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Les cristaux du vivant(La biominéralisation)
La biominéralisation désigne la production de minéraux par des organismes vivants
https://planet-terre.ens-lyon.fr/image-de-la-semaine/Img573-2017-06-12.xml
Le marbre de Guillestre (Alpes)…
…Un matériau de construction composé d’ammonites!
Les roches calcaires
Falaise d’Etretat, Normandie Paleo-récifs urgoniens, Alpes
Récifs des îles polynésiennes
Ca2+ + CO32-➔ CaCO3
Précipitation
(exemples issus du territoire français)
Test d’identification
(effervescence)
CaCO3 + 2 HCl
➔ CO2 + CaCl2 + H2O
Comment la vie peut être à l’origine de roches?
Roches calcaires bioconstruites
Algues planctoniques
microscopiques en Calcite
Falaise d’Etretat,
Normandie
Craie
Les coccolithes sont maintenus entre eux par un ciment calcaire, qui lie les coquilles (tests) entre elles
Maille Cristal Roche
TempératurePressionTemps (Diagenèse)
Po
lym
orp
hes
Macles, clivagesBiologie + diagenèse
(cimentation)
Une même formule chimique pour une même organisation de la matière? Ca2+ + CO3
2-➔ CaCO3
L’organisation de la matière solide : de la maille à la roche
Rhomboédrique
pour la Calcite
Orthorhombique
pour l’Aragonite
Minéral
Roches calcaires bioconstruites
Nautilus Velazquez Castillo et al., 2006
Activité 1 : A partir des photographies enMicroscopie Electronique à Balayage(MEB) et de vos connaissances,déterminez la nature et les propriétéscristallographiques du matériaucomposant la coquille de Nautile et lescoraux.En quoi l’organisation des cristauxreflète-t-elle le mode de vie de cesorganismes?
Nacre au MEB
https://www.luckysci.com/2014/05/geology-of-hawaiian-coral-reefs/
Echelle: B, 10 μm; C & D, 1 μm. From Cohen & Holcomb, 2009
Roches calcaires bioconstruites Coraux (Porites) d’Hawaï, Pacifique
Activité 1 : A partir desphotographies enMicroscopie Electronique àBalayage (MEB) et de vosconnaissances, déterminezla nature et les propriétéscristallographiques dumatériau composant lacoquille de Nautile et lescoraux.En quoi l’organisation descristaux reflète-t-elle lemode de vie de cesorganismes?
Roches calcaires bioconstruites
Nautilus
Coquille en AragoniteOrganisation en colonne pour
éviter la fracturation
https://www.luckysci.com/2014/05/geology-of-hawaiian-coral-reefs/
Aragonite précipitée par les coraux: granulaire la nuit, en aiguille le jour…en lien avec la croissance des coraux (symbiose avec des algues)Echelle: B, 10 μm; C & D, 1 μm.
From Cohen & Holcomb, 2009
Roches calcaires bioconstruites
Coraux (Porites) d’Hawaï, Pacifique
Manuel Hachette 2019
Roches calcaires bioconstruites
Roches siliceuses bioconstruites
Les diatomées, composées de silice SiO2
Amorphe chez les diatomées
Roches siliceuses bioconstruites
Activité 2 : A partir des documents suivants, expliquez comment se forme la coquille siliceuse des diatomées
Microscopie électronique de la membrane de la diatomée T. pseudonana
Cytosquelette
Silice
Protéine formant les pores
Schéma de la membrane de la diatomée T. pseudonana
Microscopie électronique de la membrane de T. pseudonana
Roches siliceuses bioconstruites
Activité 2 : A partir des documents suivants, expliquez comment se forme la coquille siliceuse des diatomées
Microscopie électronique de la membrane de la diatomée T. pseudonanaPrésence de pores et d’arêtes, formant la charpente du test
Cytosquelette
Silice
Protéine formant les pores
Schéma de la membrane de la diatomée T. pseudonanaLa silice se forme au cœur de la bicouchephospholipidiqueLes pores correspondent à des protéinestransmembranaires qui permettent à la membrane de sefixer au cytosquelette, mais aussi de favoriser laprécipitation de la Silice.Les pores permettent aussi les échanges de matière avecle milieu extérieur
Microscopie électronique de la membraneLes protéines transmembranaires forment des pores
Le squelette humain, un édifice minéral dynamique
La structure de l’os
Activité 3 : l’os humain, un édifice minéral dynamique
A partir des documents suivants, proposez des hypothèses sur les rôles joués par les ostéoblastes et ostéoclastes, cellules spécialisées des os
Activité 3 : l’os humain, un édifice minéral dynamique
Sur le schéma suivant, positionnez les ostéoblastes et ostéoclastes sur la flèche de flux de matière qui correspond à leur activité.En plus de son rôle dans le soutien du corps et la locomotion, quel est l’équilibre biochimique (homéostasie) régulé par la dynamique de l’os?
Activité 3 : l’os humain, un édifice minéral dynamique
A partir des documents suivants, proposez des hypothèses sur les rôles joués par les ostéoblastes et ostéoclastes, cellules spécialisées des os
Ostéoblaste: croissance de l’os, piégeage de Ca2+
Ostéoclaste : résorption de l’os, libération de Ca2+
Activité 3 : l’os humain, un édifice minéral dynamique
Sur le schéma suivant, positionnez les ostéoblastes et ostéoclastes sur la flèche de flux de matière qui correspond à leur activité.En plus de son rôle dans le soutien du corps et la locomotion, quel est l’équilibre biochimique (homéostasie) régulé par la dynamique de l’os?
Ostéoblaste: croissance de l’os, piégeage de Ca2+
Ostéoclaste :résorption de l’os,
libération de Ca2+
Activité 4 : Rédigez une synthèse sur les différents rôles joués par les minéraux dans le vivant
• Certains êtres vivants possèdent desstructures cristallines qui jouent desrôles variés : les cristaux confèrentdes propriétés mécaniques auxcoquilles ou au squelette,permettant d’assurer des fonctionsde protections, de soutien ou delocomotion. La présence deminéraux stockés dans les squelettesou coquilles permet aussi de régulerl’homéostasie pour certainscomposés, comme les ions calcium.
• Chez certains végétaux, desminéraux peuvent jouer un rôletoxique pour les organismesconsommateurs (raphides )
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