène à mentionner qu'il existe de nombreuses autres sources possibles d'incertitude dans les données expérimentales que vous, en tant qu'étudiants, devrez en fin de compte connaître. Ces sources d'erreur ont beaucoup à voir avec la détermination de notre degré de certitude que les expériences ont réfuté les hypothèses, à quel point nous devons faire confiance à l'interprétation des résultats expérimentaux et, par extension, à l'état actuel de nos connaissances. Même à ce stade, vous reconnaîtrez certaines stratégies expérimentales utilisées pour gérer ces sources d'incertitude (c'est-à-dire effectuer des mesures sur plusieurs échantillons, créer des expériences répétées). Vous en apprendrez plus à ce sujet dans vos cours de statistiques plus tard.

Pour l'instant, vous devez cependant savoir que les expériences comportent un certain degré de confiance dans les résultats et que le degré de confiance dans les résultats peut être influencé par de nombreux facteurs. Développer un scepticisme sain implique, entre autres, d'apprendre à évaluer la qualité d'une expérience et l'interprétation des résultats et d'apprendre à poser des questions sur des choses comme celle-ci.

Remarque : discussion possible

Après avoir déménagé en Californie pour assister à l'UC Davis, vous êtes tombé amoureux des tomates fraîches. Vous décidez que les tomates dans les magasins n'ont tout simplement pas bon goût et décidez de faire pousser les vôtres.

Vous plantez des plants de tomates partout dans votre jardin; chaque espace libre a maintenant un plant de tomate fraîchement planté de la même variété. Vous avez planté des tomates dans le sol en plein soleil et à côté de votre maison à l'ombre.

Observation: Après la première année de récolte, vous faites le observation que les plantes poussant en pleine ombre semblent presque toujours plus courtes que celles en plein soleil. Vous pensez avoir une explication (hypothèse) raisonnable pour cette observation.

Sur la base des informations ci-dessus, vous créez l'hypothèse suivante pour expliquer les différences de hauteur que vous avez remarquées dans vos tomates :

Hypothèse: La hauteur que mes plants de tomates atteignent est positivement corrélée à la quantité de lumière solaire à laquelle ils sont exposés (par exemple, plus le plant reçoit de soleil, plus il sera grand).

Cette hypothèse est vérifiable et falsifiable. Ainsi, l'été suivant, vous décidez de tester votre hypothèse.

Cette hypothèse permet également de faire une prédiction. Dans ce cas, vous pourriez prédire que SI vous deviez ombrager un ensemble de tomates dans la partie ensoleillée de la cour, ALORS ces plantes seraient plus courtes que leurs voisines en plein soleil.

Vous concevez une expérience pour tester votre hypothèse en achetant la même variété de tomate que vous avez plantée l'année précédente et en replantant tout votre jardin. Cette année, cependant, vous décidez de faire deux choses différentes :

  1. Vous créez une structure d'ombrage que vous placez sur un petit sous-ensemble de plantes dans la partie ensoleillée de votre jardin.
  2. Vous construisez un engin avec des miroirs qui redirigent un peu de lumière du soleil sur un petit sous-ensemble de plantes qui se trouvent dans la partie ombragée de la cour.

Question 1: Nous avons utilisé un raccourci ci-dessus. Pouvez-vous créer des déclarations pour l'hypothèse nulle et l'hypothèse alternative ? Travaillez avec vos camarades de classe pour le faire.

Question 2: Pourquoi créer une structure d'ombrage ? C'est quoi ce test ? Sur la base de votre hypothèse, que prédisez-vous qu'il arrivera aux plantes sous la structure d'ombrage ?

Question 3: Pourquoi créez-vous l'engin miroir? Pourquoi avez-vous potentiellement besoin de cet engin si vous avez déjà la structure d'ombrage ?

Nouvelles données: A la fin de l'été vous mesurez la hauteur de vos plants de tomates et vous constatez, encore une fois, que les plants de la partie ensoleillée du jardin sont bien plus hauts que ceux de la partie ombragée du jardin. Cependant, vous remarquez qu'il n'y a pas de différence de hauteur entre les plantes sous votre ombrière et celles juste à côté de la structure en plein soleil. De plus, vous remarquez que les plantes dans la partie ombragée de la cour ont toutes à peu près la même hauteur, y compris celles qui ont été éclairées par une lumière supplémentaire via votre miroir.

Question 4: Qu'est-ce que cette expérience vous amène à conclure ? Qu'essaieriez-vous de faire ensuite ?

Question 5 : Imaginez un scénario alternatif dans lequel vous découvrirez, comme auparavant, que les plantes dans la partie ensoleillée de la cour étaient toutes de la même hauteur (même celles sous votre structure d'ombrage) mais que les plantes dans la partie ombragée de la cour ” la lumière de votre engin miroir est devenue plus grande que leurs voisins immédiats. Qu'est-ce que cela dirait de votre hypothèse alternative ? Hypothèse nulle? Que ferais-tu ensuite?

Question 6 : Quelles hypothèses faites-vous sur la capacité de faire des mesures dans cette expérience ? Quelle influence ces hypothèses peuvent-elles avoir sur votre interprétation des résultats ?

Dans ce cours, il vous sera parfois demandé de créer des hypothèses, d'interpréter des données et de concevoir des expériences avec des contrôles appropriés. Toutes ces compétences nécessitent de la pratique pour être maîtrisées. Nous pouvons commencer à les pratiquer dans BIS2A. Encore une fois, même si nous ne nous attendons pas à ce que vous soyez des maîtres après avoir lu ce texte, nous supposerons que vous avez lu ce texte au cours de la première semaine et que les concepts associés ne sont pas complètement nouveaux pour vous. Vous pouvez toujours revenir à ce texte comme une ressource pour vous rafraîchir.

Clause de non-responsabilité

Bien que le traitement précédent de la méthode expérimentale soit très basique - vous ajouterez sans aucun doute de nombreuses couches de sophistication à ces idées de base au fur et à mesure que vous poursuivez vos études - il devrait servir d'introduction suffisante au sujet pour BIS2A. Le point le plus important à retenir de cette section est que les connaissances représentées dans ce cours, bien que parfois présentées par inadvertance comme des faits irréfutables, ne sont en réalité que l'hypothèse la plus courante sur la façon dont certaines choses se produisent en biologie qui n'ont pas encore été falsifiées par l'expérience.

Le défi de la conception

Vos instructeurs BIS2A ont conçu quelque chose que nous appelons « The Design Challenge » pour nous aider à aborder les sujets que nous couvrons dans le cours du point de vue de la résolution de problèmes et/ou de la conception. Cet outil pédagogique nous aide à :

(a) développer un état d'esprit ou une manière d'aborder le matériel et
(b) concevoir un ensemble d'étapes séquentielles qui aident à structurer la réflexion sur les sujets du cours dans un contexte de résolution de problèmes.

Comment est-il prévu de fonctionner ? En bref, lorsque nous rencontrons un sujet en classe, « The Design Challenge » nous encourage à y réfléchir de la manière suivante, centrée sur la résolution de problèmes :

  1. Identifier les problèmes) - cela peut inclure l'identification des "gros" problèmes et leur décomposition en sous-problèmes imbriqués "plus petits"
  2. Déterminer les critères de réussite des solutions
  3. Identifier et/ou imaginer des solutions possibles
  4. Évaluer les solutions proposées par rapport aux critères de réussite
  5. Choisissez une solution

En utilisant la structure du défi de conception, les sujets qui sont généralement présentés sous forme de listes de faits et d'histoires sont transformés en énigmes ou en problèmes à résoudre. Par exemple, la discussion sur le thème de la division cellulaire est motivée par un problème. L'énoncé du problème peut être : « La cellule doit se diviser. Certains des critères de réussite peuvent inclure la nécessité d'avoir une copie presque identique de l'ADN dans chaque cellule fille, la distribution des organites entre les cellules filles afin que chacune reste viable, etc. diviser ». On peut ensuite explorer quels sont les défis et essayer d'utiliser leurs connaissances et leur imagination existantes pour proposer des solutions à chacun de ces problèmes. Différentes solutions peuvent être évaluées puis comparées à ce que la Nature semble avoir fait (au moins dans les cas bien étudiés).

Cet exercice nous oblige à faire preuve d'imagination et d'esprit critique. Il encourage également l'étudiant et l'instructeur à réfléchir de manière critique sur POURQUOI le sujet particulier est important à étudier.L'approche du défi de conception pour l'enseignement de la biologie tente de FAIRE que l'étudiant et l'instructeur se concentrent sur les questions fondamentales importantes qui ont motivé le développement des connaissances en premier lieu ! Il encourage également les élèves à imaginer de nouvelles idées et à interagir avec le matériel d'une manière centrée sur les questions/problèmes plutôt que sur les « faits ». L'approche centrée sur les questions/problèmes est différente de ce à quoi la plupart des gens sont habitués, mais elle est finalement plus utile pour développer des compétences, des cadres mentaux et des connaissances qui seront transférés à d'autres problèmes qu'ils rencontreront pendant leurs études et au-delà.

Le problème directeur de BIS2A est de comprendre « Comment construire une cellule ». Ce problème assez complexe sera décomposé en plusieurs sous-problèmes plus petits qui incluent :

  • acquérir les éléments constitutifs pour construire des pièces cellulaires à partir de l'environnement
  • acquérir l'énergie nécessaire pour construire des pièces cellulaires à partir de l'environnement
  • transformer les éléments constitutifs de la cellule entre différentes formes
  • transférer de l'énergie entre différentes formes de stockage
  • créer une nouvelle cellule à partir d'une ancienne cellule
  • problèmes que nous identifions en classe

En explorant ces sous-problèmes, nous explorerons parfois certaines des différentes manières dont la biologie a abordé chaque problème. Au fur et à mesure que nous entrons dans les détails, assurons-nous cependant de rester concentrés et de ne pas oublier l'importance de toujours rester lié aux questions/problèmes qui nous ont motivés à parler des détails en premier lieu.

Méthode scientifique contre le défi de conception

À ce stade, vous vous demandez peut-être : « Quelle est la différence entre la méthode scientifique et la rubrique du défi de conception et pourquoi ai-je besoin des deux ? » Ce n'est pas une question rare, alors voyons si nous pouvons clarifier cela maintenant.

Le défi de conception et la méthode scientifique sont deux processus qui partagent des qualités similaires. La caractéristique distinctive critique, cependant, est le but derrière chacun des processus. La méthode scientifique est un processus utilisé pour éliminer les réponses possibles aux questions. Un scénario typique où l'on pourrait utiliser la méthode scientifique impliquerait que quelqu'un fasse une observation, propose plusieurs explications, conçoive une expérience qui pourrait aider à éliminer une ou plusieurs des explications et réfléchit au résultat. En revanche, le processus de conception est utilisé pour créer des solutions à des problèmes. Un scénario typique pour le défi de conception commencerait par un problème qui doit être résolu, en définissant des critères pour une résolution réussie, en concevant plusieurs solutions possibles qui répondraient aux critères de réussite et en sélectionnant une solution ou en réfléchissant aux modifications qui pourraient être apportées aux conceptions pour répondre aux critères de réussite. Une différence opérationnelle clé est que le défi de conception exige que les critères de réussite soient définis, contrairement à la méthode scientifique.

Bien que les deux soient similaires, les différences sont toujours réelles et nous devons pratiquer les deux processus. Nous allons affirmer que nous utilisons ces deux processus dans la « vraie vie » tout le temps. Un médecin, par exemple, utilisera ces deux processus de manière interactive alors qu'il formule des hypothèses qui tentent de déterminer ce qui pourrait causer les maux de son patient. Elle fera volte-face et utilisera le processus de conception pour élaborer un traitement répondant à certains critères de réussite. Un scientifique peut être profondément impliqué dans la génération d'hypothèses, mais il devra éventuellement utiliser un processus de conception pour construire une expérience qui, selon certains critères de réussite définissables, l'aidera à répondre à une question.

Ces deux processus, bien que similaires, sont importants à utiliser dans différentes situations et nous voulons commencer à nous améliorer dans les deux.

L'unité de base de la vie : la cellule

Structure cellulaire des bactéries et des archées

Dans cette section, nous discuterons des caractéristiques structurelles de base des bactéries et des archées. Il existe de nombreuses similitudes structurelles, morphologiques et physiologiques entre les bactéries et les archées. Comme discuté dans la section précédente, ces microbes habitent de nombreuses niches écologiques et effectuent une grande diversité de processus biochimiques et métaboliques. Les bactéries et les archées n'ont pas de noyau lié à la membrane et d'organites liées à la membrane, qui sont les caractéristiques des eucaryotes.

Bien que les bactéries et les archées soient des domaines distincts, elles partagent morphologiquement un certain nombre de caractéristiques structurelles. En conséquence, ils sont confrontés à des problèmes similaires, tels que le transport des nutriments dans la cellule, l'élimination des déchets de la cellule et la nécessité de répondre aux changements environnementaux locaux rapides. Dans cette section, nous nous concentrerons sur la façon dont leur structure cellulaire commune leur permet de prospérer dans divers environnements et leur impose simultanément des contraintes. L'une des plus grandes contraintes est liée à la taille des cellules.

Bien que les bactéries et les archées se présentent sous différentes formes, les trois formes les plus courantes sont les suivantes : cocci (sphériques), bacilles (en forme de bâtonnet) et spirilles (en forme de spirale) (figure ci-dessous). Les bactéries et les archées sont généralement petites par rapport aux eucaryotes typiques. Par exemple, la plupart des bactéries ont tendance à avoir un diamètre de l'ordre de 0,2 à 1,0 µm (micromètres) et une longueur de 1 à 10 µm. Cependant, il existe des exceptions. Epulopiscium fishelsoni est une bactérie en forme de bacille qui mesure généralement 80 µm de diamètre et 200 à 600 µm de long. Thiomargarita namibiensis est une bactérie sphérique d'un diamètre compris entre 100 et 750 µm et visible à l'œil nu. A titre de comparaison, un neutrophile humain typique a un diamètre d'environ 50 µm.

Figure 1. Cette figure montre les trois formes les plus courantes de bactéries et d'archées : (a) les cocci (sphériques), (b) les bacilles (en forme de bâtonnet) et (c) les spirilles (en forme de spirale).

Une question de réflexion :

Une question qui me vient à l'esprit est pourquoi les bactéries et les archées sont-elles généralement si petites ? Quelles sont les contraintes qui les maintiennent microscopiques ? Comment des bactéries telles que Epulopiscium fishelsoni et Thiomargarita namibiensis surmonter ces contraintes ? Pensez aux explications ou hypothèses possibles qui pourraient répondre à ces questions. Nous allons explorer et développer une compréhension de ces questions plus en détail ci-dessous et en classe.

La cellule bactérienne et archéenne : des structures communes

Introduction à la structure cellulaire de base

Les bactéries et les archées sont des organismes unicellulaires, dépourvus de structures membranaires internes qui sont déconnectées de la membrane plasmique, une membrane phospholipidique qui définit la frontière entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule. Chez les bactéries et les archées, la membrane cytoplasmique contient également toutes les réactions liées à la membrane, y compris celles liées à la chaîne de transport d'électrons, à l'ATP synthase et à la photosynthèse. Par définition, ces cellules n'ont pas de noyau. Au lieu de cela, leur matériel génétique est situé dans une zone auto-définie de la cellule appelée nucléoïde. Le chromosome bactérien et archéen est souvent une seule molécule d'ADN double brin circulaire fermée de manière covalente. Cependant, certaines bactéries ont des chromosomes linéaires, et certaines bactéries et archées ont plus d'un chromosome ou de petits éléments de réplication circulaires non essentiels de l'ADN appelés plasmides. Outre le nucléoïde, la prochaine caractéristique commune est le cytoplasme (ou cytosol), la région "aqueuse" ressemblant à une gelée englobant la partie interne de la cellule. Le cytoplasme est l'endroit où se produisent les réactions solubles (non associées à la membrane) et contient les ribosomes, le complexe protéine-ARN où les protéines sont synthétisées. Enfin, de nombreuses bactéries et archées ont également des parois cellulaires, la caractéristique structurelle rigide entourant la membrane plasmique qui aide à protéger et à restreindre la forme des cellules. Vous devriez apprendre à créer de mémoire une esquisse simple d'une cellule bactérienne ou archéenne générale.

Figure 2. Les caractéristiques d'une cellule procaryote typique sont présentées.

Contraintes sur la cellule bactérienne et archéenne

Une caractéristique commune, presque universelle, des bactéries et des archées est qu'elles sont petites, microscopiques pour être exact. Même les deux exemples donnés comme exceptions, Epulopiscium fishelsoni et Thiomargarita namibiensis, font toujours face aux contraintes de base que toutes les bactéries et archées affrontent ; ils ont simplement trouvé des stratégies uniques autour du problème. Alors, quelle est la plus grande contrainte lorsqu'il s'agit de gérer la taille des bactéries et des archées ? Pensez à ce que la cellule doit faire pour survivre.

Quelques exigences de base

Alors, que doivent faire les cellules pour survivre ? Ils doivent transformer l'énergie en une forme utilisable. Cela implique de fabriquer de l'ATP, de maintenir une membrane sous tension et de maintenir un NAD productif+/NADH2 rapports. Les cellules doivent également être capables de synthétiser les macromolécules appropriées (protéines, lipides, polysaccharides, etc.) et d'autres composants structurels cellulaires. Pour ce faire, ils doivent être capables soit de fabriquer le noyau, précurseurs clés de molécules plus complexes, soit de les obtenir de l'environnement.

La diffusion et son importance pour les bactéries et les archées

Le mouvement par diffusion est passif et descend le gradient de concentration. Pour que les composés se déplacent de l'extérieur vers l'intérieur de la cellule, le composé doit être capable de traverser la bicouche phospholipidique. Si la concentration d'une substance est plus faible à l'intérieur de la cellule qu'à l'extérieur et qu'elle possède des propriétés chimiques qui lui permettent de traverser la membrane cellulaire, ce composé aura tendance à se déplacer énergétiquement dans la cellule. Alors que la "vraie" histoire est un peu plus complexe et sera discutée plus en détail plus tard, la diffusion est l'un des mécanismes utilisés par les bactéries et les archées pour faciliter le transport des métabolites.

La diffusion peut également être utilisée pour se débarrasser de certains déchets. Au fur et à mesure que les déchets s'accumulent à l'intérieur de la cellule, leur concentration augmente par rapport à celle de l'environnement extérieur et les déchets peuvent quitter la cellule. Le mouvement à l'intérieur de la cellule fonctionne de la même manière : les composés descendront leur gradient de concentration, de l'endroit où ils sont synthétisés vers des endroits où leur concentration est faible et peut donc être nécessaire. La diffusion est un processus aléatoire : la capacité de deux composés ou réactifs différents pour les réactions chimiques à interagir devient une rencontre fortuite. Par conséquent, dans les petits espaces confinés, les interactions aléatoires ou les collisions peuvent se produire plus fréquemment que dans les grands espaces.

La capacité d'un composé à diffuser dépend de la viscosité du solvant. Par exemple, il vous est beaucoup plus facile de vous déplacer dans l'air que dans l'eau (pensez à vous déplacer sous l'eau dans une piscine). De même, il est plus facile pour vous de nager dans un bassin d'eau que dans un bassin rempli de beurre de cacahuète. Si vous mettez une goutte de colorant alimentaire dans un verre d'eau, il diffuse rapidement jusqu'à ce que tout le verre ait changé de couleur. Maintenant, que pensez-vous qu'il se passerait si vous mettiez cette même goutte de colorant alimentaire dans un verre de sirop de maïs (très visqueux et collant) ? Il faudra beaucoup plus de temps pour que le verre de sirop de maïs change de couleur.

La pertinence de ces exemples est de noter que le cytoplasme a tendance à être très visqueux. Il contient de nombreuses protéines, métabolites, petites molécules, etc. et a une viscosité plus proche du sirop de maïs que de l'eau. Ainsi, la diffusion dans les cellules est plus lente et plus limitée que ce à quoi vous vous attendiez à l'origine. Par conséquent, si les cellules dépendent uniquement de la diffusion pour déplacer les composés, que pensez-vous qu'il arrive à l'efficacité de ces processus à mesure que les cellules augmentent en taille et que leurs volumes internes augmentent ? Y a-t-il un problème potentiel à devenir grand qui est lié au processus de diffusion ?

Alors, comment les cellules grossissent-elles ?

Comme vous l'avez probablement conclu de la discussion ci-dessus, avec des cellules qui dépendent de la diffusion pour déplacer des éléments autour de la cellule, comme les bactéries et les archées, la taille compte. Alors comment pensez-vous Epulopiscium fishelsoni et Thiomargarita namibiensis est devenu si gros ? Jetez un œil à ces liens et voyez à quoi ressemblent ces bactéries morphologiquement et structurellement : Epulopiscium fishelsoni et Thiomargarita namibiensis.

D'après ce que nous venons d'évoquer, pour que les cellules grossissent, c'est-à-dire que leur volume augmente, le transport intracellulaire doit en quelque sorte devenir indépendant de la diffusion. L'un des grands sauts de l'évolution a été la capacité des cellules (cellules eucaryotes) à transporter des composés et des matériaux de manière intracellulaire, indépendamment de la diffusion. La compartimentation a également fourni un moyen de localiser les processus sur des organites plus petits, ce qui a permis de surmonter un autre problème causé par la grande taille. La compartimentation et les systèmes complexes de transport intracellulaire ont permis aux cellules eucaryotes de devenir très volumineuses par rapport aux cellules bactériennes et archéennes à diffusion limitée. Nous discuterons des solutions spécifiques à ces défis dans les sections suivantes.

Cellule eucaryote : structure et fonction

Introduction aux cellules eucaryotes

Par définition, des cellules eucaryotes sont des cellules qui contiennent un noyau lié à la membrane, une caractéristique structurelle qui n'est pas présente dans les cellules bactériennes ou archéennes. En plus du noyau, des cellules eucaryotes se caractérisent par de nombreuses membranes organites tels que le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les chloroplastes, les mitochondries et autres.

Dans les sections précédentes, nous avons commencé à considérer le défi de conception consistant à fabriquer des cellules plus grandes qu'une petite bactérie, plus précisément, à faire croître des cellules à des tailles auxquelles, aux yeux de la sélection naturelle, s'appuyer sur la diffusion de substances pour le transport à travers un cytosol très visqueux vient avec des compromis fonctionnels inhérents qui compensent les avantages les plus sélectifs de l'agrandissement. Dans les conférences et les lectures sur la structure cellulaire bactérienne, nous avons découvert certaines caractéristiques morphologiques des grandes bactéries qui leur permettent de surmonter efficacement les barrières de taille limitées par la diffusion (par exemple, le remplissage du cytoplasme avec une grande vacuole de stockage maintient un petit volume pour l'activité métabolique qui reste compatible avec transport induit par la diffusion).

Alors que nous nous concentrons sur les cellules eucaryotes, nous souhaitons que vous abordiez l'étude en revenant constamment au Design Challenge. Nous couvrirons un grand nombre de structures subcellulaires propres aux eucaryotes, et vous serez certainement amenés à connaître les noms de ces structures ou organites, à les associer à une ou plusieurs "fonctions", et à les identifier sur un carton canonique représentation d'une cellule eucaryote. Cet exercice de mémorisation est nécessaire mais pas suffisant. Nous vous demanderons également de commencer à réfléchir un peu plus à certains des coûts et avantages fonctionnels et évolutifs (compromis) des cellules eucaryotes en évolution et de divers organites eucaryotes, ainsi que de la manière dont une cellule eucaryote pourrait coordonner les fonctions de différents organites. .

Vos instructeurs vous proposeront, bien sûr, quelques hypothèses fonctionnelles à considérer qui abordent ces points plus larges. Nos hypothèses peuvent parfois prendre la forme d'énoncés tels que « La chose A existe

car

de la justification B." Pour être tout à fait honnête, cependant, dans de nombreux cas, nous ne connaissons pas réellement toutes les pressions sélectives qui ont conduit à la création ou au maintien de certaines structures cellulaires, et la probabilité qu'une explication convienne à tous les cas est mince en biologie. Le lien/relation de causalité impliqué par l'utilisation de termes tels que "

car

" doivent être traités comme de bonnes hypothèses plutôt que comme des connaissances factuelles objectives, concrètes, incontestées. Nous voulons que vous compreniez ces hypothèses et que vous puissiez discuter des idées présentées en classe, mais nous voulons aussi que vous assouviez votre propre curiosité et commenciez pensez vous-même de manière critique à ces idées. Essayez d'utiliser la rubrique Défi de conception pour explorer certaines de vos idées. Dans ce qui suit, nous essaierons de semer des questions pour encourager cette activité.

Figure 1. Ces figures montrent les principaux organites et autres composants cellulaires de (a) une cellule animale typique et (b) une cellule végétale eucaryote typique. La cellule végétale a une paroi cellulaire, des chloroplastes, des plastes et une vacuole centrale, des structures que l'on ne trouve pas dans les cellules animales. Les cellules végétales n'ont pas de lysosomes ou de centrosomes.

La membrane plasmique

Comme les bactéries et les archées, les cellules eucaryotes ont une membrane plasma, une bicouche phospholipidique avec des protéines intégrées qui sépare le contenu interne de la cellule de son environnement environnant. La membrane plasmique contrôle le passage des molécules organiques, des ions, de l'eau et de l'oxygène dans et hors de la cellule. Les déchets (tels que le dioxyde de carbone et l'ammoniac) quittent également la cellule en passant à travers la membrane plasmique, généralement avec l'aide de transporteurs de protéines.

Figure 2. La membrane plasmique eucaryote est une bicouche phospholipidique contenant des protéines et du cholestérol.

Comme discuté dans le contexte des membranes cellulaires bactériennes, les membranes plasmiques des cellules eucaryotes peuvent également adopter des conformations uniques. Par exemple, la membrane plasmique des cellules qui, dans les organismes multicellulaires, se spécialisent dans l'absorption sont souvent repliées en projections en forme de doigt appelées microvillosités (singulier = microvillosités); (voir figure ci-dessous). Le « repliement » de la membrane en microvillosités augmente efficacement la surface d'absorption tout en ayant un impact minimal sur le volume cytosolique. De telles cellules peuvent être trouvées tapissant l'intestin grêle, l'organe qui absorbe les nutriments des aliments digérés.

Un aparté : les personnes atteintes de la maladie cœliaque ont une réponse immunitaire au gluten, une protéine présente dans le blé, l'orge et le seigle. La réponse immunitaire endommage les microvillosités. En conséquence, les individus affligés ont une capacité réduite à absorber les nutriments. Cela peut entraîner de la malnutrition, des crampes et de la diarrhée.

Figure 3. Les microvillosités, illustrées ici telles qu'elles apparaissent sur les cellules tapissant l'intestin grêle, augmentent la surface disponible pour l'absorption. Ces microvillosités ne se trouvent que sur la zone de la membrane plasmique qui fait face à la cavité à partir de laquelle les substances seront absorbées. Crédit : "micrographie", modification de l'oeuvre de Louisa Howard

Le cytoplasme

Les cytoplasme fait référence à toute la région d'une cellule entre la membrane plasmique et l'enveloppe nucléaire. Il est composé d'organites en suspension dans le gel cytosol, le cytosquelette et divers produits chimiques (voir la figure ci-dessous). Même si le cytoplasme est composé de 70 à 80 pour cent d'eau, il a néanmoins une consistance semi-solide. Il y a foule là-dedans. Les protéines, les sucres simples, les polysaccharides, les acides aminés, les acides nucléiques, les acides gras, les ions et de nombreuses autres molécules hydrosolubles sont tous en compétition pour l'espace et l'eau.

Le noyau

En règle générale, le noyau est l'organite le plus important d'une cellule (voir la figure ci-dessous) lorsqu'il est observé au microscope. Les noyau (pluriel = noyaux) abrite l'ADN de la cellule. Regardons-le plus en détail.

Figure 4. Le noyau stocke la chromatine (ADN plus protéines) dans une substance semblable à un gel appelée nucléoplasme. Le nucléole est une région condensée de la chromatine où se produit la synthèse des ribosomes. La limite du noyau est appelée enveloppe nucléaire.Il se compose de deux bicouches phospholipidiques : une membrane externe et une membrane interne. La membrane nucléaire est continue avec le réticulum endoplasmique. Les pores nucléaires permettent aux substances d'entrer et de sortir du noyau.

L'enveloppe nucléaire

Les enveloppe nucléaire, une structure qui constitue la limite la plus externe du noyau, est une double membrane - les membranes interne et externe de l'enveloppe nucléaire sont des bicouches phospholipidiques. L'enveloppe nucléaire est également ponctuée de pores à base de protéines qui contrôlent le passage des ions, des molécules et de l'ARN entre le nucléoplasme et le cytoplasme. Les nucléoplasme est le fluide semi-solide à l'intérieur du noyau où se trouvent la chromatine et le nucléole, une région condensée de la chromatine où se produit la synthèse des ribosomes.

Chromatine et chromosomes

Pour comprendre la chromatine, il est utile de considérer d'abord les chromosomes. Chromosomes sont des structures au sein du noyau qui sont constituées d'ADN, le matériel héréditaire. Vous vous souvenez peut-être que chez les bactéries et les archées, l'ADN est généralement organisé en un ou plusieurs chromosomes circulaires. Chez les eucaryotes, les chromosomes sont des structures linéaires. Chaque espèce eucaryote possède un nombre spécifique de chromosomes dans le noyau de ses cellules. Chez l'homme, par exemple, le nombre de chromosomes est de 23, alors que chez les mouches des fruits, il est de 4.

Les chromosomes ne sont clairement visibles et distinguables les uns des autres par microscopie optique visible que lorsque la cellule se prépare à se diviser et que l'ADN est étroitement emballé par des protéines dans des formes facilement distinguables. Lorsque la cellule est dans les phases de croissance et d'entretien de son cycle de vie, de nombreuses protéines sont encore associées aux acides nucléiques, mais les brins d'ADN ressemblent davantage à un tas de fils enroulés et enchevêtrés. Le terme chromatine est utilisé pour décrire les chromosomes (les complexes protéine-ADN) lorsqu'ils sont à la fois condensés et décondensés.

Figure 5. (a) Cette image montre différents niveaux d'organisation de la chromatine (ADN et protéine). (b) Cette image montre des chromosomes appariés. Crédit (b) : modification des travaux par le NIH ; données de la barre d'échelle de Matt Russell

Le nucléole

Certains chromosomes ont des sections d'ADN qui codent pour l'ARN ribosomique. Une zone de coloration sombre à l'intérieur du noyau appelée nucléole (pluriel = nucléoles) agrège l'ARN ribosomique avec les protéines associées pour assembler les sous-unités ribosomiques qui sont ensuite transportées vers le cytoplasme à travers les pores de l'enveloppe nucléaire.

Remarque : discussion possible

Discutez entre vous. Utilisez la rubrique Design Challenge pour examiner le noyau plus en détail. Quels « problèmes » un organite comme le noyau résout-il ? Quelles sont certaines des qualités d'un noyau qui peuvent être responsables d'assurer son succès évolutif ? Quels sont certains des compromis entre l'évolution et le maintien d'un noyau ? (Chaque avantage a un certain coût ; pouvez-vous énumérer les deux ?) N'oubliez pas qu'il peut y avoir des hypothèses bien établies (et il est bon de les mentionner), mais le but de l'exercice ici est que vous réfléchissiez de manière critique et que vous discutiez de manière critique. ces idées en utilisant vos « intelligents » collectifs.

Ribosomes

Ribosomes sont les structures cellulaires responsables de la synthèse des protéines. Lorsqu'ils sont observés au microscope électronique, les ribosomes apparaissent soit sous forme d'amas (polyribosomes) soit sous forme de petits points uniques qui flottent librement dans le cytoplasme. Ils peuvent être attachés au côté cytoplasmique de la membrane plasmique ou au côté cytoplasmique du réticulum endoplasmique et à la membrane externe de l'enveloppe nucléaire (dessin de la cellule ci-dessus).

La microscopie électronique nous a montré que les ribosomes, qui sont de grands complexes de protéines et d'ARN, sont constitués de deux sous-unités, appelées à juste titre grande et petite (figure ci-dessous). Les ribosomes reçoivent leurs « instructions » pour la synthèse des protéines du noyau, où l'ADN est transcrit en ARN messager (ARNm). L'ARNm se déplace vers les ribosomes, qui traduisent le code fourni par la séquence des bases azotées de l'ARNm en un ordre spécifique d'acides aminés dans une protéine. Ceci est couvert plus en détail dans la section traitant du processus de traduction.

Figure 6. Les ribosomes sont constitués d'une grande sous-unité (en haut) et d'une petite sous-unité (en bas). Au cours de la synthèse des protéines, les ribosomes assemblent les acides aminés en protéines.

Mitochondries

Mitochondries (singulier = mitochondrie) sont souvent appelées les « centrales électriques » ou « usines d'énergie » d'une cellule car elles sont le site principal de la respiration métabolique chez les eucaryotes. Selon l'espèce et le type de mitochondries présentes dans ces cellules, les voies respiratoires peuvent être anaérobies ou aérobies. Par définition, lorsque la respiration est aérobie, l'électron terminal est l'oxygène ; lorsque la respiration est anaérobie, un composé autre que l'oxygène joue le rôle d'accepteur terminal d'électrons. Dans les deux cas, le résultat de ces processus respiratoires est la production d'ATP via la phosphorylation oxydative, d'où l'utilisation des termes « centrale » et/ou « usine d'énergie » pour décrire cet organite. Presque toutes les mitochondries possèdent également un petit génome qui code des gènes dont les fonctions sont généralement limitées à la mitochondrie.

Dans certains cas, le nombre de mitochondries par cellule est réglable, en fonction, généralement, de la demande d'énergie. Il est par exemple possible que les cellules musculaires utilisées - qui par extension ont une demande plus élevée d'ATP - aient souvent un nombre significativement plus élevé de mitochondries que les cellules qui n'ont pas une charge énergétique élevée.

La structure des mitochondries peut varier considérablement selon l'organisme et l'état du cycle cellulaire que l'on observe. L'image typique du manuel, cependant, représente les mitochondries comme des organites de forme ovale avec une double membrane interne et externe (voir la figure ci-dessous); apprendre à reconnaître cette représentation générique. Les membranes interne et externe sont des bicouches phospholipidiques enrobées de protéines qui assurent le transport à travers elles et catalysent diverses autres réactions biochimiques. La couche de membrane interne a des plis appelés crêtes qui augmentent la surface dans laquelle les protéines de la chaîne respiratoire peuvent être intégrées. La région à l'intérieur des crêtes est appelée la mitochondrie matrice et contient, entre autres, des enzymes du cycle du TCA. Pendant la respiration, les protons sont pompés par des complexes de chaînes respiratoires de la matrice dans une région connue sous le nom de espace intermembranaire (entre les membranes interne et externe).

Figure 7. Cette micrographie électronique montre une mitochondrie vue au microscope électronique à transmission. Cet organite a une membrane externe et une membrane interne. La membrane interne contient des plis, appelés crêtes, qui augmentent sa surface. L'espace entre les deux membranes s'appelle l'espace intermembranaire et l'espace à l'intérieur de la membrane interne s'appelle la matrice mitochondriale. La synthèse d'ATP a lieu sur la membrane interne. Crédit : modification de l'œuvre par Matthew Britton ; données de la barre d'échelle de Matt Russell

Remarque : discussion possible

Discuter : des processus tels que la glycolyse, la biosynthèse des lipides et la biosynthèse des nucléotides contiennent tous des composés qui alimentent le cycle du TCA, dont certains se produisent dans les mitochondries. Quels sont certains des défis fonctionnels associés aux processus de coordination qui ont un ensemble commun de molécules si les enzymes sont séquestrées dans différents compartiments cellulaires ?

Peroxysomes

Peroxysomes sont de petits organites ronds entourés de membranes simples. Ces organites effectuent des réactions redox qui oxydent et décomposent les acides gras et les acides aminés. Ils aident également à détoxifier de nombreuses toxines qui peuvent pénétrer dans le corps. Beaucoup de ces réactions redox libèrent du peroxyde d'hydrogène, H2O2, ce qui serait dommageable pour les cellules ; Cependant, lorsque ces réactions sont confinées aux peroxysomes, les enzymes décomposent en toute sécurité le H2O2 en oxygène et eau. Par exemple, l'alcool est détoxifié par les peroxysomes dans les cellules hépatiques. Les glyoxysomes, qui sont des peroxysomes spécialisés dans les plantes, sont responsables de la conversion des graisses stockées en sucres.

Vésicules et vacuoles

Vésicules et vacuoles sont des sacs liés à la membrane qui fonctionnent dans le stockage et le transport. Outre le fait que les vacuoles sont un peu plus grandes que les vésicules, il existe une distinction très subtile entre elles : les membranes des vésicules peuvent fusionner avec la membrane plasmique ou d'autres systèmes membranaires à l'intérieur de la cellule. De plus, certains agents tels que les enzymes dans les vacuoles végétales décomposent les macromolécules. La membrane d'une vacuole ne fusionne pas avec les membranes d'autres composants cellulaires.

Cellules animales versus cellules végétales

À ce stade, vous savez que chaque cellule eucaryote possède une membrane plasmique, un cytoplasme, un noyau, des ribosomes, des mitochondries, des peroxysomes et, dans certains cas, des vacuoles. Il existe des différences frappantes entre les cellules animales et végétales qui méritent d'être notées. Voici une brève liste des différences que nous souhaitons que vous connaissiez et une description légèrement développée ci-dessous :

1. Alors que toutes les cellules eucaryotes utilisent les microtubules et les protéines motrices pour séparer les chromosomes au cours de la division cellulaire, les structures utilisées pour organiser ces microtubules diffèrent chez les plantes par rapport aux cellules animales et de levure. Les cellules animales et de levure organisent et ancrent leurs microtubules dans des structures appelées centres d'organisation des microtubules (MTOC). Ces structures sont composées de structures appelées centrioles qui sont composées en grande partie de -tubuline, de -tubuline et d'autres protéines. Deux centrioles s'organisent en une structure appelée centrosome. En revanche, chez les plantes, alors que les microtubules s'organisent également en faisceaux discrets, il n'y a pas de structures visibles similaires aux MTOC observées dans les cellules animales et de levure. Au contraire, selon l'organisme, il semble qu'il puisse y avoir plusieurs endroits où ces faisceaux de microtubules peuvent nucléer à partir d'endroits appelés centres d'organisation des microtubules acentriolaires (sans centriole). Un troisième type de tubuline, la -tubuline, semble être impliqué, mais notre connaissance des mécanismes précis utilisés par les plantes pour organiser les fuseaux des microtubules est encore inégale.

2. Les cellules animales ont généralement des organites appelés lysosomes responsables de la dégradation des biomolécules. Certaines cellules végétales contiennent des organites de dégradation fonctionnellement similaires, mais il existe un débat sur la façon dont elles devraient être nommées. Certains biologistes végétaux appellent ces organites lysosomes tandis que d'autres les regroupent dans la catégorie générale des plastes et ne leur donnent pas de nom spécifique.

3. Les cellules végétales ont une paroi cellulaire, des chloroplastes et autres plastes spécialisés, et une grande vacuole centrale, contrairement aux cellules animales.

Le centrosome

Les centrosome est un centre d'organisation des microtubules situé près des noyaux des cellules animales. Il contient une paire de centrioles, deux structures perpendiculaires l'une à l'autre (voir figure ci-dessous). Chaque centriole est un cylindre de neuf triplets de microtubules.

Figure 8. Le centrosome est constitué de deux centrioles perpendiculaires l'un à l'autre. Chaque centriole est un cylindre composé de neuf triplets de microtubules. Les protéines non tubulines (indiquées par les lignes vertes) maintiennent les triplets de microtubules ensemble.

Le centrosome (l'organite d'où proviennent tous les microtubules chez l'animal et la levure) se réplique avant qu'une cellule ne se divise, et les centrioles semblent jouer un rôle dans l'attraction des chromosomes dupliqués vers les extrémités opposées de la cellule en division. Cependant, la fonction exacte des centrioles dans la division cellulaire reste incertaine, car les cellules dont le centrosome a été retiré peuvent toujours se diviser et les cellules végétales, qui manquent de centrosomes, sont capables de division cellulaire.

Lysosomes

Les cellules animales possèdent un autre ensemble d'organites que l'on ne trouve pas dans les cellules végétales : les lysosomes. Familièrement, le lysosomes sont parfois appelées « élimination des déchets » de la cellule. Les enzymes présentes dans les lysosomes facilitent la dégradation des protéines, des polysaccharides, des lipides, des acides nucléiques et même des organites « usés ». Ces enzymes sont actives à un pH bien inférieur à celui du cytoplasme. Par conséquent, le pH dans les lysosomes est plus acide que le pH du cytoplasme. Dans les cellules végétales, bon nombre des mêmes processus digestifs ont lieu dans les vacuoles.

La paroi cellulaire

Si vous examinez le schéma ci-dessus représentant les cellules végétales et animales, vous verrez dans le schéma d'une cellule végétale une structure externe à la membrane plasmique appelée le paroi cellulaire. La paroi cellulaire est un revêtement rigide qui protège la cellule, fournit un support structurel et donne forme à la cellule. Les cellules fongiques et protistes ont également des parois cellulaires. Alors que le principal composant des parois cellulaires bactériennes est le peptidoglycane, la principale molécule organique de la paroi cellulaire végétale est la cellulose (voir la structure ci-dessous), un polysaccharide composé de sous-unités de glucose.

Graphique 9. La cellulose est une longue chaîne de molécules d'β-glucose reliées par une liaison 1-4. Les lignes pointillées à chaque extrémité de la figure indiquent une série de beaucoup plus d'unités de glucose. La taille de la page rend impossible la représentation d'une molécule de cellulose entière.

Chloroplastes

Chloroplastes sont des organites de cellules végétales qui effectuent la photosynthèse. Comme les mitochondries, les chloroplastes ont leur propre ADN et ribosomes, mais les chloroplastes ont une fonction totalement différente.

Comme les mitochondries, les chloroplastes ont des membranes externes et internes, mais dans l'espace délimité par la membrane interne d'un chloroplaste se trouve un ensemble de sacs membranaires remplis de fluide interconnectés et empilés appelés thylakoïdes (figure ci-dessous). Chaque pile de thylakoïdes est appelée un granum (pluriel = grana). Le fluide enfermé par la membrane interne qui entoure le grana s'appelle le stroma.

Figure 10. Le chloroplaste a une membrane externe, une membrane interne et des structures membranaires appelées thylakoïdes qui sont empilées dans le grana. L'espace à l'intérieur des membranes thylakoïdes s'appelle l'espace thylakoïde. Les réactions de récolte de lumière ont lieu dans les membranes thylakoïdes et la synthèse de sucre a lieu dans le fluide à l'intérieur de la membrane interne, appelé stroma. Les chloroplastes ont également leur propre génome, qui est contenu sur un seul chromosome circulaire.

Les chloroplastes contiennent un pigment vert appelé chlorophylle, qui capte l'énergie lumineuse qui entraîne les réactions de la photosynthèse. Comme les cellules végétales, les protistes photosynthétiques ont également des chloroplastes. Certaines bactéries effectuent la photosynthèse, mais leur chlorophylle n'est pas reléguée à un organite.

Connexion évolution

Endosymbiose

Nous avons mentionné que les mitochondries et les chloroplastes contiennent de l'ADN et des ribosomes. Vous êtes-vous demandé pourquoi ? Des preuves solides indiquent l'endosymbiose comme explication.

La symbiose est une relation dans laquelle les organismes de deux espèces distinctes dépendent les uns des autres pour leur survie. L'endosymbiose (endo- = « à l'intérieur ») est une relation mutuellement bénéfique dans laquelle un organisme vit à l'intérieur de l'autre. Les relations endosymbiotiques abondent dans la nature. Par exemple, certains microbes qui vivent dans nos voies digestives produisent de la vitamine K. On dit que la relation entre ces microbes et nous (leurs hôtes) est mutuellement bénéfique ou symbiotique. La relation est bénéfique pour nous car nous sommes incapables de synthétiser la vitamine K ; les microbes le font pour nous à la place. La relation est également bénéfique pour les microbes car ils reçoivent une nourriture abondante de l'environnement du gros intestin, et ils sont protégés à la fois des autres organismes et du dessèchement.

Les scientifiques ont remarqué depuis longtemps que les bactéries, les mitochondries et les chloroplastes sont de taille similaire. Nous savons également que les bactéries ont de l'ADN et des ribosomes, tout comme les mitochondries et les chloroplastes. Les scientifiques pensent que les cellules hôtes et les bactéries ont formé une relation endosymbiotique lorsque les cellules hôtes ont ingéré à la fois des bactéries aérobies et autotrophes (cyanobactéries) mais ne les ont pas détruites. Au cours de plusieurs millions d'années d'évolution, ces bactéries ingérées se sont spécialisées dans leurs fonctions, les bactéries aérobies devenant des mitochondries et les bactéries autotrophes devenant des chloroplastes. Il y aura plus à ce sujet plus tard dans la lecture.

La vacuole centrale

Auparavant, nous avons mentionné les vacuoles comme des composants essentiels des cellules végétales. Si vous regardez la figure de bande dessinée de la cellule végétale, vous verrez qu'elle représente une grande vacuole centrale qui occupe la majeure partie de la surface de la cellule. Les vacuole centrale joue un rôle clé dans la régulation de la concentration en eau de la cellule dans des conditions environnementales changeantes.

Factoïde stupide de vacuole : Avez-vous déjà remarqué que si vous oubliez d'arroser une plante pendant quelques jours, elle se fane ? En effet, lorsque la concentration en eau dans le sol devient inférieure à la concentration en eau dans la plante, l'eau sort des vacuoles centrales et du cytoplasme. Au fur et à mesure que la vacuole centrale rétrécit, elle laisse la paroi cellulaire sans support. Cette perte de support des parois cellulaires des cellules végétales se traduit par l'aspect flétri de la plante.

La vacuole centrale soutient également l'expansion de la cellule. Lorsque la vacuole centrale contient plus d'eau, la cellule s'agrandit sans avoir à investir beaucoup d'énergie dans la synthèse d'un nouveau cytoplasme.


Contexte d'utilisation

Au début de l'unité de méthode scientifique, j'utilise le laboratoire pour présenter et couvrir le processus. au lieu d'utiliser la conférence.
Laboratoire de méthodes scientifiques

1. Le but de ce laboratoire est d'utiliser la méthode scientifique pour résoudre un problème.
A) Observer et poser des questions qui mènent à un problème

C) Testez l'hypothèse avec une expérience contrôlée en faisant des observations et en recueillant des données.

E) Rejeter ou accepter votre hypothèse

2. Matériaux
2 petits morceaux de papier ciré
morceau de ficelle de 1 mètre de long
bâton de 1 mètre
2 pièces différentes de pistolet à bulles étiquetées A et B

3. LISEZ attentivement les instructions avant de commencer le laboratoire. Chaque groupe aura besoin d'un morceau de gomme étiqueté A et d'un autre étiqueté B. Faites 3 observations sur chaque marque de gomme.


Problème : quel morceau de chewing-gum fait la plus grosse bulle ?

Hypothèse : Prédisez quel morceau de chewing-gum fera exploser la plus grosse bulle et pourquoi.


Procédure:
1. La personne de marque A mâchera son chewing-gum pendant 3 minutes. La personne avec la marque B ne commence à mâcher que lorsque tous les tests sur la marque A sont
complété.

3. À l'aide d'une ficelle, votre partenaire mesurera le diamètre (distance à travers) la bulle. Mettez la ficelle sur le mètre pour mesurer la distance en centimètres (cm).

4. Enregistrez la mesure dans un tableau de données. Répétez le processus pour les essais 2 et 3.

5. Trouvez la taille moyenne des bulles pour la marque A (additionnez toutes les distances et divisez par 3) et placez-les dans le tableau de données.

6. Répétez les étapes 1 à 5 avec la gomme de marque B.

Tableau de données : concevez un tableau de collecte de données adapté aux données que vous étudierez

Conclusion : former une théorie
Quelle marque de gomme est la meilleure pour faire des bulles et pourquoi ? Appuyez votre réponse avec des observations et vos données.
______________________________________________________________________________
PARTIE 2

Combinez avec un autre groupe pour terminer cette partie du laboratoire.

Problème : Quel est le lien entre l'extensibilité des gencives et la taille des bulles ?

Hypothèse : Faites une supposition éclairée qui répondrait à la question ci-dessus.

Procédure:
1. La personne portant la marque A roulera son chewing-gum en boule.

2. Tenez la gomme (marque A) en utilisant le morceau de papier ciré. Une autre personne du groupe tiendrait le même morceau de gomme avec un autre morceau de papier ciré. Tenez la gencive près de votre poitrine, commencez à marcher lentement à reculons.

3. La troisième personne du groupe doit tenir le mètre et mesurer la distance en centimètres sur laquelle la gencive s'est étirée avant de la casser.

4. Enregistrez la mesure dans le tableau de données. FAIRE UN SEUL ESSAI

5. Répétez #1-4 pour la gomme de marque B.

Tableau de données : créez un tableau de données adapté aux données que vous allez collecter


Conclusion:
COMPARER LES DONNÉES DES DEUX GROUPES DANS LA PARTIE 1 ET LA PARTIE 2


Quel est le lien entre l'extensibilité de la gomme et la taille des bulles ?


Avec votre partenaire de laboratoire, énumérez 5 variables qui peuvent affecter le résultat de cette expérience.

Expliquez comment les données que vous avez collectées peuvent être décrites comme qualitatives et quantitatives
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Des unités SI ont-elles été utilisées dans ce laboratoire ? Expliquer. _________________________________
____________________________________________________________________

Énumérez toutes les questions que vous avez encore sur la méthode scientifique.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Laboratoire complet (Rich Text File 6ko Aug11 09)


REMARQUES

1. Voir, par exemple, Kuyper (1991).

2. Voir, par exemple, la proposition de Pigman et Carmichael (1950).

3. Voir, par exemple, Holton (1988) et Ravetz (1971).

4. Plusieurs excellents livres sur la conception expérimentale et les méthodes statistiques sont disponibles. Voir, par exemple, Wilson (1952) et Beveridge (1957).

5. Pour une revue quelque peu datée des codes de déontologie adoptés par les sociétés scientifiques et d'ingénierie, voir Chalk et al. (1981).

6. La discussion dans cette section est dérivée du document de référence de Mark Frankel, "Sociétés professionnelles et conduite de recherche responsable", inclus dans le Volume II de ce rapport.

7. Pour une discussion plus large sur ce point, voir Zuckerman (1977).

8. Pour une discussion complète des rôles des sociétés scientifiques dans la promotion de pratiques de recherche responsables, voir le document d'information préparé par Mark Frankel, &ldquoProfessional Societies and Responsible Research Conduct,&rdquo dans le volume II de ce rapport.

9. Des exemples choisis de politiques et de lignes directrices sur la conduite de la recherche universitaire sont inclus dans le volume II de ce rapport.

10. Voir, par exemple, la réponse de Holton aux critiques de Millikan au chapitre 12 de Origines thématiques de la pensée scientifique (Holton, 1988). Voir aussi Holton (1978).

11. Voir, par exemple, les réponses à la Actes de l'Académie nationale des sciences action contre Friedman : Hamilton (1990) et Abelson et al. (1990). Voir aussi la discussion dans Bailar et al. (1990).

12. Une grande partie de la discussion dans cette section est dérivée d'un document d'information, "Réflexions sur l'état actuel des données et des échanges de réactifs parmi les chercheurs biomédicaux", préparé par Robert Weinberg et inclus dans le volume II de ce rapport.

13. Voir, par exemple, Culliton (1990) et Bradshaw et al. (1990). Pour l'impact de l'incapacité de fournir des données ou des témoins corroborants, voir également Ross et al. (1989).

14. Voir, par exemple, Rennie (1989) et Cassidy et Shamoo (1989).

15. Voir, par exemple, la discussion sur les audits de données aléatoires dans Institute of Medicine (1989a), pp. 26-27.

16. Pour une discussion complète des pratiques et des politiques qui régissent la paternité des sciences biologiques, voir Bailar et al. (1990).

17. Notez que ces directives générales excluent la fourniture de réactifs ou d'installations ou la supervision de la recherche comme critère de paternité.

18. Une discussion complète des pratiques problématiques en matière de paternité est incluse dans Bailar et al. (1990). Une revue controversée des responsabilités des co-auteurs est présentée par Stewart et Feder (1987).

19. Dans le passé, les articles scientifiques comprenaient souvent une note spéciale d'un chercheur nommé, et non d'un co-auteur de l'article, qui décrivait, par exemple, une substance ou une procédure particulière dans une note de bas de page ou une annexe. Cette pratique semble avoir été abandonnée pour des raisons mal comprises.

20. Martin et al. (1969), cité dans Sigma Xi (1986), p. 41.

21. Huth (1988) suggère un « avis de fraude ou un avis de fraude présumée » publié par le rédacteur en chef du journal pour attirer l'attention sur la controverse (p. 38). Angell (1983) préconise une coordination plus étroite entre les institutions et les éditeurs lorsque les institutions ont constaté une faute.

22. Ces installations comprennent la Cambridge Crystallographic Data Base, GenBank au Los Alamos National Laboratory, l'American Type Culture Collection et la Protein Data Bank au Brookhaven National Laboratory. Le dépôt est important pour les données qui ne peuvent pas être imprimées directement en raison d'un volume important.

23. Pour des discussions plus complètes sur l'examen par les pairs dans un contexte plus large, voir, par exemple, Cole et al. (1977) et Chubin et Hackett (1990).

24. La force des théories en tant que sources de formulation de lois scientifiques et de pouvoir prédictif varie selon les différents domaines scientifiques. Par exemple, les théories dérivées d'observations dans le domaine de la biologie évolutive manquent d'un grand pouvoir prédictif. Le rôle du hasard dans la mutation et la sélection naturelle est grand, et les directions futures que l'évolution peut prendre sont essentiellement impossibles à prédire. La théorie a un pouvoir énorme pour clarifier la compréhension de la façon dont l'évolution s'est produite et pour donner un sens aux données détaillées, mais son pouvoir prédictif dans ce domaine est très limité. Voir, par exemple, Mayr (1982, 1988).

25. Une grande partie de la discussion sur le mentorat est tirée d'un document d'information préparé pour le panel par David Guston. Une copie de l'article complet, &ldquoMentorship and the Research Training Experience,&rdquo est incluse dans le volume II de ce rapport.

26. Bien que le temps jusqu'au doctorat augmente, il semble que l'ampleur de l'augmentation puisse être affectée par l'organisation de la cohorte choisie pour l'étude. Dans les sciences humaines, l'augmentation du temps jusqu'au doctorat n'est pas aussi importante si l'on choisit comme base organisationnelle l'année d'obtention du baccalauréat par le doctorat. récipiendaires, plutôt que l'année au cours de laquelle le doctorat. a été achevée voir Bowen et al. (1991).

27. Certaines universités ont rédigé des directives pour la supervision ou le mentorat des stagiaires dans le cadre de leurs directives de politique de recherche institutionnelle (voir, par exemple, les directives adoptées par l'Université Harvard et l'Université du Michigan qui sont incluses dans le Volume II de ce rapport). D'autres groupes ou institutions ont rédigé des &ldquodirectives &rdquo (IOM, 1989a NIH, 1990), &ldquochecklists&rdquo (CGS, 1990a), et des déclarations de &ldquodomaines de préoccupation&rdquo et ont suggéré des &ldquodevices&rdquo (CGS, 1990c).

Les lignes directrices affirment souvent la nécessité d'une interaction personnelle régulière entre le mentor et le stagiaire. Ils indiquent que les mentors peuvent avoir besoin de limiter la taille de leurs laboratoires afin de pouvoir interagir directement et fréquemment avec tous leurs stagiaires. Bien qu'il existe de nombreuses façons d'assurer un mentorat responsable, les méthodes qui fournissent une rétroaction continue, que ce soit par le biais de mécanismes formels ou informels, sont susceptibles d'être les plus efficaces (CGS, 1990a). Les prix de mentorat ministériels (comparables aux prix d'enseignement ou de recherche) peuvent reconnaître, encourager et améliorer le


Évaluation de l'information scientifique pour le programme de dépistage et d'éducation à l'exposition aux rayonnements (2005)

Les questions scientifiques liées aux rayonnements et aux effets sur la santé associés sont complexes et peuvent être source de confusion pour les personnes qui ne s'en occupent pas professionnellement. Les sujets sont encore plus compliqués dans le contexte de la Radiation Exposure Compensation Act (RECA) et du Radiation Exposure Screening and Education Program (RESEP). Ce chapitre donnera aux lecteurs concernés l'occasion de se familiariser avec la terminologie et les concepts utilisés dans les sciences radiologiques. Il est limité aux sujets scientifiques directement liés à la charge de base présentée au comité. Le chapitre est divisé en trois sections. La première présente les principes de physique liés aux rayonnements ionisants. La seconde présente la biologie nécessaire pour comprendre comment le rayonnement affecte les cellules et les mécanismes de lésion et de réparation dus aux rayonnements. La troisième section décrit les méthodes utilisées pour identifier et mesurer les risques pour les personnes exposées aux rayonnements.

PHYSIQUE DES RAYONNEMENTS

Définition du rayonnement

La matière observable est constituée de composants discrets appelés atomes et molécules. Les atomes sont divisibles en particules, telles que les électrons, les protons et les neutrons. D'autres particules élémentaires font partie du tissu de la nature, mais elles sont plus insaisissables et ne forment pas directement des atomes ou des molécules stables. Lorsqu'une particule ou un groupe de particules est accéléré, il peut atteindre des énergies élevées et parcourir une grande distance en très peu de temps. Le rayonnement peut être défini comme toute collection de

particules élémentaires qui ont une énergie suffisante pour interagir avec et transférer une partie de leur énergie aux objets ou matériaux qui interceptent leur chemin.

Rayonnement ionisant

De nombreux types d'interactions peuvent avoir lieu lorsqu'un rayonnement frappe un objet. Par exemple, les atomes d'un objet irradié sont neutres, ils sont chacun constitués d'un noyau chargé positivement (constitué de protons et de neutrons) entouré d'électrons chargés négativement. Le processus d'élimination d'un électron orbital d'un atome est appelé ionisation.

Certains types de rayonnement peuvent transférer de l'énergie d'une manière qui crée une ionisation dans l'objet. Les rayons X et les rayons gamma sont des particules appelées photons qui peuvent créer une ionisation. Les micro-ondes, le rayonnement ultraviolet, la lumière visible et l'infrarouge sont également des photons, mais ils n'entraînent pas d'ionisation et sont appelés rayonnements non ionisants.

L'ionisation créée par les rayonnements dans les systèmes vivants peut avoir des conséquences biologiques uniques qui sont différentes de celles causées par les rayonnements non ionisants. Le RECA est spécifiquement lié aux maladies associées à l'exposition aux rayonnements ionisants.

Le processus qui accélère les particules pour former un rayonnement peut se produire naturellement. Par exemple, le soleil émet en permanence des particules qui atteignent l'atmosphère et se traduisent par une pluie continue de particules élémentaires à la surface de la terre. Certaines sources de rayonnement sont artificielles, comme les appareils à rayons X, les accélérateurs de particules utilisés pour le traitement du cancer et les réacteurs nucléaires utilisés pour produire de l'électricité.

Radioactivité

La radioactivité est une autre source importante de rayonnement ionisant. Chaque élément tel que l'hydrogène, l'oxygène ou le fer est défini par le nombre de protons dans le noyau. Cependant, les atomes d'un même élément peuvent avoir un nombre différent de neutrons dans le noyau. Ceux-ci sont appelés isotopes. Les isotopes sont identifiés par le nom de l'élément et le nombre total de protons et de neutrons dans le noyau. Par exemple, l'élément hydrogène a un proton, 1 H. Il existe un autre isotope de l'hydrogène avec un proton et un neutron, 2 H, appelé deutérium et aussi un proton et deux neutrons, 3 H, appelé tritium. Certains noyaux sont instables et peuvent se transformer (se désintégrer) en noyaux plus stables en émettant des particules et un processus appelé désintégration radioactive. Les particules émises sont une forme de rayonnement provenant de la radioactivité.

Chaque élément du tableau périodique a au moins un isotope qui est radioactif. Par exemple, le sodium-23 ( 23 Na) est stable, mais le sodium-22 ( 22 Na) et le sodium-24 ( 24 Na) sont radioactifs de la même manière, l'iode-127 ( 127 I) est stable et l'iode-131 ( 131 I ) est radioactif. Un sel contenant du potassium naturel contiendra toujours du potassium-40 radioactif (40 K). Le potassium est un minéral essentiel dans notre

diète. Une partie du potassium ingéré est absorbée dans les tissus. Ce processus n'est pas limité au potassium, mais peut se produire avec l'iode, le sodium, le radium, etc. Par conséquent, toutes les personnes contiennent une certaine radioactivité.

Chaque isotope radioactif a des propriétés uniques. Une propriété est le type de particules émises et une autre est l'énergie des particules émises. Il n'y a pas deux isotopes radioactifs qui émettent la même combinaison de particules et d'énergies. Par conséquent, on peut identifier la présence d'un isotope spécifique à un endroit donné en mesurant les types et les énergies des particules émises.

La désintégration radioactive est un processus aléatoire : il est impossible de déterminer quand un noyau donné se désintégrera. Cependant, il est possible d'estimer combien de noyaux dans un groupe se désintégreront au cours d'une période donnée. La demi-vie d'un isotope est le temps qu'il faut à la moitié des noyaux d'un groupe ou d'un échantillon pour se désintégrer. Ainsi, les isotopes à demi-vie courte se désintègrent rapidement et ceux à demi-vie longue se désintègrent plus lentement. Aucun isotope n'a la même demi-vie. Par exemple, la demi-vie de l'azote 16 (16 N) est de 7,3 secondes celle du radon 222 ( 222 Rn), de 3,8 jours celle du 131 I, 8 jours et celle de l'uranium-238 ( 238 U), 4,5 milliards d'années. .

La radioactivité fait spécifiquement référence à la vitesse à laquelle les désintégrations se produisent. La quantité de radioactivité présente dépend du nombre d'atomes radioactifs et de leur demi-vie correspondante. La vitesse à laquelle les atomes se désintègrent est proportionnelle au nombre d'atomes divisé par la demi-vie. Ce taux de désintégration est décrit en unités de Becquerels (Bq) dans le Système international, SI, d'unités ou en Curies (Ci) dans le système d'unités traditionnel utilisé aux États-Unis. 1 Bq est égal à 1 désintégration par seconde, et 1 Ci est égal à 37 milliards de désintégrations par seconde. La quantité de radioactivité est souvent exprimée en millicurie (mCi), qui est mille fois plus petite qu'un Curie. Une microcurie (µCi) est un million de fois plus petite qu'une Curie et une picocurie est mille milliards de fois plus petite qu'une Curie. La quantité de radioactivité à tout moment est réduite de moitié sur une période de temps égale à une demi-vie.

La radioactivité génère des rayonnements en émettant des particules. Les matières radioactives à l'extérieur du corps sont appelées émetteurs externes et les matières radioactives situées à l'intérieur du corps sont appelées émetteurs internes.

Types de rayonnements ionisants

Les noyaux radioactifs peuvent émettre plusieurs types de particules, mais il en existe trois principaux : les particules alpha (&alpha), les particules bêta (&beta) et les photons qui sont soit des rayons X, soit des rayons gamma (&gamma). Plusieurs propriétés distinguent ces particules les unes des autres. L'une est une charge électrique, les particules alpha sont émises avec une charge positive de 2, les particules bêta sont émises avec 1 charge négative (électron) ou 1 charge positive (positron), et les rayons X et gamma n'ont pas de charge et sont donc neutres.

Une autre propriété importante est la pénétration des particules à travers la matière. Les particules alpha perdent rapidement de l'énergie et s'arrêtent à très courte distance. La plupart des voyages

pas plus de 3 à 5 centimètres dans l'air et seulement environ 30 à 50 microns dans l'eau ou les tissus. Ils ne peuvent pas pénétrer les vêtements ou la peau. Les particules alpha doivent être émises très près des cibles biologiques pour produire un effet. Les émetteurs alpha externes ne sont donc généralement pas considérés comme présentant un danger pour la santé. Cependant, les matières radioactives peuvent pénétrer dans l'organisme par inhalation, ingestion ou transfert par des coupures et des blessures. Une partie de cette matière radioactive traverse le corps et est éliminée, et une partie reste dans les tissus qui pourraient contenir des cellules radiosensibles. La distribution de la matière radioactive dans le corps dépend de la chimie de l'élément radioactif. Par exemple, le radium a des propriétés chimiques similaires à celles du calcium, et le radium-226 ( 226 Ra) émetteur de particules alpha s'accumulera avec le calcium dans les os.

Les particules bêta sont des électrons qui perdent de l'énergie assez lentement lorsqu'ils traversent des matériaux. Une particule bêta de haute énergie peut parcourir plusieurs centimètres à travers l'eau et les tissus. Les particules bêta de plus faible énergie parcourent une fraction de cette distance. L'émission externe de particules bêta à faible énergie, comme dans la désintégration du tritium, qui est un isotope de l'hydrogène ( 3 H), ou du carbone 14 ( 14 C) n'est pas considérée comme un danger pour la santé, alors que l'émission externe de particules bêta à haute énergie les particules de strontium-90 ( 90 Sr) atteignent certaines régions du corps sensibles aux rayonnements. Comme dans le cas des émetteurs alpha, la répartition des émetteurs bêta internes dépend de la chimie de l'élément radioactif. Le strontium a une chimie similaire à celle du calcium et le 90 Sr s'accumule dans les os. La plupart de l'iode dans le corps qui n'est pas excrété s'accumulera dans la thyroïde. Les particules bêta de 131 I peuvent provenir de la thyroïde et y déposer la majeure partie de leur énergie.

Les photons peuvent être très pénétrants. Les rayons X et les rayons gamma à haute énergie parcourent plusieurs mètres dans l'air et à travers plusieurs centimètres de béton, de fer et de tissus. Ainsi, les rayons gamma externes peuvent pénétrer et déposer de l'énergie dans tout le corps. La distribution des émetteurs gamma internes dépend de la chimie de l'élément radioactif. Les rayons gamma émis en interne peuvent déposer de l'énergie dans le tissu de résidence ou les tissus voisins. Par exemple, le césium-137 ( 137 Cs) se dépose dans les tissus mous, et tout le corps est exposé uniformément aux rayons gamma.

Mesures et unités de rayonnement

Le rayonnement peut être décrit et mesuré de plusieurs manières. Aux fins de la radiobiologie et de la radioprotection, le concept de dose absorbée, D, est le plus couramment utilisé. Il ne mesure pas chaque particule mais décrit l'énergie déposée dans une région spécifiée. La dose absorbée est l'énergie absorbée dans un volume de matériau divisé par la masse du matériau. C'est le résultat des interactions physiques du rayonnement ionisant au sein du volume de matière. Une dose absorbée peut être délivrée par n'importe quel type ou combinaison de types de rayonnement dans n'importe quel type de matériau.

Les unités de dose absorbée sont le gray (Gy) dans le SI et le rad dans le système traditionnel souvent encore utilisé aux Etats-Unis 1 Gy équivaut à 100

rad. Le centigray (cGy) est une unité de commodité souvent utilisée dans le traitement du cancer qui équivaut à 1 rad.

Le débit de dose fait référence à la distribution de la dose en fonction du temps. Il peut être exprimé en Gy par seconde (Gy s &minus1 ), par minute (Gy min &minus1 ), par heure (Gy h &minus1 ) et par an (Gy y &minus1 ). Une dose prolongée est une dose reçue sur une longue période de temps. Une dose donnée délivrée en 1 h aura souvent des conséquences différentes de la même dose totale délivrée sur une période d'un an. Dans certains cas, si le débit de dose est constant pendant de longues périodes, on parle d'exposition continue aux rayonnements.Un débit de dose peut changer avec le temps. Le rayonnement peut se produire sous forme d'impulsions aléatoires ou varier périodiquement.

Le fractionnement de dose décrit le cas dans lequel une dose est délivrée en segments ou fractions sur une période spécifiée. Par exemple, en radiothérapie pour le cancer, une dose totale de 50 Gy peut être délivrée à un débit de dose élevé de 2 Gy min & moins1 pendant seulement 1 minute par jour sur une période de 25 jours (5 semaines, hors week-end).

Dose équivalente

Le concept de dose absorbée, D, a été créé pour estimer les effets biologiques des rayonnements ionisants. Les scientifiques espéraient que la dose absorbée pourrait servir de prédicteur universel des effets biologiques et des risques correspondants pour les humains de l'exposition aux rayonnements ionisants. Cependant, il a été rapidement découvert que des doses similaires de rayonnement provenant de différentes particules produisaient différentes quantités de dommages biologiques. Dans certains cas, jusqu'à 1 Gy de rayons gamma est nécessaire pour produire le même effet que 0,1 Gy de particules alpha. Cela a été observé pour de nombreux systèmes biologiques et a finalement été appelé efficacité biologique relative (EBR).

L'EBR est liée à la densité ou au taux d'ionisation produit par une particule lorsqu'elle traverse la matière. Le transfert d'énergie linéaire, LET, est une mesure du taux de perte d'énergie et donc d'ionisation le long de la trajectoire d'une particule. Les particules alpha ont des pistes courtes, mais créent de grandes quantités d'ionisation le long de la piste et sont appelées rayonnement LET élevé. Les électrons et les particules bêta sont peu ionisants et sont appelés rayonnements à faible LET. Les rayons X et les rayons gamma créent des électrons lorsqu'ils interagissent dans les matériaux et sont également considérés comme un rayonnement à faible LET. En première approximation, RBE augmente avec LET.

Les règles et réglementations relatives à la radioprotection des personnes doivent être liées aux risques liés à l'exposition aux rayonnements ionisants. L'EBR ne permet pas de fonder un système de réglementation sur la seule dose absorbée. Il était nécessaire d'inclure le type de rayonnement d'une manière cohérente qui reflétait les changements de la biologie ainsi que de la physique. Pour cette raison, la notion de dose équivalente a été établie à des fins de radioprotection. Dose équivalente (HT) dans un tissu ou un organe, T, est le produit de la dose absorbée moyennée dans un tissu (DT) et un facteur de pondération du rayonnement (wR), et donc HT = DT &fois wR.

Le facteur de pondération du rayonnement est utilisé pour ajuster la dose absorbée afin de refléter le RBE pour le rayonnement de type R. Il est donc lié au LET. Les particules alpha ont

un wR de 20. Les particules bêta, les rayons X et les rayons gamma ont un wR de 1,0. La dose équivalente est décrite en sievert (Sv) ou rem.

Dose efficace

Certains tissus et organes sont plus sensibles aux rayonnements que d'autres. Lorsque l'ensemble du corps est irradié de manière uniforme, tous les organes reçoivent une dose et contribuent au risque total d'un effet sur la santé, tel que le cancer. Dans certains cas, notamment avec les émetteurs internes, seuls un ou deux organes reçoivent une dose, et les autres organes ne sont pas à risque. Lorsqu'on a besoin de connaître le risque combiné pour un tel cas, il est nécessaire d'inclure un facteur lié au risque pour chacun des organes exposés. La dose équivalente, HT, dans chaque tissu, T, est multiplié par un facteur de pondération tissulaire, wT. La dose efficace, E, est alors la somme de HTwT pour tous les tissus exposés. La dose efficace est une dose moyenne de risque qui sert de mesure du risque, y compris des ajustements pour le type de rayonnement, wR, et les tissus exposés, wT. La dose efficace est exprimée en sievert (Sv) lorsque la dose absorbée est mesurée en Gy, ou en rem lorsque la dose est mesurée en rads 1 Sv = 100 rem.

La Commission internationale de protection radiologique (CIPR, 1991) a fait des recommandations pour les valeurs de wT sur la base de la survenue de cancers et d'effets héréditaires observés dans les populations exposées. Les valeurs actuellement acceptées sont indiquées dans le tableau 3.1.

Une façon d'interpréter le tableau 3.1 est pour une grande population de personnes irradiées uniformément. Certaines personnes peuvent développer un cancer en raison de la dose absorbée reçue. Les types de cancer associés aux rayonnements seraient répartis selon la fraction représentée par wT dans le tableau 3.1. La CIPR recommande

TABLEAU 3.1 Facteurs de pondération tissulaire actuellement recommandés, wT une

une wT car le reste est divisé également entre les glandes surrénales, le cerveau, le gros intestin supérieur, l'intestin grêle, les reins, les muscles, le pancréas, la rate, le thymus et l'utérus.

des recommandations pour réviser les valeurs au fur et à mesure que de nouvelles preuves sur l'incidence du cancer et la sensibilité des tissus deviennent disponibles.

Rayonnement de fond naturel

Toutes les personnes sont exposées aux rayonnements ionisants provenant de sources naturelles. Les sources de rayonnement de fond peuvent être à l'extérieur du corps (rayonnement externe) ou à l'intérieur du corps (rayonnement interne). Les principales contributions au rayonnement externe du fond naturel sont les rayons cosmiques et les rayons gamma pénétrants émis par les matières radioactives dans les roches et le sol, en particulier 40 K, 232 Th et 238 U. Les principales contributions au rayonnement interne du fond naturel sont les matières radioactives qui pénètrent le corps par l'alimentation&mdash 40 K, carbone 14 ( 14 C), 226 Ra&mdashand inhalé de la radioactivité provenant du 222 Rn.

Le rayonnement de fond naturel peut avoir de grandes variations. Les taux d'exposition dans le monde dépendent de la géographie, de la géologie et des environnements d'habitation. Le tableau 3.2 présente un résumé de la dose efficace annuelle moyenne reçue du rayonnement de fond naturel par des personnes aux États-Unis et de la moyenne reçue par des personnes résidant près des montagnes dans la partie ouest du pays (NCRP, 1987).

Il existe d'autres expositions aux rayonnements ionisants. Les sources les plus courantes sont les examens médicaux qui prescrivent des radiographies diagnostiques et des tomodensitogrammes. Le tableau 3.3 présente la dose efficace reçue de plusieurs types d'examens diagnostiques (NCRP, 1987).

En plus des examens médicaux, la population générale peut être exposée à des rayonnements provenant d'applications industrielles et de produits de consommation. La figure 3.1 montre la contribution relative à la dose efficace pour une personne moyenne aux États-Unis à partir de sources naturelles et artificielles (NCRP, 1987).

Dans la figure 3.1, cosmique fait référence à la contribution du rayonnement externe provenant des particules pénétrantes provenant de l'atmosphère. Terrestre fait référence à la contribution des rayons gamma externes provenant de la radioactivité dans le sol, les roches et les matériaux de construction. Interne le rayonnement fait référence à la contribution de la radioactivité déposée dans tout le corps à partir de l'alimentation et de l'inhalation. Radon représente

TABLEAU 3.2 Dose efficace annuelle moyenne reçue par les habitants des États-Unis à partir du rayonnement de fond naturel

TABLEAU 3.3 Dose efficace reçue des examens diagnostiques d'organes et de tissus spécifiques

tractus gastro-intestinal supérieur

la contribution de l'inhalation et du dépôt de radioactivité dans les poumons provenant du radon. Médical représente la contribution des examens médicaux diagnostiques. Autre représente la contribution des sources artificielles de rayonnement ionisant, telles que l'industrie de l'énergie nucléaire et les produits de consommation (par exemple, les détecteurs de fumée, les moniteurs CRT, la porcelaine et le tabac).

Uranium

Le programme d'armes nucléaires d'origine reposait sur l'exploration, l'extraction et le traitement de l'uranium naturel. À cette époque, la plupart des gisements d'uranium connus étaient souterrains profonds et nécessitaient d'importantes opérations minières à forte intensité de main-d'œuvre. Comme mentionné précédemment, l'uranium est radioactif et a une très longue demi-vie. Lorsque l'uranium se désintègre, il émet une particule alpha. Le noyau restant, le thorium, est également radioactif. Il se désintègre rapidement en émettant une particule bêta. Cette séquence radioactive se poursuit pendant 13 désintégrations jusqu'à ce qu'un isotope stable du plomb soit

FIGURE 3.1 Contribution relative à la dose efficace moyenne reçue par les personnes vivant aux États-Unis. Les sections rayées proviennent de sources artificielles de rayonnement ionisant. Les autres sections proviennent du rayonnement de fond naturel.

formé. Ainsi, les rayonnements alpha (&alpha), bêta (&beta) et gamma (&gamma) sont présents dans les mines souterraines. Leur présence peut entraîner une exposition externe aux rayons gamma et une exposition interne aux rayonnements alpha, bêta et gamma résultant de l'inhalation et de l'ingestion accidentelle de poussière de minerai.

Risque pour les mineurs

En général, la voie d'exposition la plus dangereuse pour les mineurs de fond n'est pas liée à la poussière de minerai elle-même ou aux rayons gamma externes. Vers la moitié du processus de désintégration de l'uranium, le 226 Ra se désintègre en 222 Rn. Le radon est un gaz inerte qui s'échappe des roches et commence à s'accumuler dans la mine. Il finit par se décomposer. Cela initie une série rapide de désintégrations qui se produisent en quelques minutes :

Ces quatre descendants radioactifs à courte durée de vie ou produits de désintégration du radon ont historiquement été appelés filles du radon. Ils peuvent se mettre en suspension dans l'air et sont respirables. Le radon inhalé est expiré rapidement tandis que les produits de désintégration du radon peuvent se déposer dans les voies respiratoires. Les particules alpha émises par le 218 Po et le 214 Po peuvent fournir une grande quantité d'énergie et entraîner une dose importante pour les cellules des voies respiratoires. Ces processus ont été directement associés au développement du cancer du poumon chez les mineurs d'uranium. Ce sont également des motifs d'inquiétude dans les habitations familiales qui présentent de fortes concentrations de radon intérieur d'origine naturelle.

La concentration des produits de désintégration à courte durée de vie du radon est mesurée en niveau de travail (WL). L'exposition d'une personne à un endroit donné est basée sur la concentration de produits de désintégration et le temps que la personne passe à cet endroit. Cette exposition est exprimée en niveau de travail mois (WLM). Aux fins de cette définition, 1 mois équivaut à 170 h. Ainsi, 1 WLM équivaut à 1 WL pour 170 h, 2 WL pour 85 h, 5 WL pour 34 h, et ainsi de suite. Le risque de cancer du poumon radio-induit est lié à l'exposition en WLM. À des fins de comparaison, 1 WLM délivre une dose efficace d'environ 10 mSv (1 rem) dans la région bronchique de la trachée des voies respiratoires.

Risque pour les transporteurs de minerai et les broyeurs

Une fois le minerai d'uranium extrait de la mine, il est expédié vers un broyeur, où il est broyé en sable fin et soumis à un processus chimique pour éliminer sélectivement l'uranium du minerai. Le produit final, l'oxyde d'uranium (U3O8), souvent appelé yellowcake, est utilisé pour la production d'armes ou comme combustible pour les réacteurs nucléaires. Les sables restants, appelés résidus de broyage d'uranium, sont placés dans un tas de résidus près du broyeur.

Yellowcake a une concentration d'uranium beaucoup plus élevée que le minerai d'origine extrait de la mine. Cependant, comme l'uranium a une demi-vie extrêmement longue, la radioactivité n'est pas le principal danger. Le danger le plus grave est la toxicité chimique des métaux lourds par ingestion ou inhalation.

Risque lié aux résidus de broyage

Le limon fin et les sables des résidus miniers contiennent tous les autres isotopes radioactifs du minerai, à l'exception de l'uranium. En effet, cela représente toute la radioactivité de la série de désintégration de l'uranium, y compris le radon. Parce que le radon est un gaz noble, il peut s'échapper des sables et est une voie d'exposition potentielle des personnes résidant à proximité de l'usine ou d'exposition plus tard lorsque les résidus sont utilisés pour la construction ou l'enfouissement autour des maisons. L'exposition au rayonnement externe et au radon diminue rapidement avec l'éloignement des résidus.

Armes nucléaires et retombées

Le Yellowcake est un oxyde d'uranium naturel. L'uranium naturel se compose des isotopes 238 U (99,3 %), 235 U (0,7 %) et 234 U (trace). 235 U est nécessaire pour une arme nucléaire. Ainsi, le yellowcake doit subir un autre processus pour augmenter la proportion de 235 U. C'est ce qu'on appelle l'enrichissement, et le produit recherché est l'uranium enrichi. Le sous-produit restant est appelé uranium appauvri et est presque exclusivement de 238 U.

Lorsqu'une arme nucléaire explose, de l'énergie est libérée par un processus appelé fission. La fission se produit lorsqu'un noyau lourd absorbe un neutron supplémentaire puis se scinde violemment en deux morceaux et quelques neutrons supplémentaires. Si les neutrons survivent pour produire une autre fission, le processus peut se maintenir. Les armes sont conçues pour générer suffisamment de fissions pour déclencher une explosion en une fraction de seconde après la détonation. Les premières armes nucléaires ont libéré une énergie équivalente à 15 000 tonnes (15 kilotonnes) de TNT. Les versions ultérieures utilisaient soit du 235 U soit du plutonium 239 (239 Pu) pour produire des rendements de fission supérieurs à 1 000 kilotonnes.

Les deux fragments nucléaires qui restent après la fission sont appelés produits de fission. De nombreuses combinaisons possibles de fragments peuvent se produire. Un ou les deux produits de fission peuvent être radioactifs. Certains ont des demi-vies très courtes et se désintègrent donc en quelques secondes ou minutes. D'autres ont des demi-vies de jours (par exemple, 131 I) ou d'années (par exemple, 90 Sr et 137 Cs).

Les produits de fission sont propulsés dans l'atmosphère par la force de l'explosion. Ils peuvent rester suspendus et transportés par les vents. Finalement, les produits de fission radioactifs se déposent vers la surface de la terre et sont appelés retombées. Les retombées peuvent être augmentées localement par le lessivage des précipitations (Beck, 2002 Bennett, 2002). Les retombées peuvent être responsables d'expositions externes et internes des personnes se trouvant à proximité. Plus de 150 produits de fission ont la moitié

vit plus de 1 h. Certains des produits de fission radioactifs importants dans les retombées et leur principale voie d'exposition sont répertoriés dans le tableau 3.4.

Dosimétrie

La dosimétrie est le processus de détermination de la dose efficace reçue par les personnes exposées aux rayonnements ionisants. La façon la plus précise de déterminer la dose à un individu est de faire des mesures avec un dosimètre attribué à chaque personne. Cela est requis aujourd'hui pour les travailleurs sous rayonnement qui pourraient être exposés au cours d'activités professionnelles de routine. Les moniteurs de zone mesurent le rayonnement externe ou la radioactivité en suspension dans l'air à des emplacements spécifiques. Aucun dosimètre ne peut mesurer directement la dose au poumon due à l'inhalation de matières radioactives. Les moniteurs de zone sont donc les principaux instruments utilisés pour mesurer et contrôler l'exposition interne dans les mines souterraines.

Les dosimètres personnels n'étaient pas disponibles pour toutes les personnes susceptibles d'avoir été affectées par les retombées des essais d'armes atmosphériques. La Commission de l'énergie atomique des États-Unis a collecté les retombées de films gommés dans plus de 100 sites aux États-Unis et dans ses territoires. Le film a été collecté régulièrement et analysé pour estimer la radioactivité déposée au sol (Beck et al., 1990). Les données résultantes et les modèles météorologiques ont été utilisés pour créer des cartes des retombées à travers le pays.

La reconstruction de dose est un processus informatique permettant d'estimer la dose reçue par des personnes dans des situations où les mesures directes sont incomplètes ou indisponibles. Le National Cancer Institute a élaboré des cartes qui montrent les concentrations de radioactivité déposées aux États-Unis à partir des retombées pendant la période de

TABLEAU 3.4 Quelques produits de fission importants dans les retombées et leurs voies d'exposition. Ils sont ordonnés avec une masse atomique croissante

essais d'armes. Ces données peuvent être utilisées pour estimer la dose de rayonnement interne et externe aux personnes vivant sous le vent d'un site d'essai. Une description plus détaillée de ces cartes et calculateurs de dose est présentée au chapitre 4.

RAYONNEMENT BIOLOGIQUE

Lorsque des personnes sont exposées à des rayonnements ionisants provenant de sources situées à l'extérieur ou à l'intérieur du corps, les rayonnements peuvent interagir avec les molécules des cellules sur leur chemin. Comme décrit plus haut dans ce chapitre, certains rayonnements ionisants peuvent traverser quelques ou plusieurs couches de cellules (rayonnement des particules bêta) ou à travers de nombreuses couches cellulaires dans et à travers les tissus profonds du corps (rayonnement x et gamma), tandis que les particules alpha le rayonnement a des chemins ou des pistes courts. Le taux auquel le rayonnement perd de l'énergie le long de ses trajectoires est appelé transfert d'énergie linéaire (LET) et dépend de la longueur de sa trajectoire. Ainsi, le rayonnement des particules bêta et les électrons associés aux rayons x et gamma, qui sont peu ionisants, sont décrits comme un rayonnement à faible LET, et le rayonnement à particules alpha, qui est densément ionisant, comme un rayonnement à haut LET.

Actions biologiques des rayonnements ionisants

La principale cible d'importance en ce qui concerne les dommages causés par les radiations est l'acide désoxyribonucléique (ADN) dans le noyau cellulaire. Les interactions entre les rayonnements ionisants et l'ADN peuvent être directes ou indirectes.

Les interactions directes se produisent lorsque le rayonnement est déposé ou transfère son énergie directement à l'ADN. Cependant, la probabilité d'interactions directes est faible car le volume d'ADN est faible par rapport au volume total de la cellule. Les interactions directes se produisent plus fréquemment lorsque le rayonnement est du type densément ionisant, tel que le rayonnement à particules alpha ou bêta, que lorsqu'il est moins densément ionisant, tel que le rayonnement gamma et x.

Le rayonnement interagit indirectement avec l'ADN en interagissant d'abord avec les molécules d'eau à proximité de l'ADN, provoquant des ionisations qui entraînent la formation de radicaux hydroxyle libres. Les radicaux libres peuvent alors diffuser au voisinage de l'ADN et provoquer des altérations de celui-ci. Environ 60% des dommages à l'ADN causés par les rayonnements sont le résultat d'interactions indirectes. Cependant, peu des nombreuses interactions qui se produisent entraînent des dommages à l'ADN, car la plupart des radicaux libres se dispersent et déposent leur énergie sans interagir avec l'ADN.

Sensibilité biologique aux rayonnements ionisants

Un concept important en radiobiologie est que les cellules qui se divisent le plus rapidement sont les moins bien différenciées et sont les plus sensibles aux rayonnements et sont donc les plus vulnérables à la mort et aux blessures induites par les rayonnements. Le concept de radiosensibilité a été formulé par Bergonie et Triboneau (1906). Certains

les cellules prolifératives des testicules, de la moelle osseuse rouge et de la muqueuse intestinale sont parmi les plus radiosensibles. Les cellules qui se divisent plus lentement, voire pas du tout, et les cellules qui sont très différenciées, telles que les globules rouges matures et les cellules musculaires et nerveuses, sont généralement relativement insensibles aux rayonnements. Les gros lymphocytes (un type de globule blanc) se divisent plus fréquemment que les petits lymphocytes, mais ils sont tous deux très sensibles aux radiations. L'un des premiers effets cliniques d'une dose aiguë de rayonnement au corps entier d'environ 250 mSv (25 rem) et mdashin chez l'homme est une chute rapide du nombre de grands lymphocytes, commençant dans les 24 heures.Étant donné que les petits lymphocytes se divisent rarement, les changements induits par les rayonnements dans leur ADN sont plus persistants, de sorte que les aberrations peuvent persister pendant de nombreuses années après une forte dose de rayonnement (Goans et al., 2001).

Une dose de rayonnement délivrée en une seule fois ou sur une courte période a un effet biologique plus important que la même dose totale délivrée en petites quantités sur une période de plusieurs semaines (fractionnement) ou en très petites quantités en continu sur une longue période (protraction). Dans ces derniers cas, moins de cellules sont susceptibles d'être tuées ou létalement endommagées en même temps. La réparation de l'ADN peut se dérouler dans les intervalles entre les expositions successives d'une seule cellule à partir d'une exposition fractionnée, ou peut être suffisante pour contrer les dommages survenant au cours d'une exposition prolongée, de sorte que les faibles débits de dose permettent la récupération ou le remplacement des cellules.

Dommages biologiques induits par les radiations

L'exposition externe de l'ensemble du corps ou d'une partie substantielle du corps à des rayonnements pénétrants, tels que les rayons gamma et X, peut endommager l'ADN dans les cellules des tissus profonds du corps. La dose de rayonnement externe est déposée indépendamment de l'absorption différentielle dans les cellules et les régions sous-cellulaires en raison des processus métaboliques locaux en cours. La distribution de dose inhomogène est plus caractéristique des émetteurs internes que des sources de rayonnement externes. Lorsqu'une personne exposée quitte le voisinage d'une source externe de rayonnement, aucune autre dose n'est reçue de cette source.

Les particules alpha ou bêta à haute énergie déposées sur ou à proximité de la peau peuvent pénétrer dans les couches externes des cellules mortes et vieillissantes de la peau pour atteindre la couche plus profonde ou germinale dans laquelle les cellules se divisent activement. Les particules radioactives qui pénètrent dans l'organisme sont réparties dans de nombreux organes selon la nature du métabolisme des particules et les fonctions des différents organes. Ils ne sont que rarement répartis uniformément dans tout le corps, la plupart se déposent dans les tissus ou organes cibles, par exemple, le 131 I, comme l'iode stable, cible la glande thyroïde. La dose déposée dans différents organes est la meilleure mesure de rayonnement à utiliser dans les corrélations de dose interne avec les effets observés et attendus. Les doses à différents organes provenant de particules radioactives dans le corps sont susceptibles d'être assez hétérogènes. Les grandes différences entre les organes sont basées sur des facteurs métaboliques. La radioactivité absorbée dans le corps persiste jusqu'à ce qu'elle se désintègre ou que l'élément radioactif soit éliminé du corps.

Réparation des dommages induits par les radiations

La réparation des dommages à l'ADN causés par les rayonnements provenant de sources extérieures ou intérieures au corps est un processus biologique normal et efficace. Ce processus de réparation très efficace, qui a évolué au cours de plusieurs millénaires, permet aux organismes, y compris les humains, de survivre et de prospérer malgré une exposition constante à des niveaux de rayonnement de fond dans l'environnement qui, au cours des millénaires précédents, étaient beaucoup plus élevés qu'ils ne le sont aujourd'hui. Cependant, les rayonnements ionisants sont plus susceptibles d'endommager les deux brins d'ADN simultanément que ne le sont les processus métaboliques normaux. En effet, les ionisations peuvent se produire à proximité les unes des autres le long des traces de particules chargées (électrons, protons et particules alpha), endommageant ainsi les deux brins d'ADN et produisant des cassures double brin d'ADN ou d'autres dommages affectant les deux brins d'ADN à proximité.

La réparation des dommages induits par les radiations est généralement complète et précise, restituant à l'ADN endommagé sa pleine fonction. Mais si les dommages sont irréparables et que les cellules meurent immédiatement ou sont incapables de se diviser pour produire de nouvelles cellules du même type, les systèmes cellulaires s'épuisent et si le taux d'épuisement dépasse le taux auquel le corps peut remplacer les cellules perdues, le sous-jacent les dommages biologiques radio-induits sont susceptibles de devenir cliniquement évidents sous la forme d'effets néfastes sur la santé. Les radiobiologistes décrivent ces effets comme des effets déterministes parce que leur type et leur gravité sont déterminés par la nature et l'ampleur de la dose de rayonnement reçue. La réparation de l'ADN peut également être incomplète ou inexacte, auquel cas les cellules survivent et se divisent, mais avec une certaine probabilité de changements, ou de mutations, dans certains de leurs gènes. Avec le temps, de telles mutations peuvent entraîner d'autres effets néfastes sur la santé, principalement le cancer. Les radiobiologistes décrivent ces effets tardifs ou à déclenchement retardé comme des effets stochastiques, car leur apparition suit une distribution ou un schéma de probabilité aléatoire, c'est-à-dire qu'il s'agit d'effets qui se produisent de manière aléatoire avec un certain degré de probabilité lié à la dose de rayonnement d'une personne.

Effets sur la santé humaine des dommages biologiques induits par les rayonnements

L'apparition d'effets déterministes sur la santé peut être aiguë ou retardée, selon le type.

Effets déterministes aigus ou précoces

Les effets déterministes aigus ou précoces deviennent cliniquement évidents en quelques minutes jusqu'à environ 2 mois après une exposition aiguë aux rayonnements du corps entier ou partiel d'une ampleur suffisante pour provoquer un nombre critique de cellules dans les systèmes tissulaires individuels, tels que les tissus hématopoïétiques, de mourir prématurément ou de perdre leur capacité à se diviser. Plus la dose de rayonnement aigu est élevée, plus les effets déterministes surviennent tôt après l'exposition et plus ils sont graves. Clinique-

TABLEAU 3.5 Doses seuils estimées absorbées pour certains effets déterministes de l'exposition aiguë à un faible rayonnement LET une

Dépression du processus de formation des cellules sanguines

une SOURCE : Adapté de l'OIM, 1999.

Des études caloriques, épidémiologiques et animales ont montré que des doses seuils de rayonnement sont nécessaires pour provoquer des effets déterministes spécifiques, c'est-à-dire des seuils de dose en dessous desquels des types spécifiques d'effets déterministes ne sont pas observés (Mettler et Upton, 1995). Les doses minimales ou seuils nécessaires pour provoquer des effets déterministes spécifiques dépendent des sensibilités aux rayonnements des systèmes cellulaires exposés. Les doses seuils absorbées estimées pour certains effets déterministes de l'exposition aiguë aux rayonnements à faible TEL sont présentées dans le tableau 3.5.

Le spectre des premiers signes et symptômes observés après une dose corporelle totale ou partielle de 0,5 à 1,0 Gy ou plus est connu sous le nom de syndrome de rayonnement aigu (SRA). Les caractéristiques cliniques de l'ARS ont été décrites en détail par Young (1987). Sur la base de l'examen par le comité des informations sur les estimations de doses de rayonnement reconstituées des downwinds et des participants sur place, il est considéré comme hautement improbable que les personnes des populations RECA aient reçu des doses aiguës de rayonnement gamma au corps entier ou partiel d'une magnitude suffisante pour provoquer des effets déterministes. , y compris l'ARS (Lloyd et al., 1990 Henderson et Smale, 1990 Till et al., 1995 Caldwell et al., 1983).

L'exposition aux rayonnements ionisants à des niveaux de fond naturels normalement présents dans l'environnement n'entraîne pas d'effets déterministes discernables sur la santé des humains.

Effets déterministes tardifs

Certains types d'effets déterministes peuvent apparaître plusieurs mois ou années après une exposition à une dose relativement élevée de rayonnement. Ces effets résultent de la mort cellulaire ou d'une lésion survenue au moment de l'exposition, mais qui ne deviennent cliniquement évidents qu'après une longue période. . Cette catégorie comprend la cataracte radio-induite, la fibrose, l'atrophie fibrovasculaire, le dysfonctionnement thyroïdien et les effets sur un embryon ou un fœtus exposé.

La cataracte est l'un des rares effets sur la santé de l'exposition aux rayonnements qui est essentiellement pathologiquement caractéristique, au moins à ses débuts, d'une lésion radiologique.

Les cataractes de type sous-capsulaire postérieure ont été décrites comme étant cliniquement détectables et distinguables des cataractes dues à d'autres causes après des doses au cristallin d'environ 2 Gy de faible rayonnement LET et une période de latence minimale d'environ 10 à 12 mois.

Les doses seuils de rayonnement dans des zones localisées du corps suffisantes pour entraîner une fibrose radio-induite, une atrophie fibrovasculaire et un dysfonctionnement thyroïdien sont considérablement plus élevées que la dose seuil pour l'induction de la cataracte.

L'exposition d'une femme enceinte aux rayonnements peut provoquer des effets déterministes non spécifiques chez l'embryon ou le fœtus. De tels effets in utero peuvent être exprimés cliniquement chez l'embryon ou le fœtus ou après la naissance de l'enfant. La nature de ces effets et leur gravité sont liées à la dose de rayonnement reçue par l'embryon ou le fœtus et la période de la grossesse (gestation) au cours de laquelle l'exposition s'est produite (Brent, 1999) (voir chapitre 7).

Effets stochastiques

Les dommages induits par les radiations qui sont incomplètement ou incorrectement réparés augmentent la probabilité de mutations génétiques dans les cellules affectées. Si les cellules affectées sont de type somatique, c'est-à-dire le type de cellule qui n'est pas transmise à une progéniture d'une personne, la probabilité est augmentée pour des effets stochastiques (tardifs) tels que le cancer, apparaissant chez les personnes irradiées des années voire des décennies après exposition. Si les cellules affectées sont du type reproducteur, c'est-à-dire qu'elles sont transmises à la génération suivante, il existe également une faible probabilité d'effets génétiques héréditaires radio-induits dans la descendance des personnes exposées. De tels effets, qui ne sont pas propres aux rayonnements, se produisent de manière aléatoire avec des fréquences et des probabilités qui augmentent avec l'augmentation de la dose. Leur gravité n'est pas liée à la dose. En l'absence de données biologiques ou épidémiologiques définitives contraires, il est supposé qu'il n'y a pas de seuil de dose en dessous duquel le risque d'effets stochastiques est nul.

Le cancer et l'effet cancérigène des rayonnements Le cancer est un terme collectif utilisé pour décrire de nombreux types de maladies malignes. Leur induction et leur développement suivent un processus en plusieurs étapes qui n'est pas encore entièrement compris mais qui est connu pour être influencé par de nombreux facteurs à l'intérieur et à l'extérieur du corps. Le cancer survient principalement chez les personnes âgées. L'American Cancer Society estime que 40 à 45 % de la population américaine développe une forme de cancer au cours de sa vie et que le cancer est responsable d'environ 25 % des décès aux États-Unis (Jemal et al., 2004). Il a été démontré que l'exposition aux rayonnements augmente le risque de cancer dans la population exposée d'une certaine quantité qui est souvent liée à la dose et au risque normal ou de fond dans la population non exposée.

Après exposition aux rayonnements, les mutations induites dans les cellules somatiques (cellules dont les gènes ne sont pas transmis à la génération suivante) d'une personne exposée peuvent altérer la prolifération cellulaire et entraîner des tumeurs bénignes ou non cancéreuses. Des mutations supplémentaires peuvent alors provoquer des modifications malignes par lesquelles une tumeur bénigne devient maligne.

nant. Théoriquement, des mutations radio-induites dans une seule cellule somatique peuvent éventuellement conduire à ce que la cellule et sa descendance deviennent malignes ou cancéreuses. Cette progression est complexe et dépend de divers facteurs, dont seuls certains ont été caractérisés. Sur la base d'études animales et épidémiologiques, les facteurs connus pour influencer l'induction radiologique des tumeurs comprennent l'âge au moment de l'exposition, le sexe, les antécédents génétiques et l'état immunitaire. Ces facteurs de l'hôte et d'autres facteurs connus sont discutés plus en détail dans les chapitres 4 et 7. .

En l'absence de données définitives, les scientifiques supposent généralement que tous les types de cancers sont susceptibles d'être induits par les rayonnements ionisants. Cependant, des études animales et épidémiologiques ont montré que certains cancers sont plus susceptibles d'avoir été causés par des rayonnements que d'autres. Divers types de cancer regroupés selon la force de leur association statistique avec les rayonnements et les estimations de risque disponibles obtenues dans les analyses de données provenant d'études épidémiologiques de populations à risque d'exposition sont présentés dans le tableau 3.6.

Le temps entre l'induction d'une maladie et sa détection ou son diagnostic clinique est connu épidémiologiquement comme la période de latence. Parce que nous ne savons pas précisément quand une tumeur est induite après une exposition aux rayonnements, la période de latence d'une tumeur radio-induite chez une personne exposée est généralement considérée comme le temps entre l'exposition et la détection ou le diagnostic de la tumeur. Sur la base des données épidémiologiques, les périodes de latence minimales pour la leucémie radio-induite et la plupart des cancers solides sont généralement estimées à environ 2 ans et 10 ans, respectivement. Pour les cancers de la thyroïde et des os, les périodes de latence minimales sont estimées à environ 5 ans. Il a été démontré dans des études épidémiologiques que l'âge à l'exposition et l'ampleur de la dose de rayonnement influencent les périodes de latence de certains types de tumeurs spécifiques qui ont été causalement associés à l'exposition aux rayonnements.

Le risque relatif (RR) de développer une leucémie (tous les types sauf la LLC) après une exposition aux rayonnements semble atteindre un plateau environ 15 ans après l'exposition, puis environ 25 ans après l'exposition pour commencer une baisse progressive vers le risque en général, ou non exposé , population. Les RR pour les cancers solides semblent augmenter jusqu'à un plateau environ 25 ans après l'exposition et rester à ce niveau pendant une période prolongée et peut-être à vie, selon le type de cancer.

Les cancers radiogéniques, les cancers qui peuvent être attribués à l'exposition aux rayonnements, sont histopathologiquement et cliniquement impossibles à distinguer des cancers spontanés ou naturels dans les populations non exposées. Comme nous le verrons plus loin dans ce chapitre, l'attribution du cancer en général ou de types de cancer spécifiques aux rayonnements doit donc dépendre de l'observation de différences statistiques entre leurs fréquences dans les populations exposées et celles non exposées aux rayonnements (autres que les expositions de fond).

Lorsqu'un type spécifique de cancer est décrit comme radiogénique, cela ne signifie pas que tous les cancers de ce type ont été causés par des rayonnements, cela signifie plutôt qu'il s'agit d'un type de cancer qui a été statistiquement associé à l'exposition aux rayonnements dans les études sur les populations exposées. Résultats similaires pour un type de cancer spécifique dans


La biologie

Le but de l'enseignement des sciences est de développer la culture scientifique, en aidant les apprenants : à s'intéresser et à comprendre le monde qui les entoure à s'engager dans un discours sur les aspects scientifiques et technologiques qui sous-tendent les problèmes mondiaux et locaux à comprendre la nature testable et contestable de la science , et remettre en question les affirmations faites par d'autres sur des questions scientifiques pour être en mesure d'identifier des questions, de tirer des conclusions fondées sur des preuves et de discuter de leur validité et de se forger des opinions, qui sont raisonnées et informées, sur l'environnement, sur leur propre santé et bien-être , et sur le rôle et l'impact de la science sur la société. La biologie est l'étude de la fascinante diversité de la vie telle qu'elle a évolué, interagit et fonctionne. L'étude des systèmes biologiques et de leurs interactions, du niveau moléculaire aux processus cellulaires en passant par la dynamique des écosystèmes, a conduit à des connaissances et à une compréhension biologiques qui nous permettent d'explorer et d'expliquer les observations quotidiennes, de trouver des solutions aux problèmes biologiques et de comprendre les processus de continuité biologique et change avec le temps.

Raisonnement

La connaissance et la compréhension de la science, de la culture scientifique et des méthodes scientifiques sont nécessaires pour que les apprenants développent les compétences nécessaires pour résoudre des questions sur leur monde naturel et construit.

Le but de l'enseignement des sciences est de développer la culture scientifique, en aidant les apprenants : à s'intéresser et à comprendre le monde qui les entoure à s'engager dans un discours sur les aspects scientifiques et technologiques qui sous-tendent les problèmes mondiaux et locaux à comprendre la nature testable et contestable de la science , et remettre en question les affirmations faites par d'autres sur des questions scientifiques pour être en mesure d'identifier des questions, de tirer des conclusions fondées sur des preuves et de discuter de leur validité et de se forger des opinions, qui sont raisonnées et informées, sur l'environnement, sur leur propre santé et bien-être , et sur le rôle et l'impact de la science sur la société.

La biologie est l'étude de la fascinante diversité de la vie telle qu'elle a évolué, interagit et fonctionne. L'étude des systèmes biologiques et de leurs interactions, du niveau moléculaire aux processus cellulaires en passant par la dynamique des écosystèmes, a conduit à des connaissances et à une compréhension biologiques qui nous permettent d'explorer et d'expliquer les observations quotidiennes, de trouver des solutions aux problèmes biologiques et de comprendre les processus de continuité biologique et change avec le temps.

La biologie vise à développer les apprenants&rsquo :

  • sentiment d'émerveillement et de curiosité pour la vie et le respect de tous les êtres vivants et de l'environnement
  • compréhension de la façon dont les systèmes biologiques interagissent et sont interdépendants, le flux de matière et d'énergie à travers et entre ces systèmes et les processus par lesquels ils persistent et changent
  • compréhension des principaux concepts, théories et modèles biologiques liés aux systèmes biologiques à toutes les échelles, des processus subcellulaires à la dynamique des écosystèmes
  • appréciation de la façon dont les scientifiques utilisent la biologie dans un large éventail d'applications, et comment les connaissances biologiques influencent la société dans des contextes locaux, régionaux et mondiaux
  • capacité de planifier et d'effectuer des travaux sur le terrain, des recherches en laboratoire et d'autres recherches, y compris la collecte et l'analyse de données qualitatives et quantitatives et l'interprétation des preuves
  • capacité à utiliser des arguments solides et fondés sur des preuves de manière créative et analytique lors de l'évaluation des allégations et de l'application des connaissances biologiques
  • capacité à communiquer une compréhension, des découvertes, des arguments et des conclusions biologiques en utilisant des représentations, des modes et des genres appropriés.

Résultats d'apprentissage

A l'issue de ce cours, les apprenants seront capables de :

  • planifier les activités et surveiller et évaluer les progrès être organisé pour terminer les activités et respecter les échéances contribuer à la réalisation des activités de groupe dans le contexte de la biologie
  • appliquer des techniques scientifiques et des compétences pratiques en utilisant l'équipement de manière sûre et compétente pour collecter des données liées à la biologie
  • utiliser la recherche scientifique pour développer, mener, interpréter et évaluer des expériences liées à la biologie
  • collecter et enregistrer des données primaires et secondaires à partir d'une variété de sources pertinentes
  • appliquer des compétences de recherche discriminantes et adhérer aux principes d'intégrité académique
  • communiquer, prédire et expliquer les phénomènes biologiques, en utilisant des représentations qualitatives et quantitatives dans des modes et des genres appropriés, et en suivant les conventions et la terminologie acceptées
  • établir des liens entre la connaissance de la biologie et des considérations éthiques, politiques, culturelles, sociales, économiques et scientifiques dans des contextes différents
  • appliquer des concepts biologiques pour décrire les processus à tous les niveaux de l'organisation biologique : la base chimique des cellules de la vie les organismes et la continuité des organismes et la survie des changements
  • interpréter l'information et appliquer des concepts et des processus biologiques pour discuter des problèmes et faire des prédictions plausibles
  • interpréter les données pour tirer des conclusions valables.

Accès

Parcours

Ce cours est conçu pour les apprenants intéressés et curieux de la science du monde vivant. La réussite du niveau 2 des sciences de la vie constituerait une préparation utile à l'étude de la biologie.

L'étude de la biologie fournira aux apprenants une base pour examiner de manière critique et prendre des décisions éclairées sur les problèmes biologiques contemporains dans leur vie quotidienne.

Il peut être étudié dans le cadre d'une voie vers des études supérieures et des carrières dans des domaines tels que l'agriculture, la botanique, la zoologie, les sciences marines, la biotechnologie, les sciences de la santé, la pharmacie, la médecine, les soins infirmiers ou les sciences vétérinaires. Il convient également aux apprenants souhaitant étudier une science dans le cadre d'un enseignement général.

Besoins en ressources

Taille et complexité du cours

Ce cours a un niveau de complexité de 3.

Au niveau 3, l'apprenant doit acquérir une combinaison de connaissances et de compétences théoriques et/ou techniques et factuelles et faire preuve de jugement lorsqu'il fait varier les procédures pour faire face à des aspects inhabituels ou inattendus qui peuvent survenir. Certaines compétences dans l'organisation de soi et des autres sont attendues. Le niveau 3 est une norme adaptée pour préparer les apprenants à poursuivre leurs études au niveau supérieur. Les compétences de l'EFP à ce niveau sont souvent celles caractéristiques d'un Certificat AQF III.

Ce cours a une valeur de taille de 15.

Exigences du cours

Tous les domaines de contenu de la biologie sont obligatoire, cependant, l'ordre de livraison n'est pas prescrit.

Ce cours a une durée de conception de 150 heures. UNE au moins 45 heures est à consacrer à des activités pratiques, qui font partie intégrante du cours, et qui doivent être utilisées comme moyen d'enseignement et de consolidation du contenu du cours ainsi qu'un moyen d'évaluation.

Des études de cas peuvent être utilisées pour impliquer les apprenants et intégrer le contenu de différentes parties du cours.

Le contenu des cours

Pour les domaines de contenu de la biologie, les trois (3) volets interdépendants &ndash Compétences en recherche scientifique La science en tant qu'entreprise humaine et Compréhension scientifique &ndash s'appuyer sur l'apprentissage des étudiants en F-10 Programme australien : sciences. Dans la pratique de la science, les trois volets sont étroitement intégrés : le travail des scientifiques reflète la nature et le développement de la science, il est construit autour de la recherche scientifique et il cherche à répondre et à influencer la société. Ces trois volets seront intégrés dans tous les domaines d'études de ce cours.

Les apprenants développeront une compréhension de la méthode scientifique et aussi de la biologie en tant qu'entreprise humaine, tout au long du cours.

La compréhension scientifique sera développée à travers l'étude de quatre (4) sections :

  • La base chimique de la vie (Critère 5)
  • Cellules (Critère 6)
  • Organismes (Critère 7)
  • Continuité des organismes et survie des changements (Critère 8).

Chaque section sera étudiée en référence aux concepts et processus sous-jacents pertinents parmi les suivants :

  • structure reflétant la fonction
  • entrée/sortie de matériaux
  • entrée/sortie d'énergie
  • maintenir l'équilibre
  • ADN : le code de la vie
  • gérer les défis.

Toutes les sections du cours seront évaluées en fonction des critères 1, 2, 3 et 4.

La structure du contenu du cours est résumée dans le tableau ci-dessous :

Volets primordiaux

Compétences en recherche scientifique, La science en tant qu'entreprise humaine, Compréhension scientifique

  • Identifier, rechercher et construire des questions d'investigation proposer des hypothèses et prédire les résultats possibles
  • Concevoir des expériences, y compris la ou les procédures à suivre, le matériel requis et le type et la quantité de données primaires et/ou secondaires à collecter, observer les évaluations des risques et tenir compte de l'éthique de la recherche, y compris l'éthique animale
  • Recueillir de manière sûre, compétente et méthodique des données valides et fiables à partir d'enquêtes pratiques
  • Représenter les données de manière significative et utile organiser et analyser les données pour identifier les tendances, les modèles et les relations décrire qualitativement les sources d'erreur de mesure, et l'incertitude et les limites des données et sélectionner, synthétiser et utiliser des preuves pour tirer et justifier des conclusions
  • Sélectionner, construire et utiliser des représentations appropriées pour communiquer une compréhension conceptuelle, résoudre des problèmes et faire des prédictions
  • Interpréter une gamme de ressources scientifiques, par exemple, des rapports de recherche et des médias, et évaluer les processus, les allégations et les conclusions en tenant compte de la qualité des preuves disponibles et utiliser le raisonnement pour construire des arguments scientifiques
  • Communiquer avec des publics spécifiques à des fins spécifiques en utilisant un langage, une nomenclature, des genres et des modes appropriés, y compris des rapports scientifiques.

LA SCIENCE COMME EFFORT HUMAINE

  • Les connaissances scientifiques peuvent permettre aux scientifiques de proposer des explications valables et de faire des prédictions fiables
  • Les TIC et d'autres technologies ont considérablement augmenté la taille, la précision et la portée géographique et temporelle des ensembles de données avec lesquels les scientifiques travaillent
  • Les modèles et les théories sont contestés et affinés ou remplacés lorsque de nouvelles preuves les remettent en question, ou lorsqu'un nouveau modèle ou une nouvelle théorie a un plus grand pouvoir explicatif
  • L'acceptation des connaissances scientifiques peut être influencée par le contexte social, économique et culturel dans lequel elles sont considérées
  • Les gens peuvent utiliser les connaissances scientifiques pour éclairer le suivi, l'évaluation et l'évaluation des risques
  • L'utilisation des connaissances scientifiques peut avoir des conséquences bénéfiques et/ou néfastes et/ou imprévues
  • La science peut être limitée dans sa capacité à fournir des réponses définitives au débat public, il peut y avoir des données fiables disponibles insuffisantes, ou l'interprétation des données peut être sujette à caution
  • Les connaissances scientifiques peuvent être utilisées pour développer et évaluer les impacts économiques, sociaux et environnementaux projetés et pour concevoir des actions pour la durabilité.

Conception expérimentale (Critère 2)

  • Proposer une hypothèse testable qui identifie clairement la variable indépendante et dépendante
  • Concevoir une expérience contrôlée :
    • Expliquer les exigences pour une seule variable indépendante et l'importance de contrôler toutes les autres variables (variables fixes)
    • Expliquer la nécessité d'un traitement témoin pour comparaison
    • Expliquer la nécessité d'une taille d'échantillon et de réplications appropriées et les limites lorsque cela n'est pas possible
    • Expliquer les contraintes économiques, éthiques et environnementales de la conception.
    • Sélectionner une analyse et des représentations de données appropriées (graphiques/tableaux)
    • Décrire les modèles/tendances dans les résultats
    • Fournir une interprétation/explication raisonnable des résultats
    • Fournir une conclusion sommaire quant à savoir si les résultats appuient ou infirment l'hypothèse
    • Identifier les forces et les faiblesses d'une conception expérimentale
    • Identifier les limites et les sources d'erreurs possibles dans l'étude
    • Proposer des améliorations possibles à la méthode
    • Suggérez des expériences supplémentaires/alternatives.

    Application et impact des sciences biologiques dans la société (Critère 4)

    • Les connaissances biologiques peuvent permettre aux scientifiques de proposer des explications valables et de faire des prédictions fiables. Ces connaissances, et la compréhension de la société, sont pertinentes pour les problèmes biologiques et éclairent la prise de décision
    • Les valeurs des personnes (éthiques, politiques, culturelles, sociales, économiques, scientifiques) sont importantes dans la prise de décision
    • Les groupes de pression/parties prenantes influencent la prise de décision sur les questions biologiques
    • L'utilisation des connaissances scientifiques peut avoir des conséquences bénéfiques et/ou néfastes et/ou imprévues
    • Les enjeux actuels démontrent la complexité et les tensions (éthiques, politiques, culturelles, sociales, économiques, scientifiques) entourant la prise de décision sur les enjeux biologiques.

    La base chimique de la vie (Critère 5)

    Les cellules remplissent une variété de fonctions qui nécessitent des nutriments pour pouvoir fabriquer du matériel pour la croissance, l'entretien et la réparation. La respiration et la photosynthèse sont essentielles à la production d'énergie des animaux et des plantes. Les cellules ont besoin d'apports de formes appropriées d'énergie, y compris l'énergie lumineuse ou l'énergie chimique dans des molécules complexes, et la matière, y compris les gaz, les nutriments simples, les ions et l'élimination des déchets, pour survivre. Les activités des cellules nécessitent une variété de molécules biologiques pour les activités métaboliques. Les enzymes sont un catalyseur qui aide à de nombreuses réactions.

    LA STRUCTURE REFLÈTE LA FONCTION

    Les enzymes ont une structure et des fonctions spécifiques qui peuvent être affectées par divers facteurs.

    • Structure et fonction des enzymes
    • Rôle et caractéristiques des enzymes
    • Facteurs affectant le taux d'action enzymatique
      • Température
      • pH
      • concentration de substrat
      • concentration d'enzyme
      • modèle d'ajustement induit
      • inhibiteurs compétitifs et non compétitifs.

      Les organismes ont besoin de matières premières sous forme de nutriments organiques et inorganiques. Tous les organismes ont besoin de glucides, de protéines, de lipides et d'acides nucléiques.

      • Propriétés et fonctions de base des composés biologiques
      • Différences entre les composés organiques et inorganiques
      • Glucides : monosaccharides, disaccharides et polysaccharides
      • Lipides : triglycérides uniquement
      • Protéines : polymères d'acides aminés
      • Vitamines
      • Minéraux et eau.

      (Détails de la structure chimique non requis.)

      L'énergie est utilisée par toutes les cellules pour effectuer le &ldquowork&rdquo. Toutes les activités des organismes sont le résultat de leur métabolisme. L'énergie est utilisée pour construire de nouvelles molécules et briser d'anciennes molécules et, par conséquent, toutes les activités des cellules utilisent de l'énergie chimique.

      • Capture, libération et transfert d'énergie
      • La photosynthèse est un processus biochimique qui se produit dans les chloroplastes des cellules végétales en utilisant l'énergie lumineuse pour synthétiser des composés organiques. Le processus global peut être représenté par une réaction chimique équilibrée :
        • réactifs initiaux et produits finaux (réactions biochimiques individuelles non requises)
        • facteurs affectant le taux de photosynthèse, notamment : température, concentration de dioxyde de carbone, intensité lumineuse et qualité de la lumière
        • réactifs initiaux et produits finaux, y compris la libération d'énergie pour la respiration aérobie et la respiration anaérobie
        • respiration anaérobie chez les bactéries, les levures et les plantes (production d'alcool)
        • respiration anaérobie chez les animaux (production d'acide lactique)
        • sites de respiration anaérobie et aérobie
        • L'ATP comme monnaie énergétique
        • les glucides et les lipides comme molécules de stockage d'énergie.

        (Réactions biochimiques individuelles non requises.)

        Tous les organismes vivants contiennent le matériel génétique acide désoxyribonucléique (ADN).

        • La structure et le rôle de l'ADN
        • Structure et réplication de l'ADN (détails des enzymes non requis)
        • Synthèse des protéines : une compréhension de base de la transcription et de la traduction (les détails des enzymes impliquées ne sont pas requis)
        • Mutations géniques (ou ponctuelles) comme source de variation génétique.

        Cellules (Critère 6)

        Les cellules sont l'unité fonctionnelle de base de tous les organismes vivants, leur structure varie selon leur fonction. Ils contiennent de l'ADN qui est une molécule double brin hélicoïdale liée aux protéines des chromosomes du noyau, et sous forme d'ADN circulaire non lié dans le cytosol des procaryotes et dans les mitochondries et les chloroplastes des cellules eucaryotes.

        LA STRUCTURE REFLÈTE LA FONCTION

        • La structure reflète la fonction dans les cellules et les organites cellulaires
        • Différences entre les cellules végétales et animales
        • Dans les cellules eucaryotes, les organites spécialisés facilitent les processus biochimiques de la photosynthèse, la respiration cellulaire, la synthèse de molécules complexes et l'élimination des produits et déchets cellulaires
        • Identification et fonction des organites :
          • noyau, nucléole, membrane nucléaire
          • mitochondrie
          • chloroplaste
          • Appareil de Golgi
          • ribosome
          • réticulum endoplasmique (rugueux et lisse)
          • vacuole, lysosome, vésicule
          • centrioles
          • membrane cellulaire, paroi cellulaire, y compris le modèle de mosaïque fluide
          • vacuole contractile
          • cil, flagelle.

          Le mouvement des matériaux à travers les membranes se produit par diffusion, osmose, transport actif et/ou endocytose.

          • Les cellules ont besoin de matériaux et éliminent les déchets
          • Procédés passifs : diffusion, diffusion facilitée et osmose
          • Processus actifs : transport actif, exocytose et endocytose
          • Importance du rapport surface/volume.
          • Maintien de l'équilibre dans les cellules
          • Les substances sont maintenues en équilibre dans les cellules et les sels, l'eau
          • Le mécanisme de la vacuole contractile comme exemple de maintien de l'équilibre dans certains organismes unicellulaires.
          • La division cellulaire
          • Importance de la mitose et de la méiose dans la reproduction asexuée et sexuée comme source de variation génétique (détails des processus non requis).

          Organismes (Critère 7)

          LA STRUCTURE REFLÈTE LA FONCTION ET L'ENTRÉE/SORTIE DES MATÉRIAUX

          • La structure reflète la fonction dans les organismes et les exemples à étudier dans le contexte de l'entrée, de la décomposition, du transfert et de la sortie de matière dans des organismes sélectionnés
          • Les principes impliqués dans les processus suivants chez les vertébrés et les plantes (dicotylédones seulement), en référence à la relation entre structure et fonction :
            • Digestion et absorption
              • le besoin de digestion chez les herbivores, les carnivores et les omnivores
              • digestion physique et chimique (y compris une variété de régimes)
              • caractéristiques d'un échange gazeux efficace (surfaces chez les animaux et les plantes)
              • le sang comme moyen de transport
              • le cœur comme une pompe (sans compter la circulation fœtale)
              • artères, veines et structures capillaires
              • transport de l'eau et de la nourriture dans les plantes (dicotylédones seulement)
              • transpiration (y compris les mécanismes) et la translocation (pas le mécanisme)
              • déchets azotés en tant que produits produits dans le foie à partir d'acides aminés en excès (ammoniac, urée et acide urique)
              • ultrafiltration et réabsorption dans le rein.
              • Adaptations des plantes et des animaux (y compris structurelles, physiologiques et comportementales) aux variations environnementales dans :
                • Température
                • disponibilité de l'eau (osmorégulation).

                L'homéostasie implique un modèle stimulus-réponse dans lequel le changement des conditions environnementales externes ou internes est détecté et des réponses appropriées se produisent via une rétroaction négative chez les vertébrés, les récepteurs et les effecteurs sont liés via un centre de contrôle par des voies nerveuses et/ou hormonales.

                • Mécanismes de rétroaction de base chez les vertébrés (homéostasie)
                • Le concept de mécanismes de rétroaction négative dans la régulation de :
                  • Température
                  • glucose sanguin
                  • bilan hydrique.

                  Continuité des organismes et survie des changements (Critère 8)

                  • Reproduction asexuée et sexuée : la génétique
                  • Significations de la reproduction sexuée et asexuée
                  • Les variations du génotype de la progéniture résultent des processus de méiose et de fécondation, ainsi que de mutations. Croisements monohybrides, y compris dominance et co-dominance incomplètes, allèles multiples (uniquement pour les sangs ABO).
                  • Les fréquences des génotypes et des phénotypes de la progéniture peuvent être prédites à l'aide de modèles de probabilité, y compris les carrés de Punnett, et en tenant compte des modèles de transmission, y compris les effets des allèles dominants, autosomiques et liés au sexe et des allèles multiples (uniquement pour les sangs ABO)
                  • Lien de sexe
                  • Pedigrees.
                  • Le concept d'espèce et le système binomial de nomenclature
                  • Spéciation incluant des mécanismes d'isolement
                  • La théorie darwinienne de l'évolution par sélection naturelle
                  • Les concepts de pool génétique, de dérive génétique, de flux de gènes et de changements dans la fréquence des gènes/allèles.
                  • Fonctions en relation avec la défense contre la maladie
                  • Ganglions lymphatiques, vaisseaux lymphatiques, lymphe, rate, thymus, appendice et amygdales.

                  Organismes qui causent des maladies

                  • Différence entre les maladies infectieuses et non infectieuses : les maladies infectieuses diffèrent des autres maladies (par exemple, les maladies génétiques et liées au mode de vie) en ce qu'elles sont causées par l'invasion d'un agent pathogène et peuvent être transmises d'un hôte à un autre
                  • Conditions dans lesquelles un organisme est décrit comme un agent pathogène
                  • Différence entre les agents pathogènes suivants : prions, virus, bactéries, champignons, protistes et parasites
                  • Transmission de maladies : Les agents pathogènes ont des adaptations qui facilitent leur entrée dans les cellules et les tissus et leur transmission entre les hôtes la transmission se fait par divers. mécanismes, y compris par contact direct, contact avec des fluides corporels et via des aliments contaminés, de l'eau ou des vecteurs spécifiques de maladies.

                  Lignes de défense à l'intérieur du corps

                  L'immunité est la capacité du corps humain à résister à presque tous les types d'organismes et de toxines qui ont tendance à endommager les tissus ou les organes.

                  Réponses immunitaires non spécifiques (innées)

                  • Barrières pour empêcher l'entrée d'agents pathogènes chez l'homme :
                    • De construction
                      • peau, muqueuses, cils
                      • pH
                      • Concurrence d'organismes non pathogènes.
                      • Mécanismes de défense de l'organisme : lorsqu'un agent pathogène pénètre dans un hôte, il provoque des modifications physiques ou chimiques (par exemple, l'introduction de produits chimiques étrangers via la surface de l'agent pathogène ou la production de toxines) dans les cellules ou les tissus. Ces modifications stimulent le système immunitaire de l'hôte. réponses.
                      • Mécanismes de la 2 ème ligne de défense :
                        • Libération inflammatoire et ndash d'histamine, augmentation du flux sanguin et de la perméabilité des vaisseaux sanguins
                        • Cellules phagocytaires et phagocytaires et cellules NK
                        • Fièvre physiologique et ndash
                        • Cytokines chimiques &ndash, protéines du complément.

                        Réponses immunitaires spécifiques (adaptatives)

                        Chez l'homme, les réponses adaptatives à des antigènes spécifiques comprennent la production d'une immunité humorale par la production d'anticorps par les lymphocytes B, et la fourniture d'une immunité à médiation cellulaire par les lymphocytes T dans les deux cas, des cellules mémoire sont produites qui confirment l'immunité à long terme contre le antigène.

                        • Réponse humoristique :
                          • Production et fonction des anticorps
                          • Compléter les protéines.
                          • Cellules T cytotoxiques, cellules T auxiliaires, cellules T suppressives
                          • Phagocytes activés
                          • Cellules présentatrices d'antigène et macrophages, cellules dendritiques, cellules B
                          • Rejet du greffon.

                          Immunité passive ou active

                          Chez l'homme, l'immunité peut être passive (par exemple, les anticorps obtenus via le placenta ou via l'injection d'anticorps ou de sérum de lymphocytes T) ou active (par exemple, acquise par des actions du système immunitaire à la suite d'une exposition naturelle à un agent pathogène ou par le biais de la utilisation de vaccins).

                          • Différence entre l'immunité passive et active
                          • Immunisation
                          • Réponse primaire et secondaire à l'antigène.

                          Évaluation

                          L'évaluation basée sur des critères est une forme d'évaluation des résultats qui identifie l'étendue des réalisations de l'apprenant à un point final approprié de l'étude. Bien que l'évaluation &ndash dans le cadre du programme d'apprentissage &ndash soit continue, elle est en grande partie formative et vise à aider les apprenants à identifier ce qu'ils doivent faire pour tirer le meilleur parti de leur étude du cours. Par conséquent, l'évaluation pour le rapport sommatif au TASC se concentrera sur ce que l'enseignant et l'apprenant comprennent pour refléter la réalisation du point final.

                          Le niveau de réussite atteint par chaque apprenant pour chaque critère est enregistré sous la forme d'une note &lsquoA&rsquo, &lsquoB&rsquo ou &lsquoC&rsquo, selon les résultats spécifiés dans la section des normes du cours.

                          Une notation &lsquot&rsquo doit être utilisée lorsqu'un apprenant démontre une réalisation par rapport à un critère inférieur à la norme spécifiée pour la notation &lsquoC&rsquo.

                          Une notation &lsquoz&rsquo doit être utilisée lorsqu'un apprenant ne fournit aucune preuve de réussite.

                          Les prestataires proposant ce cours doivent participer aux processus d'assurance qualité spécifiés par la TASC pour garantir la validité des prestataires et la comparabilité des normes pour toutes les récompenses. Pour en savoir plus, consultez les processus d'assurance qualité et les informations d'évaluation de la TASC.

                          L'évaluation interne de tous les critères sera effectuée par le fournisseur. Les prestataires rapporteront au TASC la note de l'apprenant pour chaque critère.

                          TASC supervisera l'évaluation externe des critères désignés qui seront indiqués par un astérisque (*). Les notes obtenues à partir de l'évaluation externe seront utilisées en plus des notes internes du fournisseur pour déterminer l'attribution finale.

                          Processus d'assurance qualité

                          Les processus suivants seront facilités par TASC pour s'assurer qu'il y a :

                          • une correspondance entre les normes de réussite spécifiées dans le cours et les compétences et les connaissances démontrées par les apprenants
                          • confiance de la communauté dans l'intégrité et la signification de la qualification.

                          Traiter &ndash TASC donne aux prestataires de cours des commentaires sur toute différence systématique dans la relation entre leurs évaluations internes et externes et, le cas échéant, recherche des preuves supplémentaires par le biais d'un audit et nécessite des mesures correctives à l'avenir.

                          Exigences d'évaluation externe

                          L'évaluation externe de ce cours comprendra :

                          Pour plus d'informations, consultez les spécifications et les directives d'évaluation externe actuelles pour ce cours disponibles dans les documents d'accompagnement ci-dessous.

                          Critères

                          L'évaluation pour le niveau 3 de biologie sera basée sur le degré auquel l'apprenant peut :

                          1. appliquer des compétences personnelles pour planifier, organiser et mener à bien des activités
                          2. développer, interpréter et évaluer des expériences biologiques*
                          3. collecter, enregistrer, traiter et communiquer des informations
                          4. discuter de l'application et de l'impact de la biologie dans la société
                          5. décrire et appliquer les concepts et les processus de la base chimique de la vie*
                          6. décrire et appliquer des concepts et des processus impliquant des cellules*
                          7. décrire et appliquer des concepts et des processus au sein des organismes*
                          8. décrire et appliquer des concepts et des processus liés à la continuité des organismes et à la survie des changements*

                          * = désigne des critères évalués à la fois en interne et en externe

                          Normes

                          Critère 1 : appliquer ses compétences personnelles pour planifier, organiser et réaliser des activités

                          Note A Classement B Cote C
                          sélectionne et utilise des techniques et des équipements de manière sûre, compétente et méthodique, en les appliquant à des contextes inconnus sélectionne et utilise des techniques et des équipements de manière sûre, compétente et méthodique utilise des techniques et des équipements familiers de manière sûre et compétente
                          suit les instructions avec précision et méthode, en s'adaptant aux nouvelles circonstances suit les instructions de manière précise et méthodique pour mener à bien les activités suit les instructions avec précision pour terminer les activités
                          surveille et évalue de manière critique les progrès accomplis dans la réalisation des objectifs et des échéanciers, et planifie des actions futures réalistes surveille et évalue les progrès vers la réalisation des objectifs et des échéanciers, et planifie/négocie des actions futures réalistes surveille les progrès vers la réalisation des objectifs et des échéanciers et planifie/négocie les actions futures
                          respecte les échéanciers prévus et aborde tous les aspects de l'activité avec un degré élevé de précision respecte les échéanciers prévus et aborde tous les aspects de l'activité respecte les délais prévus et aborde la plupart des aspects de l'activité
                          effectue et surveille sa propre contribution et guide les autres dans leur contribution à la réussite des activités de groupe. effectue des tâches et surveille sa propre contribution à la réussite des activités du groupe. effectue des tâches pour contribuer à la réussite des activités de groupe.

                          Critère 2 : développer, interpréter et évaluer des expériences biologiques

                          Ce critère est évalué à la fois en interne et en externe.

                          Note A Classement B Cote C
                          exprime une hypothèse pour expliquer des observations, comme une déclaration précise et vérifiable qui peut être soutenue ou réfutée par une expérience exprime une hypothèse pour expliquer des observations, sous la forme d'un énoncé précis et vérifiable exprime une hypothèse pour expliquer des observations, répondant à la plupart des critères d'une hypothèse vérifiable
                          conçoit une expérience contrôlée, sûre et éthique, identifiant toutes les variables et incluant tous les éléments acceptés de la conception expérimentale, pour collecter efficacement des données valides et fiables conçoit une expérience contrôlée, sûre et éthique, identifiant les principales variables, pour collecter des données valides et fiables conçoit une expérience contrôlée, identifiant les variables principales et tenant compte de la sécurité et de l'éthique, pour collecter des données valides
                          analyse, interprète et explique de manière critique les données pour tirer une conclusion valide qui se rapporte à une hypothèse analyse, interprète et explique les données pour tirer une conclusion valide qui se rapporte à une hypothèse sur la base de données, fournit une explication et tire une conclusion qui se rapporte à une hypothèse qui a une certaine validité
                          discute des limites importantes et des sources d'erreur dans la conception expérimentale, en se référant aux preuves identifie les limites importantes et les sources d'erreur dans la conception expérimentale identifie certaines limites et sources d'erreur dans la conception expérimentale
                          analyse de manière critique une conception expérimentale et fournit une critique et une discussion fondées sur des preuves sur des améliorations et des alternatives valables. évalue une conception expérimentale et décrit un certain nombre d'améliorations valides possibles. identifie une amélioration valable dans une conception expérimentale.

                          Critère 3 : collecter, enregistrer, traiter et communiquer les informations

                          Note A Classement B Cote C
                          utilise une variété de sources pertinentes pour collecter des informations et évalue de manière critique leur fiabilité utilise une variété de sources pertinentes pour recueillir des informations et évalue leur fiabilité utilise différentes sources pertinentes pour collecter des informations
                          recueille un large éventail de données expérimentales qualitatives et quantitatives pertinentes et précises, et les enregistre méthodiquement dans un format qui permet l'analyse recueille des données expérimentales qualitatives et quantitatives pertinentes et précises et les enregistre dans un format permettant l'analyse recueille et enregistre des données expérimentales qualitatives et quantitatives pertinentes, avec un certain degré de précision
                          suit avec précision les conventions et la terminologie complexes acceptées dans les réponses écrites suit avec précision les conventions et la terminologie acceptées dans les réponses écrites suit les conventions et la terminologie acceptées pour obtenir des réponses écrites plus claires
                          identifie clairement les informations, les images, les idées et les mots des autres utilisés dans le travail de l'apprenant identifie clairement les informations, les images, les idées et les mots des autres utilisés dans le travail de l'apprenant différencie les informations, les images, les idées et les mots des autres de ceux de l'apprenant
                          identifie clairement les sources d'informations, d'images, d'idées et de mots qui ne sont pas les propres de l'apprenant. Les conventions et méthodologies de référencement sont suivies avec un haut degré de précision. identifie clairement les sources d'informations, d'images, d'idées et de mots qui ne sont pas les propres de l'apprenant. Les conventions et méthodologies de référencement sont correctement suivies. identifie les sources d'informations, d'images, d'idées et de mots qui ne sont pas les propres de l'apprenant. Les conventions et méthodologies de référencement sont généralement suivies correctement.
                          crée des listes de références/bibliographies appropriées et bien structurées crée des listes de références/bibliographies appropriées et structurées crée des listes de références/bibliographies appropriées
                          sélectionne et utilise des formats scientifiques appropriés pour une communication efficace et précise de l'information à des publics et à des fins spécifiques. utilise un format scientifique approprié pour une communication claire et précise de l'information à des publics et à des fins spécifiques. utilise un format scientifique approprié pour la communication de l'information.

                          Critère 4 : discuter de l'application et de l'impact de la biologie dans la société

                          Note A Classement B Cote C
                          explique la pertinence des connaissances scientifiques identifiées pour un problème décrit les connaissances scientifiques pertinentes à un problème identifie les connaissances scientifiques pertinentes à un problème
                          évalue les aspects et explique les éléments importants d'un problème pour présenter une discussion détaillée et équilibrée en se référant aux preuves évalue les aspects et décrit les composantes d'un problème pour présenter une discussion équilibrée identifie les éléments clés d'un problème et présente une discussion
                          évalue de manière critique les tensions et les liens entre toutes les influences pertinentes importantes (éthiques, politiques, culturelles, sociales, économiques, scientifiques) dans une gamme de contextes discute des liens entre un problème et la plupart des influences pertinentes (éthiques, politiques, culturelles, sociales, économiques, scientifiques) dans divers contextes décrit les liens entre un problème et certaines des influences pertinentes (éthiques, politiques, culturelles, sociales, économiques, scientifiques) dans plus d'un contexte
                          analyse et évalue pour présenter un argumentaire complexe lié aux avantages de l'utilisation des connaissances scientifiques, et à toutes les conséquences néfastes ou imprévues discute des avantages de l'utilisation des connaissances scientifiques et de toutes les conséquences néfastes ou imprévues décrit les avantages de l'utilisation des connaissances scientifiques et toutes les conséquences néfastes ou imprévues
                          argumente une conclusion motivée, la liant à des preuves pertinentes, et évalue l'impact relatif des influences sur leur prise de décision. argumente une conclusion motivée, la liant à des preuves pertinentes. présente une conclusion motivée, en utilisant des preuves pertinentes.

                          Critère 5 : décrire et appliquer les concepts et processus de la base chimique de la vie

                          Ce critère est évalué à la fois en interne et en externe.

                          Lié à l'étude des bases chimiques de la vie, l'apprenant :

                          Note A Classement B Cote C
                          explique correctement les concepts et les processus décrit correctement les concepts et les processus identifie correctement les concepts et processus fondamentaux
                          applique des concepts et des processus pour expliquer la base chimique de la vie, analyse et interprète des problèmes complexes et fait des prédictions raisonnées et plausibles dans des contextes familiers et inconnus applique des concepts et des processus pour expliquer la base chimique de la vie, analyser et interpréter des problèmes et faire des prédictions plausibles dans des contextes familiers et certains contextes inconnus applique des concepts et des processus fondamentaux pour décrire la base chimique de la vie, interprète les problèmes et fait des prédictions plausibles dans des contextes familiers
                          justifie la sélection de données en tant que preuves, analyse et interprète de manière critique les preuves en se référant à des concepts et tire des conclusions fondées sur des preuves qui identifient les limites. sélectionne les données appropriées comme preuves, analyse et interprète les preuves en se référant à des concepts et tire des conclusions valables sur la base des données. utilise des données pour démontrer des liens avec des concepts fondamentaux et présente des conclusions simples et valides basées sur des données.

                          Critère 6 : décrire et appliquer des concepts et des processus impliquant des cellules

                          Ce critère est évalué à la fois en interne et en externe.

                          En lien avec l'étude des cellules, l'apprenant :

                          Note A Classement B Cote C
                          explique correctement les concepts et les processus décrit correctement les concepts et les processus identifie correctement les concepts et processus fondamentaux
                          applique des concepts et des processus pour expliquer les cellules, analyse et interprète des problèmes complexes et fait des prédictions raisonnées et plausibles dans des contextes familiers et inconnus applique des concepts et des processus pour expliquer les cellules, analyse et interprète les problèmes et fait des prédictions plausibles dans des contextes familiers et certains contextes inconnus applique des concepts et des processus fondamentaux pour décrire les cellules, interprète les problèmes et fait des prédictions plausibles dans des contextes familiers
                          justifie la sélection de données en tant que preuves, analyse et interprète de manière critique les preuves en se référant à des concepts et tire des conclusions fondées sur des preuves qui identifient les limites. sélectionne les données appropriées comme preuves, analyse et interprète les preuves en se référant à des concepts et tire des conclusions valables sur la base des données. utilise des données pour démontrer des liens avec des concepts fondamentaux et présente des conclusions simples et valides basées sur des données.

                          Critère 7 : décrire et appliquer des concepts et des processus au sein des organismes

                          Ce critère est évalué à la fois en interne et en externe.

                          En lien avec l'étude des organismes, l'apprenant :

                          Note A Classement B Cote C
                          explique correctement les concepts et les processus décrit correctement les concepts et les processus identifie correctement les concepts et processus fondamentaux
                          applique des concepts et des processus pour expliquer les organismes, analyse et interprète des problèmes complexes et fait des prédictions raisonnées et plausibles dans des contextes familiers et inconnus applique des concepts et des processus pour expliquer les organismes, analyse et interprète les problèmes et fait des prédictions plausibles dans des contextes familiers et certains contextes inconnus applique des concepts fondamentaux pour décrire des organismes, interprète des problèmes et fait des prédictions plausibles dans des contextes familiers
                          justifie la sélection de données en tant que preuves, analyse et interprète de manière critique les preuves en se référant à des concepts et tire des conclusions fondées sur des preuves qui identifient les limites. sélectionne les données appropriées comme preuves, analyse et interprète les preuves en se référant à des concepts et tire des conclusions valables sur la base des données. utilise des données pour démontrer des liens avec des concepts fondamentaux et présente des conclusions simples et valides basées sur des données.

                          Critère 8 : décrire et appliquer les concepts et processus liés à la continuité des organismes et à la survie des changements

                          Ce critère est évalué à la fois en interne et en externe.

                          Lié à l'étude de la continuité des organismes et de la survie des changements, l'apprenant :


                          Biologie intégrative (INTEGBI)

                          Termes offerts : automne 2021, automne 2020
                          Une introduction aux biomes, aux plantes et aux animaux de Californie. Les conférences présenteront l'histoire naturelle comme fondement des sciences, avec un aperçu de la géologie, de la paléontologie, de la biologie historique, de la botanique, de la zoologie, de l'écologie des écosystèmes et de la biologie de la conservation. Les laboratoires de terrain comprendront des activités sur le campus de l'UC Berkeley et autour de la région de la baie. Le cours est ouvert à tous les étudiants sans prérequis et fournira une base pour des études avancées en biologie et en biologie de terrain.
                          Histoire naturelle de la Californie : en savoir plus [+]

                          Objectifs et résultats

                          Objectifs du cours: Créez des observations d'histoire naturelle détaillées avec des photos et des vidéos géoréférencées
                          Profitez des écosystèmes locaux et des collections des musées comme sources d'étude et d'inspiration
                          Identifiez les organismes communs dans votre communauté avec des noms familiers et scientifiques
                          Produire des observations sophistiquées du comportement des organismes et des processus écosystémiques
                          Synthétisez vos observations en listes complètes d'espèces pour des zones géographiques spécifiques
                          Comprendre la relation entre l'histoire, le climat et la composition des espèces en Californie

                          Règles et exigences

                          Restrictions de crédit : Les étudiants ne recevront aucun crédit pour INTEGBI㺋 après avoir terminé INTEGBI W11. Une note déficiente en INTEGBI㺋 peut être supprimée en prenant INTEGBI W11.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours et 1 heure de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          INTEGBI W11 Histoire naturelle de la Californie 4 unités

                          Conditions proposées : avant 2007
                          Une introduction aux biomes, aux plantes et aux animaux de la Californie. Le cours est ouvert à tous les étudiants sans prérequis et fournira une base pour des études avancées en biologie et en biologie de terrain. Les étudiants auront la possibilité de choisir leur propre aventure dans les domaines de la géologie, de la botanique et de la zoologie, avec des accents possibles sur la paléontologie, l'écologie historique, la morphologie, le comportement animal, l'écologie des écosystèmes ou la biologie de la conservation. Le travail sur le terrain est obligatoire et peut être effectué à distance. Il y aura des opportunités spéciales de terrain et de laboratoire disponibles dans la Bay Area et sur le campus de l'UC Berkeley pour les étudiants qui peuvent y assister.
                          Histoire naturelle de la Californie : en savoir plus [+]

                          Heures et format

                          L'été: 8 semaines - 6 heures de cours en ligne, 4 heures de travail sur le terrain et 2 heures de discussion en ligne par semaine

                          En ligne: Il s'agit d'un cours en ligne.

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Alternative à l'examen final.

                          INTEGBI C13 Origines : du Big Bang à l'émergence de l'humain 4 Unités

                          Termes offerts : automne 2018, automne 2016, automne 2014
                          Ce cours couvrira notre compréhension scientifique moderne des origines, du Big Bang à la formation de planètes comme la Terre, l'évolution par sélection naturelle, les bases génétiques de l'évolution et l'émergence de l'homme. Ces idées sont d'une grande importance scientifique intrinsèque et ont également des implications de grande envergure pour d'autres aspects de la vie des gens (par exemple, philosophiques, religieux et politiques). Un thème majeur sera la méthode scientifique et la façon dont nous savons ce que nous savons.
                          Origines : du Big Bang à l'émergence de l'humain : Lire la suite [+]

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours et 2 heures de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeurs : Marshall, Quataert

                          Également répertorié comme : ASTRON C13

                          Séminaires de première année INTEGBI㺘 1 unité

                          Termes offerts : automne 2021, printemps 2021, automne 2020
                          Le programme de séminaires de Berkeley a été conçu pour offrir aux nouveaux étudiants la possibilité d'explorer un sujet intellectuel avec un membre du corps professoral dans le cadre d'un petit séminaire. Les séminaires de Berkeley sont proposés dans tous les départements du campus et les sujets varient d'un département à l'autre et d'un semestre à l'autre.
                          Séminaires de première année : en savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Répéter les règles : Le cours peut être répété pour un crédit lorsque le sujet change.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 1h de séminaire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : L'option de notation sera décidée par l'instructeur lorsque le cours sera offert. Examen final À décider par l'instructeur lorsque le cours est offert.

                          INTEGBI㺟 L'écologie et l'évolution du comportement animal 3 crédits

                          Conditions proposées : session de 8 semaines d'été 2021, session de 8 semaines d'été 2020, session de 8 semaines d'été 2019
                          Principes de la biologie de l'évolution en ce qui concerne le comportement animal et l'écologie comportementale avec une large couverture des groupes d'animaux. Une attention particulière sera accordée à la discipline émergente de l'écologie comportementale.
                          L'écologie et l'évolution du comportement animal : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Ouvert à tous les étudiants destinés aux non-spécialistes en biologie

                          Restrictions de crédit : Les étudiants ne recevront aucun crédit pour la biologie intégrative 31 après avoir suivi la biologie intégrative 144, C144 ou la psychologie C115B.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours, 1 heure de démonstration et 1 heure de discussion par semaine

                          L'été:
                          6 semaines - 5 heures de cours, 5 heures de démonstration et 5 heures de discussion par semaine
                          8 semaines - 4 heures de cours, 2 heures de démonstration et 2 heures de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          INTEGBI C32 Conception Bioinspirée 3 Unités

                          Termes offerts : printemps 2021, printemps 2020, printemps 2019
                          La conception bioinspirée considère le processus par lequel nous apprenons de la nature comme une stratégie d'innovation traduisant les principes de fonction, de performance et d'esthétique de la biologie à la technologie humaine. Le processus de conception créative est guidé par des échanges interdisciplinaires entre l'ingénierie, la biologie, l'art, l'architecture et les affaires. Diverses équipes d'étudiants collaboreront, créeront et présenteront des projets de conception bio-inspirés originaux. Les conférences abordent le biomimétisme, les défis de l'extraction des principes de la nature, la mise à l'échelle, la robustesse et l'entrepreneuriat à travers des études de cas mettant en évidence des robots qui courent, volent et nagent, des matériaux tels que des adhésifs inspirés du gecko, des muscles artificiels, des prothèses médicales et la traduction aux start-ups .
                          Conception bio-inspirée : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Ouvert à tous les étudiants

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours et 1 heure de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Alternative à l'examen final.

                          Instructeur: Complet

                          Anciennement connu sous le nom de : Biologie intégrative 32

                          Également répertorié comme : L & S C30Z

                          INTEGBI㺡 Thèmes en paléontologie: L'âge des dinosaures 3 unités

                          Termes offerts : automne 2013, automne 2012, automne 2010
                          Ouvert sans prérequis à tous les étudiants et destiné à ceux qui ne sont pas spécialisés en paléontologie. Évolution, histoire et écologie des dinosaures et de leur monde, y compris les premiers mammifères et oiseaux.
                          Sujets en paléontologie : L'âge des dinosaures : En savoir plus [+]

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours par semaine

                          L'été:
                          6 semaines - 8 heures de cours par semaine
                          8 semaines - 6 heures de cours par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          INTEGBI N33 Thèmes en paléontologie : L'âge des dinosaures 2 unités

                          Modalités offertes : session de 10 semaines de l'été 1996
                          Ouvert sans prérequis à tous les étudiants et destiné à ceux qui ne sont pas spécialisés en paléontologie. Histoire de l'évolution et écologie des dinosaures et de leur monde, y compris les premiers mammifères et oiseaux.
                          Sujets en paléontologie : L'âge des dinosaures : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Répéter les règles : Le cours peut être répété pour crédit avec le consentement de l'instructeur.

                          Heures et format

                          L'été: 8 semaines - 4 heures de cours par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          INTEGBI㺣AC Variation Biologique Humaine 4 Unités

                          Termes offerts : automne 2020, automne 2019, été 2019 session de 8 semaines
                          Ce cours aborde la variation biologique humaine moderne du point de vue historique, comparatif, évolutif, biomédical et culturel. Il est conçu pour initier les étudiants aux principes fondamentaux de la biologie comparée, de la théorie de l'évolution et de la génétique.
                          Variation biologique humaine : En savoir plus [+]

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours et 1 heure de discussion par semaine

                          L'été: 8 semaines - 6 heures de cours et 2 heures de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Alternative à l'examen final.

                          Instructeur: Hlusko

                          INTEGBI㺥 Thèmes en paléontologie : Les antécédents de l'homme 3 Unités

                          Conditions proposées : avant 2007
                          . Ouvert sans prérequis à tous les étudiants et destiné à ceux qui ne sont pas spécialisés en paléontologie. Examinez l'évolution, l'écologie et l'histoire de l'ordre des primates. Un accent particulier sera mis sur les origines des primates, la répartition géographique et l'évolution de la lignée humaine.
                          Sujets en paléontologie : Les antécédents de l'homme : En savoir plus [+]

                          Heures et format

                          L'été: 8 semaines - 3 heures de cours et 2 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final non requis.

                          INTEGBI㺧C Thèmes en biologie intégrative 2 crédits

                          Termes offerts : printemps 2013, printemps 2012, printemps 2011
                          Lecture et discussion de la littérature sur des sujets particuliers dans le domaine de la biologie intégrative. Mémoire et présentation orale. Les sujets de la section varieront d'un semestre à l'autre. Les étudiants doivent vérifier auprès du secrétaire du département pour les offres de chaque semestre.
                          Sujets en biologie intégrative: En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: De préférence ouvert aux étudiants de première année avec le consentement de l'instructeur

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Offert pour la note de passage/non passage seulement. Examen final obligatoire.

                          INTEGBI㺩 Mammifères Marins 2 Unités

                          Conditions proposées : automne 2021, session de 8 semaines à l'été 2021, session de 8 semaines à l'été 2020
                          Une enquête sur l'évolution, la biologie, le comportement, l'écologie et la politique des mammifères marins avec une concentration sur les espèces trouvées dans le Pacifique Nord. La couverture inclurait : l'origine et l'évolution des cétacés, des pinnipèdes, des siréniens et des loutres de mer, la biologie de base et l'anatomie des groupes de mammifères marins, et les espèces du Pacifique Nord, en particulier les interactions écologiques et le rôle dans les communautés marines côtières et pélagiques et les interactions entre les humains et les mammifères marins.
                          Mammifères marins : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Conçu pour ceux qui ne sont pas spécialisés en biologie intégrative

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours par semaine

                          L'été:
                          6 semaines - 5 heures de cours par semaine
                          8 semaines - 4 heures de cours par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          INTEGBI㺪 Biologie des primates 3 crédits

                          Termes offerts : Session de 10 semaines de l'été 1996
                          Une introduction à l'ordre des mammifères dont nous sommes membres. Les niches des primates dans les écosystèmes modernes, leur spécialisation anatomique et comportementale, et leur rôle en tant qu'espèce indicatrice dans la conservation. Les mécanismes et la variété de l'organisation sociale des primates par rapport à celle des autres animaux.
                          Biologie des primates : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Restrictions de crédit : Ouvert à tous les étudiants mais conçu pour ceux qui ne sont pas spécialisés en biologie.

                          Heures et format

                          L'été: 8 semaines - 6 heures de cours par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          INTEGBI㺫 Qu'est-ce qui nous habite ? Microbiomes et Symbiose 4 Unités

                          Conditions proposées : pas encore proposées
                          Nous vivons dans un monde microbien, et l'évolution des organismes multicellulaires a été intimement affectée par les microbes. Leurs influences vont des avantages mutualistes à la maladie et représentent une force fondamentale qui façonne les phénotypes végétaux et animaux et les trajectoires évolutives. Les progrès récents des méthodologies génomiques ont encore accru notre appréciation du rôle des microbes dans la santé et la forme physique de l'hôte en révélant le caractère commun des communautés microbiennes dans tous les organismes et leurs interactions complexes avec leurs hôtes. Ce cours examinera le large éventail d'interactions hôte-microbe et les mécanismes sous-jacents - du mutualisme à la pathogenèse, et des interactions binaires hôte-microbe au microbiome.
                          Qu'est-ce qui vit en nous ? Microbiomes et symbiose : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Restrictions de crédit : Les étudiants ne recevront aucun crédit pour INTEGBI㺫 après avoir terminé INTEGBI𧅶.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours et 1 heure de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Shapira

                          INTEGBI㺳 Origines et évolution des plantes alimentaires 3 unités

                          Conditions proposées : pas encore proposées
                          Le cours passera en revue les principaux groupes de plantes alimentaires d'un point de vue évolutif et historique, en examinant les origines des parents sauvages à la distribution et aux variétés actuelles. Des exemples seront examinés à partir d'une diversité de cultures du monde entier, telles que les céréales, les légumineuses, les légumes, les fruits, les noix et autres (par exemple, les plantes produisant de la caféine). Les concepts généraux couverts incluront la morphologie des plantes, les processus évolutifs (domestication, hybridation, polyploïdie, diversification) et l'écologie pertinente (par exemple, biologie de la pollinisation, ravageurs et lutte antiparasitaire). L'accent sera mis sur l'agriculture et les cultures californiennes, illustrées par des visites sur le terrain.
                          Origines et évolution des plantes alimentaires : En savoir plus [+]

                          Heures et format

                          L'été: 8 semaines - 4 heures de cours par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Harris

                          INTEGBI㻍A Biologie Humaine Intégrative 1 Unité

                          Termes offerts : automne 2021, automne 2020, automne 2019
                          Chaque semaine, un membre différent du corps professoral de biologie intégrative donnera une conférence d'une heure sur la façon dont son domaine de recherche contribue à notre compréhension de la biologie humaine. L'intégration des disciplines de l'évolution, de l'écologie, de la paléontologie, de la physiologie comparée et de l'anatomie comparée dans l'étude du fonctionnement des humains dans les écosystèmes éclaire notre compréhension de la biologie humaine. Au cours de chaque présentation, le membre du corps professoral informera également les étudiants des cours de l'IB qu'ils enseignent, des recherches dans leur laboratoire et du musée d'histoire naturelle de Berkeley auquel ils peuvent être affiliés. Ce cours donne aux étudiants de premier cycle l'occasion de découvrir l'éventail des recherches et des cours proposés par les différentes facultés de l'IB.
                          Biologie humaine intégrative : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Restrictions de crédit : 77A et 77B peuvent chacun être crédités une fois. Les majors doivent suivre au moins un semestre de 77A OU 77B.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 1h de séminaire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Offert pour la note de passage/non passage seulement. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Carlson

                          INTEGBI㻍B Biologie Humaine Intégrative 1 Unité

                          Termes offerts : printemps 2021, printemps 2020, printemps 2019
                          Chaque semaine, un membre différent du corps professoral de biologie intégrative donnera une conférence d'une heure sur la façon dont son domaine de recherche contribue à notre compréhension de la biologie humaine. L'intégration des disciplines de l'évolution, de l'écologie, de la paléontologie, de la physiologie comparée et de l'anatomie comparée dans l'étude du fonctionnement des humains dans les écosystèmes éclaire notre compréhension de la biologie humaine. Au cours de chaque présentation, le membre du corps professoral informera également les étudiants des cours de l'IB qu'ils enseignent, des recherches dans leur laboratoire et du musée d'histoire naturelle de Berkeley auquel ils peuvent être affiliés. Ce cours donne aux étudiants de premier cycle l'occasion de découvrir l'éventail des recherches et des cours proposés par les différentes facultés de l'IB.
                          Biologie humaine intégrative : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Restrictions de crédit : 77A et 77B peuvent chacun être crédités une fois. Les majors sont tenus d'en prendre au moins un.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 1h de séminaire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Offert pour la note de passage/non passage seulement. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Carlson

                          Séminaire de deuxième année INTEGBI㻔 1 ou 2 unités

                          Termes offerts : automne 2021, printemps 2021, automne 2020
                          Les séminaires de deuxième année sont de petits cours interactifs offerts par les membres du corps professoral dans les départements de tout le campus. Les séminaires de deuxième année offrent la possibilité d'un contact intellectuel étroit et régulier entre les membres du corps professoral et les étudiants au cours de la deuxième année cruciale. Les sujets varient d'un département à l'autre et d'un semestre à l'autre. Inscription limitée à 15 étudiants en deuxième année.
                          Séminaire de deuxième année : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: À la discrétion de l'instructeur

                          Répéter les règles : Le cours peut être répété pour un crédit lorsque le sujet change.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps :
                          5 semaines - 3-6 heures de séminaire par semaine
                          10 semaines - 1,5 à 3 heures de séminaire par semaine
                          15 semaines - 1-2 heures de séminaire par semaine

                          L'été:
                          6 semaines - 2,5 à 5 heures de séminaire par semaine
                          8 semaines - 1,5 à 3,5 heures de séminaire et 2 à 4 heures de séminaire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : L'option de notation sera décidée par l'instructeur lorsque le cours sera offert. Examen final À décider par l'instructeur lorsque le cours est offert.

                          INTEGBI㻗 Introduction aux méthodes de recherche en biologie 2 Unités

                          Conditions proposées : session de 8 semaines d'été 2014, session de 8 semaines d'été 2013, session de 8 semaines d'été 2012
                          Ce cours fournit une compréhension fonctionnelle de la recherche basée sur des hypothèses/données et une exposition aux approches et méthodes actuelles en sciences biologiques. Les conférences abordent les concepts fondamentaux de la méthode scientifique, de l'éthique de la recherche, de la communication scientifique et de la compréhension de la littérature scientifique. Les laboratoires offrent une exposition à la recherche du corps professoral et aux méthodes expérimentales. Le cours s'adresse aux étudiants de première année, aux étudiants de deuxième année et aux étudiants transférés souhaitant en savoir plus sur la recherche.
                          Introduction aux méthodes de recherche en biologie : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Consentement de l'instructeur

                          Heures et format

                          L'été: 8 semaines - 1 heure de cours, 1 heure de discussion et 3 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final non requis.

                          Instructeur: Matsui

                          INTEGBI㻘 Communications de leadership pour les chercheurs en biologie 1 unité

                          Termes offerts : automne 2009, automne 2008, automne 2007
                          Les compétences et les capacités de leadership telles que la communication, la collaboration, la pensée critique et l'ingéniosité sont essentielles à la réussite scolaire, professionnelle et personnelle. Le besoin de leaders éclairés est évident dans tous les aspects de la santé et de la science, tels que la conception de programmes de santé innovants, l'obtention de financement, la conduite de recherches de pointe, le développement et l'obtention de soutien pour mettre en œuvre des solutions politiques. Ce cours fournit une compréhension des principes de leadership et de communication pour les étudiants du programme de chercheurs en biologie. Les élèves développeront ces traits en eux-mêmes et appliqueront ces principes dans des situations spécifiquement liées aux secteurs de la santé et des sciences.
                          Communications de leadership pour les chercheurs en biologie : en savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Acceptation dans le programme de chercheurs en biologie

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeurs : Hayes, Kim, Myrick

                          INTEGBI㻟 Projet spécial de recherche en biologie 1B 2 Unités

                          Termes offerts : printemps 2017, automne 2016, printemps 2016
                          Les étudiants inscrits en biologie 1B peuvent participer à des recherches spéciales sur le terrain en plus d'assister aux sections de laboratoire régulières. Les étudiants travaillent de façon autonome avec un minimum de supervision. Les étudiants apprendront comment développer un projet, collecter et enregistrer des données, mener et analyser des expériences, rédiger un rapport et faire une présentation orale. Le projet peut nécessiter des déplacements vers des sites hors campus et peut inclure du travail de nuit ou de week-end.
                          Projet de recherche spécial en biologie 1B : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Consentement de l'instructeur sélectionné par entretien

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 4 heures de terrain et 2 heures de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Offert pour la note de passage/non passage seulement. Examen final non requis.

                          INTEGBI㻟B Lawrence Hall of Science Assistant d'enseignement 1 - 2 Unités

                          Conditions proposées : avant 2007
                          L'inscription à ce cours est destinée aux étudiants intéressés par l'enseignement des sciences aux enfants sous la direction des instructeurs et du personnel du Lawrence Hall of Science. En tant qu'assistant d'enseignement (AT) de LHS, vous aurez l'opportunité d'assister à des ateliers destinés aux enfants d'âge scolaire et d'animer de petits groupes de discussion. Les ateliers se composent de matériel lié à la biologie des organismes. Vous suivrez une formation dans la salle de découverte des animaux du hall pour vous assurer que vous êtes prêt à soutenir les programmes scolaires et publics prévus dans cet espace. Vous aurez également l'occasion de vous rendre dans les districts scolaires avoisinants pour faire des présentations sur les matériaux avec lesquels vous travaillez.
                          Assistant d'enseignement Lawrence Hall of Science: En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Les étudiants doivent être inscrits simultanément ou avoir terminé la biologie 1B

                          Répéter les règles : Le cours peut être répété pour crédit sans restriction.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 à 6 heures de terrain par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Offert pour la note de passage/non passage seulement. Examen final non requis.

                          INTEGBI C96 Étudier les sciences biologiques 1 Unité

                          Termes offerts : automne 2021, automne 2020, automne 2019
                          Les étudiants seront initiés à la "culture" des sciences biologiques, ainsi qu'à une orientation approfondie sur la vie universitaire et la culture de l'université en ce qui concerne la spécialisation en biologie. Les étudiants apprendront des concepts, des compétences et des informations qu'ils pourront utiliser dans leurs principaux cours et en tant que futurs professionnels des sciences.
                          Étudier les sciences biologiques: En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Consentement de l'instructeur

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Offert pour la note de passage/non passage seulement. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Matsui

                          Également répertorié comme : MCELLBI C96/PLANTBI C96

                          INTEGBI㻢 Étude de groupe dirigée 1 - 4 unités

                          Termes offerts : automne 2021, printemps 2021, automne 2020
                          Conférences et discussions en petits groupes axées sur des sujets d'intérêt, variant d'un semestre à l'autre.
                          Étude de groupe dirigée : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Étudiants de première année et étudiants de deuxième année seulement

                          Répéter les règles : Le cours peut être répété pour crédit sans restriction.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 1 à 4 heures d'étude de groupe dirigée par semaine

                          L'été:
                          6 semaines - 2,5 à 10 heures d'étude de groupe dirigée par semaine
                          8 semaines - 1,5 à 7,5 heures d'étude de groupe dirigée par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Offert pour la note de passage/non passage seulement. Examen final non requis.

                          INTEGBI㻢BC Berkeley Connect 1 unité

                          Termes offerts : automne 2021, printemps 2021
                          Berkeley Connect est un programme de mentorat, offert par divers départements universitaires, qui aide les étudiants à créer une communauté intellectuelle. Au cours d'un semestre, les étudiants inscrits participent à des discussions régulières en petits groupes animées par un mentor étudiant diplômé (suivant un programme dirigé par le corps professoral), rencontrent leur mentor étudiant diplômé pour des conseils académiques individuels, assistent à des conférences et à un panel discussions mettant en vedette les professeurs et les anciens élèves du département, et faites des visites sur le terrain aux ressources du campus. Les étudiants ne sont pas tenus d'être déclarés majeurs pour participer.
                          Berkeley Connect : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Répéter les règles : Le cours peut être répété pour crédit sans restriction.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 1 heure de cours par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Offert pour la note de passage/non passage seulement. Examen final non requis.

                          INTEGBI㻣 Études et recherches indépendantes supervisées 1 - 3 unités

                          Termes offerts : printemps 2015, printemps 2014, automne 2013
                          Études et recherches indépendantes de la division inférieure destinées à l'étudiant académiquement supérieur. Inscription uniquement avec l'approbation préalable du conseiller pédagogique qui dirige la recherche.
                          Étude et recherche indépendantes supervisées : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: GPA de 3,4 ou plus

                          Répéter les règles : Le cours peut être répété pour crédit sans restriction.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 0 heure d'étude indépendante par semaine

                          L'été:
                          6 semaines - 1-3 heures d'étude indépendante par semaine
                          8 semaines - 1-3 heures d'étude indépendante par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Offert pour la note de passage/non passage seulement. Examen final non requis.

                          Anciennement connu sous le nom de : Botanique 99, Physiologie 99, Anatomie 99

                          INTEGBI𧅤B Principes de Biodiversité 3 Unités

                          Termes offerts : automne 2012, printemps 2002, printemps 2001
                          Modèles biogéographiques, temporels et historiques de changement dans la diversité biologique processus phylogénétiques et systématiques impliqués dans l'origine et l'extinction des taxons et des flores/faunes structure de la population et démographie (y compris les populations humaines) processus communautaires et maintien de la diversité fonction de l'écosystème changement global utilisations humaines de et effets sur la biologie de la conservation de la biodiversité.
                          Principes de la biodiversité : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1B

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours et 1 heure de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          INTEGBI C100 Communiquer les sciences océaniques 4 crédits

                          Termes offerts : printemps 2020, printemps 2018, printemps 2016, printemps 2015
                          Pour les étudiants de premier cycle intéressés à améliorer leur capacité à communiquer leurs connaissances scientifiques en enseignant les sciences océaniques dans les écoles élémentaires ou les centres scientifiques/aquariums. Le cours combinera l'enseignement des méthodes d'enseignement basées sur l'investigation et la pédagogie d'apprentissage avec six semaines d'expérience d'enseignement supervisé dans une salle de classe d'une école locale ou au Lawrence Hall of Science avec un partenaire. Ainsi, les étudiants s'exerceront à communiquer des connaissances scientifiques et recevront un mentorat sur la façon d'améliorer leurs présentations.
                          Communiquer les sciences océaniques : en savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Un cours d'introduction à la biologie, la géologie, la chimie, la physique ou les sciences marines requis et intérêt pour les sciences océaniques junior, senior ou diplômé consentement permanent de l'instructeur requis pour les étudiants de deuxième année

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours et 2 heures de terrain par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Rhew

                          Anciennement connu sous le nom de : Sciences de la Terre et des planètes C100/Géographie C146/Biologie intégrative C100

                          Également répertorié comme : EPS C100/GEOG C146

                          INTEGBI𧅥 Introduction à la rédaction scientifique 4 crédits

                          Termes offerts : Printemps 2020, Printemps 2019, Printemps 2018
                          Ce cours initiera les étudiants aux concepts et aux techniques pour une communication efficace des découvertes scientifiques, à la fois au sein de la communauté scientifique et au grand public. Les étudiants seront exposés à une variété de formats, y compris des observations systématiques dans des revues de terrain, des propositions, des présentations de conférences, des séminaires, des articles de revues, des écrits de vulgarisation scientifique et des entretiens. Les étudiants peuvent s'attendre à acquérir un sentiment de confiance dans l'écriture et la prise de parole en public sur la recherche. Le langage direct est valorisé dans la rédaction scientifique, mais les approches créatives du style et de la structure seront privilégiées.
                          Introduction à la rédaction scientifique : En savoir plus [+]

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 4 heures de séminaire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Alternative à l'examen final.

                          Instructeur: Amende

                          INTEGBI𧅦LF Introduction à la vie végétale en Californie avec laboratoire 4 unités

                          Termes offerts : printemps 2020, printemps 2018, printemps 2015
                          La relation entre les principaux groupes de plantes et les communautés végétales de Californie avec le climat, les sols, la végétation, l'histoire géologique et récente et la conservation. Le laboratoire comprendra également au moins deux visites sur le terrain le samedi et se concentrera sur les principaux groupes de plantes et les principales familles de plantes en Californie, et l'utilisation de clés pour identifier les ptéridophytes, les conifères et les plantes à fleurs introduites et surtout indigènes de l'État.
                          Introduction à la vie végétale en Californie avec laboratoire: En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1B ou consentement de l'instructeur

                          Restrictions de crédit : L'étudiant recevra un crédit partiel pour 102LF après avoir pris 102.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours et 6 heures de laboratoire par semaine

                          L'été: 8 semaines - 4 heures de cours et 12 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Anciennement connu sous le nom de : 102L

                          INTEGBI𧅧LF Zoologie des Invertébrés avec Laboratoire 5 Unités

                          Termes offerts : automne 2019, printemps 2018, printemps 2016
                          Étude d'introduction à la biologie des invertébrés, mettant l'accent sur la morphologie fonctionnelle comparative, la phylogénie, l'histoire naturelle et les aspects de la physiologie et du développement. Étude en laboratoire de la diversité et de la morphologie fonctionnelle des invertébrés, et étude sur le terrain de l'histoire naturelle des invertébrés marins locaux.
                          Zoologie des invertébrés avec laboratoire : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1A-1B

                          Restrictions de crédit : Les étudiants recevront un crédit partiel pour 103LF après avoir pris 103.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours et 6 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          INTEGBI𧅨LF Histoire Naturelle des Vertébrés avec Laboratoire 5 Unités

                          Termes offerts : printemps 2021, printemps 2020, printemps 2019
                          Biologie des vertébrés, à l'exclusion des poissons. Etude en laboratoire et sur le terrain des vertébrés locaux à l'exclusion des poissons.
                          Histoire Naturelle des Vertébrés avec Laboratoire : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1A-1B

                          Restrictions de crédit : Les étudiants recevront un crédit partiel pour 104LF après avoir pris 104.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours, 4 heures de terrain et 3 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeurs : McGuire, Bowie, Shabel

                          INTEGBI C105 Musées d'histoire naturelle et sciences de la biodiversité 3 crédits

                          Termes offerts : automne 2021, automne 2020, automne 2019
                          (1) enquête sur les ressources muséales, y compris les stratégies d'acquisition, de conservation, de collecte et d'acquisition de matériel, d'administration et de politiques (2) stratégies pour rendre les collections accessibles numériquement (numérisation, base de données, géoréférencement, cartographie) (3) outils et approches pour examiner spécimens historiques (génomique, isotopes, écologie, morphologie, etc.) et (4) intégration et inférence de données. Le dernier tiers du cours impliquera des projets individuels au sein d'un musée donné.
                          Musées d'histoire naturelle et sciences de la biodiversité : En savoir plus [+]

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours et 3 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Alternative à l'examen final.

                          Instructeurs : Gillespie, Mishler, Will, Marshall, McGuire

                          Également répertorié comme : ESPM C105

                          INTEGBI𧅪A Environnement Physique et Chimique de l'Océan 4 Unités

                          Termes offerts : printemps 2012, printemps 2010, printemps 2008
                          Les implications biologiques de la physique et de la chimie marines. Histoire et propriétés de l'eau de mer. Fluides géophysiques. Courants et circulations. Mer profonde. Vagues, marées et couches limites inférieures. Les estuaires océaniques côtiers. Interaction air/mer. Mélange. Formation de masses d'eau. Modélisation des processus biologiques et géochimiques. Océan et changement climatique.
                          Environnement physique et chimique de l'océan : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1B Chimie 1A ou 4A Mathématiques 1A ou 16A Physique 7A ou 8A. Recommandé : Biologie intégrative 82

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours et 1 heure de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          INTEGBI C107L Principes de morphologie des plantes avec laboratoire 4 unités

                          Termes offerts : printemps 2019, automne 2017, automne 2016
                          Une analyse de la diversité structurale des plantes végétales terrestres en mettant l'accent sur les mécanismes de développement responsables de cette variation de morphologie et l'importance de cette diversité en relation avec l'adaptation et l'évolution.
                          Principes de morphologie végétale avec laboratoire : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1A-1B

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 1 heure de cours, 1 heure de discussion et 4 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Specht

                          Également répertorié comme : PLANTBI C107L

                          INTEGBI𧅬 Biologie Marine 4 Unités

                          Conditions proposées : session de 8 semaines d'été 2021, session de 8 semaines d'été 2020, session de 8 semaines d'été 2019
                          Ce cours portera sur les interactions entre les organismes marins et sur leur relation avec l'environnement. Les sujets incluront un aperçu des organismes marins, le fonctionnement des écosystèmes marins, les impacts anthropiques et la conservation. Les conférences consisteront en des discussions sur la littérature primaire, des vidéos et des présentations d'étudiants et des sections de discussion passeront en revue et développeront les sujets abordés lors de la conférence. À la fin du cours, vous devriez être capable de comparer les écosystèmes marins, d'identifier les principaux organismes marins et d'expliquer leur rôle au sein d'une communauté, d'expliquer les principaux facteurs abiotiques affectant la distribution des organismes marins et de discuter des impacts que les humains imposent sur le milieu marin.
                          Biologie marine : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1B

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 4 heures de cours et 1 heure de discussion par semaine

                          L'été: 8 semaines - 8 heures de cours et 2 heures de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          INTEGBI C109 Évolution et écologie du développement 3 crédits

                          Termes offerts : automne 2019, automne 2018, automne 2016
                          Du corps de l'hippocampe aux mâchoires de l'attrape-mouche de vénus en passant par le cerveau humain, la nature regorge d'adaptations étonnantes. Ce cours interdisciplinaire explore comment et pourquoi une telle biodiversité évolue ainsi que ce qui limite la diversité. Les conférences et les études de cas se concentreront sur les concepts de base, les avancées récentes et les approches intégratives, en mettant un accent particulier sur l'interaction entre les réseaux de régulation génétique, l'environnement et la génétique des populations.
                          Évolution et écologie du développement : En savoir plus [+]

                          Objectifs et résultats

                          Résultats d'apprentissage des élèves : • Expliquer comment une approche interdisciplinaire impliquant la génétique, le développement, l'évolution
                          la biologie et l'écologie peuvent être utilisées pour comprendre les processus qui génèrent des modèles de
                          biodiversité.
                          • Énumérer et décrire les principales questions, découvertes et approches expérimentales dans le domaine de
                          biologie du développement écologique et évolutive.
                          • Discutez de la recherche biologique en utilisant une terminologie spécialisée et défendez vos opinions.
                          • Évaluer et interpréter de manière critique la littérature scientifique primaire.
                          • Combiner du matériel factuel avec un raisonnement déductif pour proposer des hypothèses et un avenir
                          axes de recherche

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: BIOLOGIEفA et 1B

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Alternative à l'examen final.

                          Instructeur: Homme noir

                          Également répertorié comme : PLANTBI C109

                          INTEGBI C110L Biologie des Champignons avec Laboratoire 4 Unités

                          Termes offerts : automne 2021, automne 2020, automne 2016
                          Aspects choisis des champignons : leur structure, reproduction, physiologie, écologie, génétique et évolution, leur rôle dans les maladies des plantes, le bien-être humain et l'industrie. Offert même les semestres d'automne.
                          Biologie des champignons avec laboratoire : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1B

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours et 6 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeurs : Bruns, Taylor

                          Également répertorié comme : PLANTBI C110L

                          INTEGBI𧅰 Méthodes horticoles au Jardin botanique 1 Unité

                          Termes offerts : automne 2021, printemps 2020, automne 2019
                          Une introduction aux techniques horticoles utilisant les diverses collections du Jardin botanique de l'Université.
                          Méthodes horticoles dans le jardin botanique : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Consentement de l'instructeur

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de terrain par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Offert pour la note de passage/non passage seulement. Examen final non requis.

                          Instructeur: Licht

                          Anciennement connu sous le nom de : 112L

                          INTEGBI𧅱L Perspectives paléobiologiques sur l'écologie et l'évolution 4 crédits

                          Termes offerts : printemps 2021, printemps 2020, printemps 2019
                          Ce cours se concentrera sur la réponse aux questions suivantes : Qu'est-ce que les archives fossiles et géologiques ont à nous dire sur la nature des processus écologiques et évolutifs ? Que nous enseignent-ils qui ne peut être appris du monde vivant seul ? En répondant à ces questions, le cours fournira une introduction à l'analyse des problèmes clés de la paléobiologie, en mettant l'accent sur la façon dont les processus évolutifs et écologiques fonctionnent sur des échelles de temps géologiques.
                          Perspectives paléobiologiques sur l'écologie et l'évolution : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Expérience préalable en biologie, ou consentement de l'instructeur. Aucune formation paléontologique ou géologique requise

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours et 3 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Maréchal

                          Anciennement connu sous le nom de : 108

                          INTEGBI𧅲 Dynamique des maladies infectieuses 4 crédits

                          Conditions proposées : session de 8 semaines d'été 2021, session de 8 semaines de printemps 2021, session de 8 semaines d'été 2020
                          Bon nombre des défis de la gestion des maladies infectieuses sont essentiellement des problèmes écologiques et évolutifs. La maladie suit les règles des interactions entre les espèces lorsqu'elle se propage à travers les populations hôtes, tandis que la résistance aux antibiotiques se produit selon les règles de la biologie évolutive. L'objectif principal du module est d'enseigner les principes écologiques et évolutifs à la lumière des maladies infectieuses affectant les populations et les sociétés humaines ainsi que l'agriculture et la faune. C'est l'écologie appliquée et l'évolution appliquée au sens large.
                          Dynamique des maladies infectieuses : en savoir plus [+]

                          Objectifs et résultats

                          Résultats d'apprentissage des élèves : - Comprendre le rôle des maladies infectieuses dans les populations naturelles et les communautés
                          - Comprendre le rôle de la maladie dans le façonnement de l'agriculture humaine et des sociétés
                          - Décrire comment les maladies infectieuses peuvent être importantes dans la conservation
                          - Discuter du moment où la virulence du parasite a un sens à la lumière de l'évolution
                          - Expliquer comment appliquer les principes écologiques et évolutifs au traitement et au contrôle des maladies infectieuses
                          - Présenter un poster scientifique sur les preuves d'une coévolution entre un couple d'espèces.

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Bio 1A et Bio 1B ou équivalent requis, cours d'écologie ou d'évolution suggéré

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours et 1 heure de discussion par semaine

                          L'été: 8 semaines - 5 heures de cours et 2 heures de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Bottes

                          INTEGBI𧅳 Introduction aux systèmes en biologie et médecine 4 crédits

                          Termes offerts : printemps 2015, printemps 2014, automne 2013
                          Ce cours s'adresse aux étudiants désireux de comprendre les principes généraux du fonctionnement des systèmes biologiques. Les sujets comprennent la régulation par rétroaction, la compétition et la coopération, les commutateurs et circuits génétiques, les processus aléatoires, les mécanismes de chaos pour la correction d'erreurs et les propriétés des réseaux. Des exemples sont choisis dans de nombreux domaines, notamment la médecine, la physiologie, l'écologie, la biochimie, la biologie cellulaire et la génétique. Les étudiants apprendront à conceptualiser et à quantifier les interactions au sein des systèmes biologiques à l'aide de modèles mathématiques simples et de programmes informatiques. Aucune expérience préalable en programmation n'est requise.
                          Introduction aux systèmes en biologie et en médecine : en savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1A, Mathématiques 1A ou 16B

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours et 2 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Lim

                          INTEGBI𧅴L Parasitologie Médicale 4 Unités

                          Conditions proposées : première session de 6 semaines de l'été 2021, session de la première semaine de l'été 2020, session de la première semaine de l'été 2019
                          Ce cours comprend la biologie, l'épidémiologie, la pathogenèse, le traitement et la prévention de diverses infections parasitaires médicalement importantes. Les cycles de vie des helminthes parasites et des protozoaires, les aspects biologiques de la relation hôte-parasite, l'épidémiologie de l'infection et l'interaction des facteurs sociaux, économiques et écologiques qui contribuent à la maladie seront couverts à la fois par des conférences et des vidéos.
                          Parasitologie médicale : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: 1A, 1B ou équivalent

                          Heures et format

                          L'été: 6 semaines - 6 heures de cours et 6 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Sakanari

                          Anciennement connu sous le nom de : 116

                          INTEGBI𧅵 Ethnobotanique Médicale 2 Unités

                          Termes offerts : automne 2021, automne 2020, automne 2019
                          La diversité biologique et la diversité ethnolinguistique soutiennent les systèmes de médecine botanique traditionnelle du monde. Les principaux sujets abordés dans ce cours incluent les origines culturelles de la connaissance des plantes médicinales sur les produits pharmaceutiques dérivés des plantes et les méthodes de recherche sur le terrain des phytomédicaments en ethnobotanique et ethnopharmacologie des exemples de la façon dont les médecines botaniques traditionnelles fournissent des soins de santé primaires sûrs, efficaces, abordables et durables aux pays tropicaux physiologie humaine , les maladies humaines et les mécanismes d'action des médicaments dérivés des plantes.
                          Ethnobotanique médicale : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Bio 1A

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours par semaine

                          L'été: 6 semaines - 5 heures de cours par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Carlson

                          INTEGBI𧅵LF Laboratoire d'Ethnobotanique Médicale 2 Unités

                          Termes offerts : automne 2021, automne 2020, automne 2019
                          Le laboratoire se concentrera sur l'étude des plantes médicinales des principaux écosystèmes et régions géographiques du monde. Les étudiants apprendront les noms communs, les noms scientifiques, les familles de plantes, l'identification sur le terrain, les habitats et les utilisations ethnomédicales des plantes médicinales. La façon dont la plante médicinale est préparée, administrée et utilisée comme phytomédicament sera également discutée. Il sera fait référence aux relations phylogénétiques entre les familles et les genres végétaux représentés par les plantes médicinales.
                          Laboratoire d'ethnobotanique médicale : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Bio 1B

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 6 heures de laboratoire par semaine

                          L'été: 6 semaines - 8 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Carlson

                          INTEGBI𧅶 Microbiomes Organismes et Interactions Hôte-Pathogène 4 Unités

                          Termes offerts : automne 2021, automne 2020, automne 2019
                          Nous vivons dans un monde microbien, et les microbes ont façonné (et continuent de façonner) la physiologie et l'évolution des plantes et des animaux à travers une myriade de contributions - des avantages mutualistes à la maladie. Les progrès récents des méthodologies génomiques ont encore accru notre appréciation de ces contributions en mettant en évidence la prévalence des communautés microbiennes d'organismes et leurs interactions complexes avec leurs hôtes. À travers des conférences et des discussions, l'IB 118 examinera le large éventail d'interactions hôte-microbe - du mutualisme à la pathogenèse, et des interactions par paires au microbiome - en apprenant les principes qui façonnent ces interactions, les technologies utilisées pour les interroger et les mécanismes moléculaires sous-jacents eux.
                          Microbiomes Organismes et Interactions Hôte-Pathogène : En savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1A-1B

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours et 1 heure de discussion par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: Shapira

                          INTEGBI𧅷 Évaluation des preuves scientifiques en médecine 3 crédits

                          Termes offerts : printemps 2015, automne 2014, printemps 2013
                          Un cours d'analyse critique de rapports et d'études médicales utilisant des sujets controversés récents en médecine. Le cours se concentrera sur la collecte d'informations, les tests d'hypothèses, l'évaluation de la conception de l'étude, les problèmes méthodologiques, les mécanismes de biais, l'interprétation des résultats, les statistiques et l'attribution de la causalité. Les étudiants participent à un procès simulé afin de démontrer leurs capacités à rassembler, analyser de manière critique et présenter des preuves scientifiques et médicales.
                          Évaluation des preuves scientifiques en médecine : en savoir plus [+]

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1A-1B

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 2 heures de cours, 1 heure de discussion et 1 heure de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.

                          Instructeur: G. Caldwell

                          INTEGBI𧅸 Introduction aux méthodes quantitatives en biologie 4 crédits

                          Termes offerts : printemps 2021, printemps 2020
                          Ce cours fournit une introduction rapide à une variété de méthodes quantitatives utilisées en biologie et à leurs fondements mathématiques. Bien qu'aucun sujet ne soit traité en profondeur, le cours donnera un aperçu de plusieurs sujets différents couramment rencontrés dans la recherche biologique moderne, notamment les équations différentielles et les systèmes d'équations différentielles, une revue des concepts de base de l'algèbre linéaire, une introduction à la théorie des probabilités, Markov les chaînes, le maximum de vraisemblance et l'estimation bayésienne, les mesures de confiance statistique, les tests d'hypothèses et le choix de modèles, la permutation et la simulation, et plusieurs sujets en statistiques et en apprentissage automatique, notamment les analyses de régression, le regroupement et les analyses en composantes principales.
                          Introduction aux méthodes quantitatives en biologie : En savoir plus [+]

                          Objectifs et résultats

                          Résultats d'apprentissage des élèves : Capacité de calculer les moyennes et les variances d'un échantillon et de les relier aux attentes et aux variances d'une variable aléatoire.
                          Capacité à calculer les probabilités d'événements discrets à l'aide de techniques de comptage simples, addition de probabilités d'événements mutuellement exclusifs, multiplication des probabilités d'événements indépendants, définition de la probabilité conditionnelle, de la loi de la probabilité totale et de la formule de Bayes, et familiarité avec l'utilisation de de tels calculs pour comprendre les relations biologiques.
                          Capacité à effectuer diverses procédures de visualisation de données dans R.
                          Capacité à classer des états dans des chaînes de Markov à temps discret et à calculer des probabilités de transition et des distributions stationnaires pour des chaînes de Markov à temps discret et à espace d'état fini et une compréhension de la modélisation des processus évolutifs en tant que chaînes de Markov.
                          Possibilité de définir des fonctions de vraisemblance pour des exemples simples basés sur des variables aléatoires standard.
                          Capacité à mettre en œuvre des modèles statistiques simples dans R et à utiliser des procédures de permutation simples pour quantifier l'incertitude.
                          Capacité à mettre en œuvre des modèles de régression standard et logistique avec plusieurs covariables dans R.
                          Capacité à manipuler des matrices en utilisant la multiplication et l'addition.
                          Capacité à modéliser des relations simples entre des variables biologiques à l'aide d'équations différentielles.
                          Capacité à travailler dans un environnement Unix et à manipuler des fichiers sous Unix.
                          Une compréhension de la théorie des probabilités de base, y compris certaines des variables aléatoires univariées standard, telles que la distribution binomiale, géométrique, exponentielle et normale, et comment ces variables peuvent être utilisées pour modéliser les systèmes biologiques.
                          Une compréhension des puissances des matrices et de l'inverse d'une matrice.
                          Une compréhension de l'échantillonnage et de la variance d'échantillonnage.
                          Une compréhension des principes utilisés pour l'estimation ponctuelle, les tests d'hypothèses et la formation d'intervalles de confiance et d'intervalles crédibles.
                          Familiarité avec l'ANOVA et capacité à la mettre en œuvre dans R.
                          Familiarité avec l'ACP, d'autres méthodes de clustering et leur implémentation dans R.
                          Familiarité avec les équations différentielles de base et leurs solutions.
                          Familiarité avec la covariance, la corrélation, les moindres carrés ordinaires et les interprétations des pentes et des interceptions d'une droite de régression.
                          Familiarité avec la programmation fonctionnelle en R et/ou Python et capacité à définir de nouvelles fonctions.
                          Familiarité avec une ou plusieurs méthodes utilisées dans l'apprentissage automatique/les statistiques telles que les modèles de Markov cachés, CART, les réseaux de neurones et/ou les modèles graphiques.
                          Familiarité avec python permettant aux étudiants de comprendre des scripts python simples.
                          Familiarité avec les modèles à effets aléatoires et capacité à les implémenter dans R.
                          Familiarité avec les hypothèses de régression et les méthodes d'investigation des hypothèses à l'aide de R.
                          Familiarité avec l'utilisation de matrices pour modéliser les transitions dans un système biologique avec des catégories discrètes.

                          Règles et exigences

                          Conditions préalables: Biologie 1A, Biologie 1B, un cours de statistique comme Data 8, Stat 2 ou Stat 20, et deux semestres de mathématiques de niveau collégial incluant des calculs comme Math 10A et Math 10B. Les étudiants de premier cycle engagés dans des recherches spécialisées ou d'autres recherches supervisées sont préférés. Une connaissance préalable de R n'est pas nécessaire

                          Restrictions de crédit : Une note déficiente en INTEGBI𧅸 peut être supprimée en prenant INTEGBI 201.

                          Heures et format

                          Automne et/ou printemps : 15 semaines - 3 heures de cours et 3 heures de laboratoire par semaine

                          Détails supplémentaires

                          Sujet/Niveau du cours : Biologie intégrative/Premier cycle

                          Note/état de l'examen final : Classement par lettre. Examen final obligatoire.


                          Utilisation efficace des plans de cours

                          Les plans de cours peuvent être un guide utile pour dispenser des cours engageants et stimulants qui aident les élèves à comprendre la matière et à s'intéresser à la matière. Un plan de cours bien pensé a également la capacité de servir de référence pour s'assurer qu'une conférence reste sur la bonne voie et dans un délai prédéfini.

                          L'utilisation efficace d'un modèle de plan de cours peut être un peu plus difficile, car il est probable que vous travaillerez avec une mise en forme effectuée par une autre personne qui peut penser différemment à la manière de préparer une leçon attrayante pour les élèves.

                          Cependant, l'utilisation d'un modèle de plan de cours présente de nombreux avantages, notamment :

                          Il n'y a aucune honte à gérer votre propre temps en utilisant un modèle de cours, et cela peut souvent vous aider à évaluer la fiabilité ou l'efficacité de différents modèles dans un scénario réel. Les plans de cours peuvent également limiter la quantité de tâches multiples que vous effectuerez tout en essayant d'enseigner aux étudiants, ce qui peut simplifier et espacer les opportunités d'apprentissage.

                          Des plans de cours clairs incluent également suffisamment de temps pour les questions, la réflexion et les opportunités d'encourager une réflexion approfondie des élèves afin d'améliorer l'apprentissage. Les devoirs peuvent ensuite être coordonnés pour être déterminés au lieu de devenir simplement un travail chargé qui ne renforce pas les éléments essentiels discutés en classe.


                          Bien que la théorie scientifique de la gestion fournisse des outils aux travailleurs pour améliorer leur rendement et leur efficacité, les employés ne faisaient qu'un travail subalterne et, par conséquent, la critique théorique de la théorie classique de la gestion faisait face à des critiques pour avoir développé une atmosphère de chaîne de montage. Pour cette raison, la théorie tombe en disgrâce par diverses entreprises mais est toujours considérée comme un outil précieux dans de nombreuses entreprises pour ses principes.

                          Un bon exemple où les techniques de la théorie de la gestion classique et scientifique peuvent s'appliquer est dans les usines où des tâches répétitives sont accomplies. L'importance de la théorie et des principes de gestion scientifique est,

                          • Les employés doivent être sélectionnés en fonction de leurs compétences et aptitudes liées à l'emploi.
                          • Les incitations et les salaires offerts aux employés devraient être basés sur leur encouragement et l'amélioration de leur rendement.
                          • Le leadership au sein de l'organisation doit être celui qui développe une méthode standard pour faire un certain travail avec l'aide de la théorie de la gestion scientifique.
                          • Il faut veiller à éliminer les interruptions lors de la planification des travaux.
                          • Méthodes de travail empiriques remplacées par d'autres méthodes basées sur l'étude scientifique des tâches.

                          Mineure en chimie

                          Les cours requis pour une mineure doivent être suivis pour une note alphabétique et tous les cours ci-dessous sont obligatoires :

                          Liste des cours
                          Unités
                          CHEM 33Structure et réactivité des molécules organiques5
                          CHEM 121Comprendre le monde naturel et non naturel par la chimie5
                          CHEM 123Composés Polyfonctionnels Organiques3
                          CHEM 124Laboratoire de Chimie Organique3
                          CHEM 131Principes et pratique de l'analyse instrumentale5
                          CHEM 151Chimie inorganique I4
                          CHEM 171Fondements de la chimie physique4
                          Unités totales29


                          NOTE FINALE

                          L'apprentissage par problèmes est vivant et florissant dans le cadre des écoles médicales et professionnelles qui ont donné naissance à la méthode (Samford University, PBL Initiative) et compte de nombreux partisans et praticiens dans la communauté éducative de la maternelle à la 12e année (Torp et Sage, 1998). Avec mes excuses aux nombreux instructeurs PBL dédiés dans ces contextes (et aux nombreux praticiens du monde entier), cet article a été axé sur la mise en œuvre de la PBL dans le cadre du premier cycle aux États-Unis, simplement parce que c'est le contexte dans lequel l'auteur correspondant est le plus familier. Nous espérons que les références et les ressources fournies pourront informer davantage le lecteur sur ces autres paramètres importants.


                          Voir la vidéo: Prokaryootti esitumainen solu (Janvier 2022).