Processus biologiques

Signification des processus biologiques

Chaque organisme peut réguler ses processus biologiques, tels que la croissance, la nutrition et la respiration. En biologie, la méthode d'absorption des nutriments nécessaires à partir de la nourriture s'appelle l'assimilation. Nous "assimilons" nos aliments par des moyens physiques (mastication) ou chimiques (protéines telles que les enzymes et les acides gastriques).

Lesautotrophes, comme les plantes, "assimilent" leurs nutriments par photosynthèse ou par d'autres ressources inorganiques. La photosynthèse est un processus biologique par lequel les plantes utilisent l'énergie lumineuse pour transformer le dioxyde de carbone et l'eau en glucose. Le glucose est un sucre simple ou un hydrate de carbone que les consommateurs ou les hétérotrophes peuvent utiliser pour obtenir de l'énergie chimique.

Leshétérotrophes, comme nous les humains, "assimilent" leurs nutriments par le biais de la respiration cellulaire. La respiration cellulaire est le processus par lequel le glucose est converti en ATP. L'ATP, ou phosphate d'adénosine, est un composé organique qui donne aux cellules une forme d'énergie utilisable.

Lescomposés organiques sont des composés chimiques constitués de carbones liés à des éléments tels que l'hydrogène, l'oxygène et l'azote. Le carbone est essentiel à la vie parce qu'il peut rapidement former des liaisons avec de nombreux autres éléments, ce qui lui permet d'être l'élément constitutif des macromolécules.

Lesmacromolécules sont des molécules géantes qui se forment lorsque des molécules plus petites se lient entre elles.

Processus biologiques - Exemples

Il existe de nombreux exemples de processus biologiques tout autour de nous. Beaucoup de ces processus se produisent à l'intérieur et à l'extérieur de ton corps. L'homéostasie, l'organisation, le métabolisme, la réponse aux stimuli, la reproduction et l'interaction entre les organismes sont autant d'exemples de processus biologiques. Examinons deux processus qui te sont peut-être déjà familiers.

L'homéostasie est la façon dont notre corps régule l'environnement interne pour maintenir un état constant. Cela dépend d'une boucle de rétroaction négative qui déclenche une réponse lorsque notre environnement interne subit trop de changements. Un exemple concret de cette régulation est la transpiration. Lorsque la température centrale de notre corps augmente trop, un signal est envoyé à tes glandes sudoripares pour qu'elles s'activent. Lorsque la sueur s'évapore, notre peau et le sang qui y circule sont refroidis et font baisser la température du corps.

Un autre exemple d'homéostasie serait le maintien par notre corps du taux de glucose dans le sang. L'insuline et le glucagon sont les contrôleurs de notre taux de glucose sanguin. Après avoir mangé, notre corps produit de l'insuline qui fait baisser le taux de glucose dans le sang. Lorsque nous n'avons pas mangé depuis un certain temps, notre corps produit du glucagon, qui augmente le taux de glucose dans le sang. Le diabète est une maladie qui survient lorsque cette boucle de rétroaction est rompue sous la forme d'une mauvaise sécrétion d'insuline, ce qui provoque un pic de la glycémie.

Le dernier exemple que nous aborderons est celui de la reproduction. Tous les organismes vivants de cette planète résultent du processus de reproduction, qu'il s'agisse de reproduction sexuée ou asexuée. On parle de reproduction asexuée lorsqu'un organisme fabrique un clone ou une version très similaire de lui-même sans reproduction sexuelle avec un autre organisme. La reproduction sexuée a lieu lorsque deux organismes compatibles s'unissent et créent un zygote fécondé. Ce zygote est la progéniture des parents et porte le matériel génétique des deux organismes parents.

Processus biologiques microbiens

Les processus biologiques microbiens sont des processus dont les microbes ont besoin pour survivre ou rester en vie. Les bactéries aérobies ont besoin d'oxygène pour survivre, alors que les bactéries anaérobies qui n'en ont pas besoin. Il existe également des bactéries anaérobies facultatives qui préféreraient idéalement se développer en présence d'oxygène mais qui n'en ont pas besoin pour survivre.

Les bactéries peuvent également être regroupées en fonction de la façon dont elles obtiennent les nutriments :

Leshétérotrophes sont des consommateurs qui reçoivent de l'énergie en décomposant des composés organiques complexes. Les bactéries hétérotrophes comprennent par exemple les décomposeurs et les bactéries qui dépendent de la respiration aérobie ou anaérobie et de la fermentation.

Lesdécomposeurs, ou détritivores, sont des organismes, tels que les champignons et les bactéries, qui décomposent les organismes morts.

Lesautotrophes sont des producteurs qui tirent leur énergie ou leurs nutriments de sources inorganiques. Des exemples d'autotrophes sont les photoautotrophes, qui tirent leurs nutriments de l'énergie lumineuse, et les chimioautotrophes, , qui tirent leurs nutriments de l'oxydation de composés inorganiques.

Nous aborderons les photoautotrophes plus en détail dans la section intitulée "processus biologiques dans les plantes". En ce qui concerne les chimioautotrophes, certains des exemples les plus importants sont les bactéries fixatrices d'azote, qui sont des bactéries impliquées dans le cycle de l'azote.

L'azote est essentiel pour les organismes vivants, car il fait partie de la structure des protéines et des acides nucléiques, tels que l'ADN. L'ADN, ou acide désoxyribonucléique, est le matériel génétique des organismes vivants. L'azote est également essentiel car il est considéré comme un nutriment limitant.

Les nutrimentslimitants sont des nutriments nécessaires à la croissance et au développement des organismes vivants qui sont en faible quantité dans l'environnement. Cela signifie que le manque de ces nutriments limitants, comme l'azote, peut empêcher ou limiter la poursuite de la croissance dans les écosystèmes.

Les bactéries jouent un rôle crucial dans le cycle de l'azote car, même si d'autres organismes vivants en ont besoin, elles ne peuvent pas convertir l'azote gazeux, ou \((N_2\)), en une forme qui nous est utile.

Les étapes du cycle de l'azote sont illustrées dans la figure 1 :

1. Fixation de l'azote : l'azote gazeux ou l'azote atmosphérique \((N_2\)) est transformé en ammoniac \((NH_3)\) par des bactéries fixatrices d'azote telles que Rhizobium. L'ammoniac est une forme d'azote utilisable qui est fixée dans le sol ou les milieux aquatiques en général.

2. Nitrification : Au cours de la nitrification, l'ammoniac est transformé en nitrite \((NO_{2}^-\)) puis en nitrate \((NO_{3}^-\)) par des bactéries du sol telles que Nitrosomonas. En effet, l'ammoniac est toxique pour les plantes et les autres organismes.

3. L'assimilation : Au cours de l'assimilation, les plantes, les champignons et certaines bactéries assimilent ou absorbent principalement le nitrate \((NO_{3}^-\)) du sol. Ils peuvent aussi parfois absorber de l'ammonium ((NH_{4}^+)\). Les animaux absorbent de l'azote en consommant des organismes tels que des plantes, ce qui fait d'eux des hétérotrophes.

4. Ammonification: L'ammonification est le processus par lequel les décomposeurs décomposent les organismes morts tels que les plantes et les animaux. Ce processus produit de l'ammonium ((NH_{4}^+)\) et de l'ammoniac ((NH_3)\).

5. Dénitrification : Au cours de la dénitrification, les nitrates et les nitrites sont généralement transformés en azote gazeux ou \((N_2\)). Cela permet à l'azote de retourner dans l'atmosphère. Le processus d'acquisition de l'azote est donc un cycle.

Figure 1 : Illustration du cycle de l'azote. Wikimedia, EPA.

Processus biologiques - Le cycle du carbone

Le cycle de l'azote n'est pas le seul cycle important nécessaire à notre survie. Un autre cycle biologique vital est le cycle du carbone.

Le cycle du carbone est essentiel car il contrôle la température de la terre, constitue des macromolécules vitales telles que les hydrates de carbone et implique des processus biologiques cruciaux, tels que la photosynthèse et la respiration cellulaire.

Le cycle du carbone peut contrôler la température de la terre grâce aux gaz à effet de serre.

Le dioxyde de carbone ((CO_2)\) est un gaz à effet de serre important, et la combustion du carbone le produit. Sans les gaz à effet de serre, notre terre manquerait de chaleur et serait gelée.

Les étapes du cycle du carbone sont les suivantes :

1. Les plantes absorbent le carbone présent dans l'atmosphère par le biais de la photosynthèse. Nous parlerons de la photosynthèse dans la section suivante.

2. Les animaux consomment les plantes, ce qui fait passer le carbone des plantes aux animaux.

3. Lorsque les plantes et les animaux meurent, ils se décomposent, ce qui permet au carbone de retourner dans l'atmosphère. Les organismes vivants peuvent également libérer du carbone dans l'atmosphère grâce à la respiration cellulaire.

4. Le carbone qui n'est pas libéré dans l'atmosphère se transforme en combustibles fossiles. C'est pourquoi le carbone est libéré dans l'atmosphère lorsque les combustibles fossiles sont brûlés. La combustion excessive de combustibles fossiles pour produire de l'énergie a entraîné le réchauffement de la planète.

5. L'océan absorbe le carbone de l'atmosphère, agissant comme un puits de carbone. Le carbone se dissout alors dans l'eau.

6. Le carbone peut également être libéré dans l'océan par l'altération des roches. Le carbone est généralement éliminé de l'eau de mer lorsque le calcaire se dépose au fond de l'océan. Le calcaire provient des coquilles et des os des animaux marins. Ce carbone peut être libéré dans l'atmosphère généralement lorsque le calcaire fond.

La figure 2 montre le fonctionnement du cycle du carbone et la quantité de carbone échangée. Le flux de carbone ou les quantités de carbone échangées sont généralement mesurés en gigatonnes par an ou GtC/an.

Figure 2 : Illustration du cycle du carbone. Wikimedia, NASA.

Les processus biologiques des plantes

Les plantes ont leur propre ensemble de processus biologiques et certains d'entre eux sont également partagés avec nous. Certains des principaux processus sont la croissance et le développement, la photosynthèse, la respiration et la transpiration.

La photosynthèse est un processus crucial, car elle libère de l'oxygène comme sous-produit. Environ 50 à 80 % de l'oxygène que nous respirons dans le monde provient du phytoplancton océanique et des plantes marines. Les plantes terrestres produisent également de l'oxygène ; par exemple, les forêts tropicales humides produisent environ 28 % de l'oxygène mondial.

Les plantes vertes qui ne se trouvent pas dans l'eau sont appelées plantes terrestres ou embryophytes. Ce sont les plantes terrestres et celles auxquelles nous pensons lorsque nous évoquons les plantes. Les angiospermes, ou plantes à fleurs, sont les plantes terrestres les plus courantes. Elles se composent de plantes comme les roses, les orchidées, les marguerites, etc.

Les plantes marines et le phytoplancton sont répartis sur une plus grande surface que les plantes terrestres, tout simplement parce que l'océan couvre environ 70 % de notre surface sur terre par rapport à la terre.

Les plantes sont essentielles car elles fournissent de l'énergie et de l'oxygène aux consommateurs que nous sommes. Cela signifie que leur survie est essentielle pour nous. Pour que les plantes s'épanouissent, elles doivent pouvoir croître et se développer.

Le processus général de croissance et de développement des plantes est l'embryogenèse, la germination des graines, le stade végétatif, le stade reproductif et les stades de maturation.

Toutes les graines contiennent des embryons situés à l'intérieur, et une enveloppe dure appelée tégument les protège.

Lagermination des graines concerne la pousse des graines et se produit lorsque les conditions de lumière, de chaleur et d'eau sont favorables.

• Le stade végét atif implique la croissance des tiges, des feuilles et des racines. Pendant le stade végétatif, les plantes subissent également la photosynthèse pour obtenir des ressources afin d'être prêtes pour l'étape suivante.

• Le stade reproductif se produit lorsque la plante arrive à maturité et est prête à produire des fleurs et des fruits.

• Le stade de la floraison est celui où les plantes sont généralement pollinisées.

• Lemûrissement est l'étape au cours de laquelle les légumes ou les fruits grandissent ou mûrissent. Ils produisent ces fruits, afin que les animaux puissent les manger et distribuer ses graines pour que le cycle puisse recommencer.

• Latranspiration est le processus par lequel l'eau traverse une plante et s'évapore des tiges, des fleurs et des feuilles.