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Quels éléments sont une base possible pour la vie?


On m'a dit que la vie sur terre est basée sur le carbone, puis je me suis intéressé à une chose : quelles sont les bases possibles de la vie et dans quelles circonstances la vie basée sur d'autres éléments pourrait-elle exister ?

Si l'existence d'une vie à base de silicium est possible et si elle l'est, sous quelle température, pression, etc. ?


C'est une question intéressante, particulièrement considérée dans le contexte où Cairns-Smith (1985) a même suggéré que les argiles (silicates en solution) pourraient avoir subi une sorte de sélection précoce agissant sur elles en raison de leur chimie de surface.

Cependant, il existe un certain nombre de problèmes majeurs avec le silicium. Certains sont chimiques et certains sont de nature astrophysique. Par exemple:

  • Le silicium a une électronégativité inférieure à celle du carbone et une longueur de liaison plus longue. Silicium pouvez polymériser, mais de nombreuses conformations (comme les anneaux) sont très réactives ou instables.
  • Le silicium manque de chiralité. Étant donné que les réactions biochimiques sont très spécifiques, cela peut présenter un problème fondamental pour les biochimies extraterrestres.
  • Nous ne voyons pas de macromolécules de silicium dans la nature. De grosses molécules de carbone sont observées dans l'espace, telles que des cycles d'hydrocarbures aromatiques polycycliques. La plus grosse molécule de silicium vue dans l'espace est une chaîne de SiC_3 (et peut-être de SiC_4).
  • En réagissant avec l'oxygène (ce qu'il fait facilement), le silicium aime former des solides comme le sable.
  • Le silicium est beaucoup moins répandu que le carbone dans l'univers. L'abondance solaire du silicium est 1/10 de celle du carbone, et les rendements en supernova suggèrent que l'abondance du silicium peut être aussi faible que 1/100 de celle du carbone pendant la nucléosynthèse dans les étoiles de masse faible/intermédiaire.

Pour former des molécules de silicium complexes, nous aurions probablement besoin de le maintenir dans un environnement sans oxygène et de le maintenir d'une manière ou d'une autre en solution. Une possibilité serait de le maintenir à haute pression et température comme à l'intérieur des planètes (pensez à la théorie de la biosphère chaude et profonde), mais cela présente une autre multitude de problèmes pour les biochimies imaginables et est très spéculatif.

Apponi, A.J., McCarthy, M.C., Gottlieb, C.A. et Thaddeus, P. 1999, Journal of Chemical Physics, 111, 3911

Cairns-Smith, A. G. (1985) Sept indices sur l'origine de la vie Cambridge University Press, New York, ISBN 0-521-27522-9.

Woosley, S.E., & Weaver, T.A. 1995, Supplément du Journal d'Astrophysique, 101, 181


Définitions

Lorsque les gens pensent aux organismes vivants, ils pensent généralement aux organismes qui peuvent être vus dans la vie quotidienne, tels que les plantes et les animaux, mais de nombreux organismes vivants ne sont pas détectés par l'œil humain. Les humains, avec des milliards de cellules, ont plus en commun avec de minuscules bactéries unicellulaires que vous ne le pensez. Les scientifiques utilisent un ensemble de caractéristiques ou d'attributs communs pour définir la vie. Les attributs énumérés ci-dessous sont communs à toute vie telle que nous la connaissons. Tous les organismes vivants :

Grandir
Reproduire
Sont composés de produits chimiques
Répondre à son environnement
Organisation d'exposition à plusieurs niveaux

Les premières cellules sont apparues sur Terre il y a environ 3,5 milliards d'années. Bien que les biologistes se disputent encore sur la manière exacte dont cela s'est produit, il n'y a aucun différend sur les trois exigences fondamentales de la vie sur Terre. Toute vie exige :

eau liquide
produits chimiques essentiels
une source d'énergie

La vie a récemment été trouvée à 600 pieds sous la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental. Lorsque l'eau gèle, elle se dilate, ce qui la rend moins dense que l'eau liquide. C'est pourquoi la glace flotte sur l'eau. La créature de 3 pouces de long ressemblant à une crevette prouve que la vie peut exister dans un froid extrême si de l'eau liquide est présente.

Les vers tubicoles géants vivent dans des cheminées hydrothermales dans l'océan où les volcans dégagent une chaleur extrême et des gaz dangereux. Ces formes de vie uniques tirent leur énergie de produits chimiques qui seraient toxiques pour la plupart des autres organismes. De telles créatures peuvent nous aider dans la recherche de la vie sur d'autres planètes.


Spéculation précoce

En 1891, l'astrophysicien allemand Julius Scheiner devint peut-être la première personne à spéculer sur l'adéquation du silicium comme base pour la vie. Cette idée a été reprise par le chimiste britannique James Emerson Reynolds (1844–82111920) qui, en 1893, dans son discours d'ouverture à la British Association for the Advancement of Science, 1 a souligné que la stabilité thermique des composés du silicium pourrait permettre à la vie de existent à des températures très élevées (voir thermophiles). Dans un article de 1894 2 s'inspirant des idées de Reynolds et aussi de celles de Robert Ball 3 , H. G. Wells écrit :

On est surpris vers des imaginations fantastiques par une telle suggestion : des visions d'organismes silicium-aluminium – pourquoi pas des hommes silicium-aluminium à la fois ? – errant dans une atmosphère de soufre gazeux, disons, au bord d'une mer de fer liquide à quelques milliers de degrés au-dessus de la température d'un haut fourneau.

Trente ans plus tard, J. B. S. Haldane a suggéré que la vie pourrait être trouvée au plus profond d'une planète à base de silicates partiellement fondus, l'oxydation du fer lui fournissant peut-être de l'énergie.


L'importance du carbone

Un composé trouvé principalement dans les êtres vivants est connu comme un composé organique. Les composés organiques constituent les cellules et autres structures des organismes et exécutent les processus vitaux. Le carbone est l'élément principal des composés organiques, donc le carbone est essentiel à la vie sur Terre. Sans carbone, la vie telle que nous la connaissons ne pourrait pas exister.

Composés

UNE composé est une substance constituée de deux éléments ou plus. Un composé a une composition unique qui est toujours la même. La plus petite particule d'un composé s'appelle une molécule. Prenons l'eau comme exemple. Une molécule d'eau contient toujours un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène. La composition de l'eau est exprimée par la formule chimique H2O. Un modèle d'une molécule d'eau est montré dans Chiffre au dessous de. L'eau n'est pas un composé organique.

Une molécule d'eau a toujours cette composition, un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène.

Qu'est-ce qui fait que les atomes d'une molécule d'eau se "collent" ensemble ? La réponse est les liaisons chimiques. UNE liaison chimique est une force qui maintient les molécules ensemble. Des liaisons chimiques se forment lorsque des substances réagissent entre elles. UNE réaction chimique est un processus qui transforme certaines substances chimiques en d'autres. Une réaction chimique est nécessaire pour former un composé. Une autre réaction chimique est nécessaire pour séparer les substances d'un composé.

Carbone

Pourquoi le carbone est-il si essentiel à la vie ? La raison en est la capacité du carbone à former des liaisons stables avec de nombreux éléments, y compris lui-même. Cette propriété permet au carbone de former une grande variété de molécules très grandes et complexes. En fait, il y a près de 10 millions de composés à base de carbone dans les êtres vivants ! Cependant, les millions de composés organiques peuvent être regroupés en seulement quatre types principaux : les glucides, lipides, protéines, et acides nucléiques. Vous pouvez comparer les quatre types dans Table au dessous de. Chaque type est également décrit ci-dessous.

Type de composé Exemples Éléments Les fonctions Monomère
Les glucides sucres, amidons carbone, hydrogène, oxygène fournit de l'énergie aux cellules, stocke l'énergie, forme des structures corporelles monosaccharide
Lipides graisses, huiles carbone, hydrogène, oxygène emmagasine de l'énergie, forme des membranes cellulaires, véhicule des messages
Protéines enzymes, anticorps carbone, hydrogène, oxygène, azote, soufre aide les cellules à garder leur forme, maquille les muscles, accélère les réactions chimiques, véhicule des messages et des matériaux acide aminé
Acides nucléiques ADN, ARN carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore contient des instructions pour les protéines, transmet les instructions des parents à la progéniture, aide à fabriquer des protéines nucléotide

Les glucides, les protéines et les acides nucléiques sont de grosses molécules (macromolécules) construites à partir de molécules plus petites (monomères) par des réactions de déshydratation. Dans une réaction de déshydratation, l'eau est éliminée lorsque deux monomères sont réunis.


Pourquoi l'eau est-elle si essentielle à la vie ?

L'eau. On le trouve partout sur Terre, des calottes glaciaires polaires aux geysers fumants. Et partout où l'eau coule sur cette planète, vous pouvez être sûr de trouver la vie.

"Quand nous trouvons de l'eau ici sur Terre - que ce soit des lacs recouverts de glace, que ce soit des sources hydrothermales en eaux profondes, que ce soit des déserts arides - s'il y a de l'eau, nous avons trouvé des microbes qui ont trouvé un moyen de faire un vivant là-bas », a déclaré Brian Glazer, océanographe à l'Université d'Hawaï à Manoa, qui a étudié l'astrobiologie.

C'est pourquoi la devise de la NASA dans la chasse à la vie extraterrestre est « Suivez l'eau ».

Hier (28 septembre), les scientifiques de la NASA ont annoncé qu'ils l'avaient trouvé sur Mars : des traînées sombres que les scientifiques ont repérées de façon saisonnière depuis plus d'une décennie sur les images de la planète rouge sont la preuve de l'écoulement de l'eau, selon de nouvelles recherches. Bien que les flux saumâtres soient peut-être trop pleins de sels à base de chlore pour soutenir la vie, ils augmentent les chances que Mars puisse avoir la vie en ce moment, ont déclaré les chercheurs. [En photos : l'eau coule-t-elle sur Mars ?]

Mais pourquoi l'eau est-elle une molécule si cruciale pour la vie ? Et pourrait-il y avoir d'autres ingrédients qui fournissent également la recette parfaite pour la vie sur d'autres planètes ?

Il s'avère que plusieurs propriétés chimiques de l'eau la rendent indispensable aux êtres vivants. Non seulement l'eau peut dissoudre presque tout, mais c'est aussi l'un des rares matériaux qui peuvent exister sous forme solide, liquide et gazeuse dans une plage de températures relativement étroite.

La vie qui coule

Au fond, toute vie sur Terre utilise une membrane qui sépare l'organisme de son environnement. Pour rester en vie, l'organisme absorbe des matériaux importants pour produire de l'énergie, tout en excluant les substances toxiques telles que les déchets.

À cet égard, l'eau est essentielle simplement parce que c'est un liquide à des températures semblables à celles de la Terre. Parce qu'elle s'écoule, l'eau fournit un moyen efficace de transférer des substances d'une cellule à l'environnement de la cellule. En revanche, tirer de l'énergie d'un solide est une perspective beaucoup plus difficile (bien qu'il existe des microbes qui mangent la roche), a déclaré Glazer.

Mais l'autre partie de l'équation - que l'eau peut transporter des choses dans et hors de la cellule - a à voir avec la configuration chimique unique de l'eau.

L'humble molécule d'eau est composée de deux atomes d'hydrogène liés à un atome d'oxygène.

"La façon dont ils sont liés ensemble fait de l'eau ce merveilleux solvant universel", ce qui signifie que presque toutes les substances peuvent se dissoudre dans l'eau, a déclaré Glazer à Live Science.

C'est parce que la molécule a une polarité, ce qui signifie que les atomes d'hydrogène ont tendance à se regrouper d'un côté de la molécule, créant une région positive, tandis que l'extrémité oxygène a une charge négative. L'extrémité positive de l'hydrogène a tendance à attirer les ions négatifs (ou les atomes avec un électron supplémentaire dans la couche externe), tandis que la région négative attire les ions positifs (dont l'un de leurs électrons a été retiré).

L'eau, avec ses propriétés de dissolution étonnantes, est le milieu parfait pour transmettre des substances, telles que les phosphates ou les ions calcium, dans et hors d'une cellule.

Phases d'eau

Une autre caractéristique de l'eau est qu'elle peut agir comme un solide, un liquide et un gaz dans la plage de températures qui se produit sur Terre. D'autres molécules qui ont été identifiées comme de bons candidats pour soutenir la vie ont tendance à être liquides à des températures ou des pressions qui seraient inhospitalières pour la plupart des formes de vie connues, a déclaré Glazer. [5 mythes et idées fausses sur Mars]

"L'eau est vraiment à cet endroit idéal", a déclaré Glazer.

Le fait que l'eau puisse être dans les trois phases dans une gamme de pressions relativement étroite crée de nombreuses opportunités pour que la vie s'épanouisse, a-t-il ajouté.

"Les trois [états de l'eau] disponibles sur notre planète créent cette variété vraiment intéressante d'habitats et de microclimats", a déclaré Glazer.

Par exemple, la glace gelée peut être trouvée dans les glaciers qui sillonnent les montagnes, tandis que la vapeur d'eau aide à réchauffer l'atmosphère, a déclaré Glazer.

Berceau de la vie aquatique

L'eau peut être plus qu'un fluide pour aider à faciliter les processus essentiels de la vie - elle peut aussi avoir été le berceau protecteur qui a transporté les éléments constitutifs de la vie sur Terre, a déclaré Ralf Kaiser, un chimiste expérimental physique à l'Université d'Hawaï à Manoa, qui a expérience de recherche en astrochimie.

Une théorie sur l'émergence de la vie sur Terre, appelée panspermie, postule que des comètes glacées se sont écrasées sur Terre, portant de minuscules molécules organiques qui ont formé les précurseurs de la vie. Mais voyager dans l'espace est un voyage difficile, avec des niveaux de rayonnement punitifs qui dégraderaient normalement ces molécules délicates, a déclaré Kaiser.

Cependant, sous sa forme solide, l'eau aurait pu fournir un moyen de protéger ces molécules des radiations, a spéculé Kasier.

"Une possibilité est que, parce que les blocs de construction sont gelés dans l'eau, il a ce manteau protecteur autour de lui qui pourrait être livré", a déclaré Kaiser à Live Science.

Accepter quelques substituts

Bien sûr, alors que l'eau est cruciale pour la vie sur notre planète natale, il pourrait y avoir des formes de vie qui ne se conforment pas au livre de jeu des Terriens.

Les scientifiques étudient également d'autres liquides qui pourraient jouer un rôle similaire en tant que solvant universel et milieu de transport. Certains des principaux candidats sont l'ammoniac et le méthane, a déclaré Chris McKay, astrobiologiste au NASA Ames Research Center à Moffett Field, en Californie. L'ammoniac, comme l'eau, est une molécule polaire relativement abondante dans l'univers, mais les scientifiques n'ont trouvé aucun gros corps d'ammoniac dans le système solaire, a déclaré McKay.

Le méthane n'est pas polaire, mais il peut dissoudre de nombreuses autres substances. Contrairement à l'eau, cependant, le méthane ne devient liquide qu'à des températures très froides - à une température glaciale de moins 296 degrés Fahrenheit (moins 182 degrés Celsius).

"Nous savons qu'il y a de grands lacs de méthane et d'éthane liquides sur Titan", a déclaré McKay à Live Science dans un e-mail, l'une des lunes de Saturne. « Ainsi, la question de savoir si la vie peut utiliser du méthane/éthane liquide suscite un vif intérêt. »



Le Grand Prismatic Spring, Parc National de Yellowstone

La vie telle que nous la connaissons nécessite des éléments biogéniques, une source d'énergie, de l'eau liquide et un environnement convenable et raisonnablement stable pour que l'évolution ait lieu. Même les bactéries extrêmophiles, qui vivent et sont adaptées à diverses températures, pressions et conditions chimiques, ont besoin d'ingrédients organiques, d'énergie et d'eau. L'astronome Carl Sagan a suggéré que c'est du « chauvinisme du carbone » d'affirmer que la vie basée sur le carbone est la seule forme possible que la vie puisse prendre. Néanmoins, la recherche de la vie au-delà de la Terre se concentre principalement sur la recherche d'endroits avec des conditions similaires à celles de notre planète natale et d'organismes avec des biologies similaires à la nôtre.


Est-il même possible de vivre une vie de célibataire ?

Pour les puristes, le célibat - dérivé du latin pour célibataire - signifie un état permanent d'être sans sexe.

L'abstinence peut être temporaire. Et il est possible d'être abstinent dans une relation. Le "vrai" célibat signifie une vie sans les deux sexes et sans conjoint ou partenaire. Bien sûr, nombreux sont ceux qui en donnent une définition plus large - indiquant simplement une sorte d'engagement à être sans sexe.

Le sujet est de nouveau à la une des journaux après que le cardinal Keith Oɻrien a admis que sa "conduite sexuelle" était tombée en dessous des normes attendues de lui au milieu d'allégations de "comportement inapproprié".

En tant que prêtre catholique, il devait s'abstenir de toute activité sexuelle et se consacrer à Dieu et aux fidèles de l'Église. Les moines bouddhistes ont des attentes similaires. Dans les deux religions, la masturbation est considérée comme une violation du célibat.

Pour les personnes non religieuses, l'institution peut être difficile à comprendre.

Les prêtres catholiques sont tous des hommes et bien qu'il y ait des femmes célibataires - généralement des nonnes - une grande partie du débat a tendance à se concentrer sur le célibat masculin.

Pris dans sa définition la plus stricte, il y a un point d'interrogation quant à savoir si le célibat est possible.

Les hommes sont poussés par la testostérone à vouloir des relations sexuelles, explique John Wass, professeur d'endocrinologie à l'Université d'Oxford. Les femmes sont poussées à un degré moindre par un mélange de testostérone et d'œstrogène, explique-t-il. "Je considère le célibat comme un état totalement anormal."

Environ 80 à 90 % des hommes se masturbent et il est probable que les prêtres le fassent aussi, dit-il.

Il existe des données suggérant que les hommes qui éjaculent plus sont moins sujets au cancer de la prostate, dit-il. "On pourrait dire qu'il n'est pas si sain d'être célibataire."

Beaucoup de gens ne peuvent tout simplement pas imaginer, sur une base purement physique, passer toute leur vie sans sexe d'aucune sorte.

Jimmy Oɻrien, qui a quitté la prêtrise pour fonder une famille, se souvient à quel point cela pouvait être difficile pour les jeunes hommes. "Vous devez combattre les pulsions. Pour beaucoup de gens, cela peut être une bataille quotidienne, d'autres ne sont pas aussi affectés.»

Le pouvoir de l'esprit à travers des exercices comme la méditation peut bannir les fringales physiques, affirme Vishvapani, un contributeur bouddhiste de Radio 4's Thought for the Day. "Il ne fait aucun doute dans mon esprit que certaines personnes sont capables de le pratiquer avec bonheur. Cela peut parfois être un peu un combat. Mais l'idée que biologiquement vous le pouvez, c'est faux.

Le père Stephen Wang, doyen des études au séminaire Allen Hall, dit que c'est un sacrifice que de nombreux prêtres gèrent. "C'est possible lorsque les gens ont une maturité intérieure et que la foi et les structures de soutien sont en place." Pour lui, ce n'est pas différent du défi d'un mari qui essaie d'être fidèle à sa femme.

Il n'y a pas de sortie du célibat sous forme de masturbation, dit Wang. "Pour chaque chrétien, la masturbation, les relations sexuelles avant le mariage et les relations sexuelles hors mariage sont mauvaises et que vous ne devriez pas faire.

"La masturbation est interdite à tout catholique. La raison en est que cela nous rend plus égoïstes, plus introvertis et moins capables d'ouvrir votre cœur amoureux aux autres."

Bien sûr, il y a plusieurs millions de chrétiens qui seraient en désaccord avec la position de Wang.

Ce n'est pas que de la biologie, la chimie sexuelle fait du célibat un mode de vie difficile, dit Jimmy O'Brien. Les femmes considéraient parfois les prêtres comme un "fruit défendu" et un peu comme un "défi", se souvient-il. Mais ce qu'il trouvait le plus difficile, c'était de ne pas avoir quelqu'un avec qui partager sa vie.

"Nous ne sommes que des humains et il y a un élément de solitude. Beaucoup d'entre nous ont besoin de cet autre significatif dans la vie."

La société occidentale insiste sur l'énorme importance de la recherche d'un partenaire de vie romantique. Renoncer à l'idée est un énorme sacrifice.

"Toute l'intimité de partager la vie avec quelqu'un qui est fondamentalement de votre côté - tout ce que vous avez nié", dit Vishvapani. Il est marié parce que lui aussi voulait cet autre significatif dans sa vie.

La vie moderne est sexualisée et individualiste, dit-il. Au cours des siècles passés, les gens étaient soit mariés, auquel cas ils pouvaient avoir des relations sexuelles, soit célibataires s'ils ne l'étaient pas. Désormais, les options sont plus variées.

« L'idée d'être célibataire et sexuellement actif n'était tout simplement pas possible pour les gens de la société traditionnelle. Les gens étaient plus disposés à accepter un rôle, comme celui de prêtres célibataires. » En conséquence, le nombre de personnes disposées à faire vœu de célibat diminue en Occident.

De nombreux catholiques, dont le cardinal Oɻrien, ont appelé à repenser le célibat.

Mais pour Vishvapani, le problème n'est pas le célibat mais le sentiment qu'il doit être respecté à vie. "Le problème survient lorsque les gens ne peuvent pas le supporter mais n'ont aucun moyen d'être sexuellement actif qui n'est pas contraire à l'éthique."

Il y a aussi la question de savoir pourquoi certaines personnes choisissent de vivre dans le célibat. Dans une société peu tolérante, de nombreux homosexuels pourraient choisir la prêtrise parce que ce serait un endroit où ils pourraient se cacher du sexe.

Que le célibat soit physiquement possible ou non, le problème vient quand il est institutionnalisé, soutiennent certains.

Forcer les prêtres à réprimer leurs pulsions ou à cacher leur comportement sexuel a déformé les gens, estime Elizabeth Abbott, auteure de A History of Celibacy : « Pendant des milliers d'années, cela a échoué. Cela fait ressortir des choses horribles."

Jimmy Oɻrien dit que le prochain pape doit se pencher sur la question du célibat. Il est marié depuis 23 ans et pense avoir fait le bon choix.

"Ayant connu le contentement de la vie de famille, je dis que j'ai plus à offrir à l'Église maintenant qu'à l'époque."

Mais Wang soutient que les gens comprennent mal le célibat. Il assure une relation unique avec Dieu et ses paroissiens, dit-il.

"Il ne s'agit pas de répression. Il s'agit d'apprendre à aimer d'une certaine manière.

Ce n'est pas seulement les prêtres qui sont appelés par l'église à être célibataires, c'est tout le monde en dehors du mariage, soutient-il. Il rejette le lien, communément fait dans les médias, entre célibat et scandale.

"Il n'est pas vrai de dire que le célibat conduit à un dysfonctionnement ou à des abus sexuels. Malheureusement, des scandales sexuels se produisent dans la société dans diverses organisations et mettent en scène des hommes mariés et pas seulement des célibataires. »

La question centrale n'est pas une question de croyance, explique le Dr Sandra Bell, professeur d'anthropologie à l'Université de Durham et auteur de Celibacy, Culture and Society.

"Ce n'est pas une croyance intrinsèque dans l'Église catholique, c'est une loi. Lorsque les anglicans veulent se convertir au catholicisme, ils peuvent garder leurs femmes, ce qui montre que le célibat n'est pas vraiment une croyance religieuse pour les prêtres.


Quels éléments sont une base possible pour la vie? - La biologie

Même si La science pour tous les Américains met l'accent sur ce que les élèves devraient apprendre, il reconnaît également que la façon dont la science est enseignée est tout aussi importante. Dans la planification de l'enseignement, les enseignants efficaces s'appuient sur un corpus croissant de connaissances issues de la recherche sur la nature de l'apprentissage et sur des connaissances artisanales sur l'enseignement qui ont résisté à l'épreuve du temps. En règle générale, ils prennent en compte les caractéristiques particulières de la matière à apprendre, les antécédents de leurs élèves et les conditions dans lesquelles l'enseignement et l'apprentissage doivent avoir lieu.

Ce chapitre présente de manière non systématique et sans prétention d'exhaustivité certains principes d'apprentissage et d'enseignement qui caractérisent l'approche de ces enseignants. Bon nombre de ces principes s'appliquent à l'apprentissage et à l'enseignement en général, mais il est clair que certains sont particulièrement importants dans l'enseignement des sciences, des mathématiques et de la technologie. Pour plus de commodité, l'apprentissage et l'enseignement sont présentés ici dans des sections distinctes, même s'ils sont étroitement liés.

PRINCIPES DE LREVENUS

La recherche cognitive révèle que même avec ce qui est considéré comme un bon enseignement, de nombreux étudiants, y compris ceux qui ont des talents académiques, comprennent moins que nous ne le pensons. Avec détermination, les étudiants qui passent un examen sont généralement capables d'identifier ce qu'on leur a dit ou ce qu'ils ont lu. Cependant, un examen minutieux montre souvent que leur compréhension est limitée ou déformée, voire totalement erronée. Ce résultat suggère que la parcimonie est essentielle dans la définition des objectifs éducatifs : les écoles devraient choisir les concepts et les compétences les plus importants à mettre en valeur afin de pouvoir se concentrer sur la qualité de la compréhension plutôt que sur la quantité d'informations présentées.

Les gens doivent construire leur propre sens, quelle que soit la clarté avec laquelle les enseignants ou les livres leur disent les choses. La plupart du temps, une personne le fait en connectant de nouvelles informations et de nouveaux concepts à ce qu'elle croit déjà. Les concepts, les unités essentielles de la pensée humaine, qui n'ont pas de liens multiples avec la façon dont un étudiant pense le monde, ne sont pas susceptibles d'être retenus ou utiles. Ou, s'ils restent en mémoire, ils seront rangés dans un tiroir étiqueté, disons, "cours de biologie, 1995" et ne seront pas disponibles pour affecter les pensées sur tout autre aspect du monde. Les concepts sont mieux appris lorsqu'ils sont rencontrés dans une variété de contextes et exprimés de diverses manières, car cela garantit qu'il y a plus d'opportunités pour qu'ils s'intègrent dans le système de connaissances d'un élève.

Mais un apprentissage efficace nécessite souvent plus que de simplement établir de multiples connexions entre de nouvelles idées et d'anciennes, cela nécessite parfois que les gens restructurent radicalement leur pensée. C'est-à-dire que pour incorporer une nouvelle idée, les apprenants doivent modifier les liens entre les choses qu'ils connaissent déjà, ou même abandonner certaines croyances de longue date sur le monde. Les alternatives à la restructuration nécessaire consistent à déformer les nouvelles informations pour les adapter à leurs anciennes idées ou à rejeter entièrement les nouvelles informations. Les élèves viennent à l'école avec leurs propres idées, certaines correctes et d'autres non, sur presque tous les sujets qu'ils sont susceptibles de rencontrer. Si leur intuition et leurs idées fausses sont ignorées ou rejetées d'emblée, leurs croyances d'origine sont susceptibles de l'emporter à long terme, même s'ils peuvent donner les réponses au test que leurs enseignants souhaitent. La simple contradiction ne suffit pas. Les élèves doivent être encouragés à développer de nouvelles opinions en voyant comment ces opinions les aident à mieux comprendre le monde.

Les jeunes peuvent apprendre plus facilement des choses qui sont tangibles et directement accessibles à leurs sens – visuels, auditifs, tactiles et kinesthésiques. Avec l'expérience, ils grandissent dans leur capacité à comprendre des concepts abstraits, à manipuler des symboles, à raisonner logiquement et à généraliser. Cependant, ces compétences se développent lentement et la dépendance de la plupart des gens à l'égard d'exemples concrets d'idées nouvelles persiste tout au long de la vie. Les expériences concrètes sont plus efficaces dans l'apprentissage lorsqu'elles se produisent dans le contexte d'une structure conceptuelle pertinente. Les difficultés que de nombreux élèves ont à saisir les abstractions sont souvent masquées par leur capacité à se souvenir et à réciter des termes techniques qu'ils ne comprennent pas. En conséquence, les enseignants de la maternelle au collège surestiment parfois la capacité de leurs élèves à gérer les abstractions, et ils considèrent l'utilisation des mots justes par les élèves comme une preuve de compréhension.

Si les élèves sont censés appliquer des idées dans des situations nouvelles, ils doivent alors s'entraîner à les appliquer dans des situations nouvelles. S'ils s'entraînent uniquement à calculer des réponses à des exercices prévisibles ou à des « problèmes de mots » irréalistes, alors c'est tout ce qu'ils sont susceptibles d'apprendre. De même, les élèves ne peuvent pas apprendre à penser de manière critique, analyser des informations, communiquer des idées scientifiques, faire des arguments logiques, travailler en équipe et acquérir d'autres compétences souhaitables à moins qu'ils ne soient autorisés et encouragés à faire ces choses encore et encore dans de nombreux contextes.

La simple répétition de tâches par les élèves, qu'elles soient manuelles ou intellectuelles, est peu susceptible de conduire à des compétences améliorées ou à des idées plus fines. L'apprentissage se déroule souvent mieux lorsque les élèves ont l'occasion d'exprimer leurs idées et d'obtenir les commentaires de leurs pairs. Mais pour que le feedback soit le plus utile aux apprenants, il doit consister en plus que la fourniture de réponses correctes. La rétroaction doit être analytique, suggestive et arriver à un moment où les étudiants s'y intéressent. Et puis il faut laisser aux étudiants le temps de réfléchir aux retours qu'ils reçoivent, de faire des ajustements et de réessayer une exigence qui est négligée, il faut le noter, par la plupart des examens, surtout les finales.

Les élèves répondent à leurs propres attentes de ce qu'ils peuvent et ne peuvent pas apprendre. S'ils croient qu'ils sont capables d'apprendre quelque chose, que ce soit en résolvant des équations ou en faisant du vélo, ils progressent généralement. Mais quand ils manquent de confiance en eux, l'apprentissage leur échappe. Les élèves prennent confiance en eux au fur et à mesure qu'ils réussissent dans leur apprentissage, tout comme ils perdent confiance en eux face à des échecs répétés. Ainsi, les enseignants doivent fournir aux élèves des tâches d'apprentissage stimulantes mais réalisables et les aider à réussir.

De plus, les étudiants sont prompts à saisir les attentes de réussite ou d'échec que les autres ont pour eux. Les attentes positives et négatives manifestées par les parents, les conseillers, les directeurs, les pairs et, plus généralement, les médias d'information affectent les attentes des élèves et donc leur comportement d'apprentissage. Lorsque, par exemple, un enseignant signale son manque de confiance dans la capacité des élèves à comprendre certaines matières, les élèves peuvent perdre confiance en leurs capacités et peuvent obtenir de moins bons résultats qu'ils ne le feraient autrement. Si cet échec apparent renforce le jugement initial de l'enseignant, une spirale décourageante de baisse de confiance et de performance peut en résulter.

TCHACUN SCIENCE, MATHEMATIQUES, ET TÉCHNOLOGIE

La science, les mathématiques et la technologie sont définies autant par ce qu'elles font et comment elles le font que par les résultats qu'elles obtiennent. Pour les comprendre comme des manières de penser et de faire, ainsi que des ensembles de connaissances, les élèves doivent avoir une certaine expérience des types de pensée et d'action qui sont typiques de ces domaines. Les enseignants doivent donc procéder comme suit :

Commencez par des questions sur la nature

Un enseignement solide commence généralement par des questions et des phénomènes intéressants et familiers aux étudiants, et non par des abstractions ou des phénomènes en dehors de leur champ de perception, de compréhension ou de connaissance. Les élèves doivent se familiariser avec les objets qui les entourent (y compris les appareils, les organismes, les matériaux, les formes et les nombres) et les observer, les collectionner, les manipuler, les décrire, se laisser perplexe, poser des questions à leur sujet, argumenter à leur sujet , puis d'essayer de trouver des réponses à leurs questions.

Engager activement les étudiants

Les élèves doivent avoir des occasions nombreuses et variées de collecter, de trier et de cataloguer, d'observer, de prendre des notes et de faire des croquis, d'interviewer, de faire des sondages et d'arpenter et d'utiliser des lentilles à main, des microscopes, des thermomètres, des caméras et d'autres instruments courants. Ils doivent disséquer, mesurer, compter, représenter graphiquement et calculer, explorer les propriétés chimiques des substances courantes, planter et cultiver et observer systématiquement le comportement social des humains et des autres animaux. Parmi ces activités, aucune n'est plus importante que la mesure, dans la mesure où déterminer ce qu'il faut mesurer, quels instruments utiliser, comment vérifier l'exactitude des mesures, et comment configurer et donner un sens aux résultats sont au cœur d'une grande partie de sciences et ingénierie.

Concentrez-vous sur la collecte et l'utilisation des preuves

Les élèves devraient être confrontés à des problèmes à des niveaux appropriés à leur maturité qui les obligent à décider quelles preuves sont pertinentes et à proposer leurs propres interprétations de ce que signifient les preuves. Cela met l'accent, tout comme la science, sur une observation attentive et une analyse réfléchie. Les élèves ont besoin d'être guidés, encouragés et entraînés à collecter, trier et analyser les preuves, et à construire des arguments basés sur celles-ci. Cependant, si de telles activités ne doivent pas être destructrices ennuyeuses, elles doivent conduire à une récompense intellectuellement satisfaisante dont les étudiants se soucient.

Fournir des perspectives historiques

Au cours de leurs années scolaires, les élèves devraient rencontrer de nombreuses idées scientifiques présentées dans un contexte historique. Peu importe les épisodes particuliers choisis par les enseignants (en plus des quelques épisodes clés présentés au chapitre 10) que le fait que la sélection représente l'étendue et la diversité de l'entreprise scientifique. Les élèves peuvent développer une idée de la façon dont la science se produit réellement en apprenant quelque chose de la croissance des idées scientifiques, des rebondissements sur la voie de notre compréhension actuelle de ces idées, des rôles joués par différents chercheurs et commentateurs, et de l'interaction entre la preuve et la théorie au fil du temps.

L'histoire est importante pour l'enseignement efficace des sciences, des mathématiques et de la technologie également parce qu'elle peut conduire à des perspectives sociales - l'influence de la société sur le développement de la science et de la technologie, et l'impact de la science et de la technologie sur la société. It is important, for example, for students to become aware that women and minorities have made significant contributions in spite of the barriers put in their way by society that the roots of science, mathematics, and technology go back to the early Egyptian, Greek, Arabic, and Chinese cultures and that scientists bring to their work the values and prejudices of the cultures in which they live.

Insist on Clear Expression

Effective oral and written communication is so important in every facet of life that teachers of every subject and at every level should place a high priority on it for all students. In addition, science teachers should emphasize clear expression, because the role of evidence and the unambiguous replication of evidence cannot be understood without some struggle to express one's own procedures, findings, and ideas rigorously, and to decode the accounts of others.

The collaborative nature of scientific and technological work should be strongly reinforced by frequent group activity in the classroom. Scientists and engineers work mostly in groups and less often as isolated investigators. Similarly, students should gain experience sharing responsibility for learning with each other. In the process of coming to common understandings, students in a group must frequently inform each other about procedures and meanings, argue over findings, and assess how the task is progressing. In the context of team responsibility, feedback and communication become more realistic and of a character very different from the usual individualistic textbook-homework-recitation approach.

Do Not Separate Knowing From Finding Out

In science, conclusions and the methods that lead to them are tightly coupled. The nature of inquiry depends on what is being investigated, and what is learned depends on the methods used. Science teaching that attempts solely to impart to students the accumulated knowledge of a field leads to very little understanding and certainly not to the development of intellectual independence and facility. But then, to teach scientific reasoning as a set of procedures separate from any particular substance—"the scientific method," for instance—is equally futile. Science teachers should help students to acquire both scientific knowledge of the world and scientific habits of mind at the same time.

Deemphasize the Memorization of Technical Vocabulary

Understanding rather than vocabulary should be the main purpose of science teaching. However, unambiguous terminology is also important in scientific communication and—ultimately—for understanding. Some technical terms are therefore helpful for everyone, but the number of essential ones is relatively small. If teachers introduce technical terms only as needed to clarify thinking and promote effective communication, then students will gradually build a functional vocabulary that will survive beyond the next test. For teachers to concentrate on vocabulary, however, is to detract from science as a process, to put learning for understanding in jeopardy, and to risk being misled about what students have learned.

Science is more than a body of knowledge and a way of accumulating and validating that knowledge. It is also a social activity that incorporates certain human values. Holding curiosity, creativity, imagination, and beauty in high esteem is certainly not confined to science, mathematics, and engineering—any more than skepticism and a distaste for dogmatism are. However, they are all highly characteristic of the scientific endeavor. In learning science, students should encounter such values as part of their experience, not as empty claims. This suggests that teachers should strive to do the following:

Science, mathematics, and technology do not create curiosity. They accept it, foster it, incorporate it, reward it, and discipline it—and so does good science teaching. Thus, science teachers should encourage students to raise questions about the material being studied, help them learn to frame their questions clearly enough to begin to search for answers, suggest to them productive ways for finding answers, and reward those who raise and then pursue unusual but relevant questions. In the science classroom, wondering should be as highly valued as knowing.

Scientists, mathematicians, and engineers prize the creative use of imagination. The science classroom ought to be a place where creativity and invention—as qualities distinct from academic excellence—are recognized and encouraged. Indeed, teachers can express their own creativity by inventing activities in which students' creativity and imagination will pay off.

Encourage a Spirit of Healthy Questioning

Science, mathematics, and engineering prosper because of the institutionalized skepticism of their practitioners. Their central tenet is that one's evidence, logic, and claims will be questioned, and one's experiments will be subjected to replication. In science classrooms, it should be the normal practice for teachers to raise such questions as: How do we know? What is the evidence? What is the argument that interprets the evidence? Are there alternative explanations or other ways of solving the problem that could be better? The aim should be to get students into the habit of posing such questions and framing answers.

Students should experience science as a process for extending understanding, not as unalterable truth. This means that teachers must take care not to convey the impression that they themselves or the textbooks are absolute authorities whose conclusions are always correct. By dealing with the credibility of scientific claims, the overturn of accepted scientific beliefs, and what to make out of disagreements among scientists, science teachers can help students to balance the necessity for accepting a great deal of science on faith against the importance of keeping an open mind.

Promote Aesthetic Responses

Many people regard science as cold and uninteresting. However, a scientific understanding of, say, the formation of stars, the blue of the sky, or the construction of the human heart need not displace the romantic and spiritual meanings of such phenomena. Moreover, scientific knowledge makes additional aesthetic responses possible—such as to the diffracted pattern of street lights seen through a curtain, the pulse of life in a microscopic organism, the cantilevered sweep of a bridge, the efficiency of combustion in living cells, the history in a rock or a tree, an elegant mathematical proof. Teachers of science, mathematics, and technology should establish a learning environment in which students are able to broaden and deepen their response to the beauty of ideas, methods, tools, structures, objects, and living organisms.

Teachers should recognize that for many students, the learning of mathematics and science involves feelings of severe anxiety and fear of failure. No doubt this results partly from what is taught and the way it is taught, and partly from attitudes picked up incidentally very early in schooling from parents and teachers who are themselves ill at ease with science and mathematics. Far from dismissing math and science anxiety as groundless, though, teachers should assure students that they understand the problem and will work with them to overcome it. Teachers can take such measures as the following:

Teachers should make sure that students have some sense of success in learning science and mathematics, and they should deemphasize getting all the right answers as being the main criterion of success. After all, science itself, as Alfred North Whitehead said, is never quite right. Understanding anything is never absolute, and it takes many forms. Accordingly, teachers should strive to make all students—particularly the less-confident ones—aware of their progress and should encourage them to continue studying.

Provide Abundant Experience in Using Tools

Many students are fearful of using laboratory instruments and other tools. This fear may result primarily from the lack of opportunity many of them have to become familiar with tools in safe circumstances. Girls in particular suffer from the mistaken notion that boys are naturally more adept at using tools. Starting in the earliest grades, all students should gradually gain familiarity with tools and the proper use of tools. By the time they finish school, all students should have had supervised experience with common hand tools, soldering irons, electrical meters, drafting tools, optical and sound equipment, calculators, and computers.

Support the Roles of Girls and Minorities in Science

Because the scientific and engineering professions have been predominantly male and white, female and minority students could easily get the impression that these fields are beyond them or are otherwise unsuited to them. This debilitating perception—all too often reinforced by the environment outside the school—will persist unless teachers actively work to turn it around. Teachers should select learning materials that illustrate the contributions of women and minorities, bring in role models, and make it clear to female and minority students that they are expected to study the same subjects at the same level as everyone else and to perform as well.

A group approach has motivational value apart from the need to use team learning (as noted earlier) to promote an understanding of how science and engineering work. Overemphasis on competition among students for high grades distorts what ought to be the prime motive for studying science: to find things out. Competition among students in the science classroom may also result in many of them developing a dislike of science and losing their confidence in their ability to learn science. Group approaches, the norm in science, have many advantages in education for instance, they help youngsters see that everyone can contribute to the attainment of common goals and that progress does not depend on everyone's having the same abilities.

Children learn from their parents, siblings, other relatives, peers, and adult authority figures, as well as from teachers. They learn from movies, television, radio, records, trade books and magazines, and home computers, and from going to museums and zoos, parties, club meetings, rock concerts, and sports events, as well as from schoolbooks and the school environment in general. Science teachers should exploit the rich resources of the larger community and involve parents and other concerned adults in useful ways. It is also important for teachers to recognize that some of what their students learn informally is wrong, incomplete, poorly understood, or misunderstood, but that formal education can help students to restructure that knowledge and acquire new knowledge.

In learning science, students need time for exploring, for making observations, for taking wrong turns, for testing ideas, for doing things over again time for building things, calibrating instruments, collecting things, constructing physical and mathematical models for testing ideas time for learning whatever mathematics, technology, and science they may need to deal with the questions at hand time for asking around, reading, and arguing time for wrestling with unfamiliar and counterintuitive ideas and for coming to see the advantage in thinking in a different way. Moreover, any topic in science, mathematics, or technology that is taught only in a single lesson or unit is unlikely to leave a trace by the end of schooling. To take hold and mature, concepts must not just be presented to students from time to time but must be offered to them periodically in different contexts and at increasing levels of sophistication.

Copyright et copie 1989, 1990 par l'Association américaine pour l'avancement de la science


What elements are a possible basis for life? - La biologie

Salut. Thanks for stoppin' by. This area of my "biology help pages" is about biochemistry, an area that many students find pretty challenging (difficult). While the ideas are abstract, much of the material boils down to memorization. Memorization boils down to studying. Studying boils down to work. Work boils down to effort. So, put your best effort forward & let's get to work !


Page Index
1. Organic vs Inorganic
2. Chemical Formulas
3. Dehydration Synthesis vs Hydrolysis
4. Review of Items #1-3
5. Carbohydrates
6. proteiNs
7. Lipids
8. Nucleic Acids

Organic vs Inorganic compounds:

"All living things are composed of one or more cells and the products of those cells."

Now where have you seen that before ? That is 1/3 of the cell theory, right ? The chemical compounds that make up the structures in cells are a mixture of organic compounds and inorganic compounds. To keep it simple, remember it this way : organic compounds always contain carbon et hydrogen (and maybe some other elements), inorganic compounds do not contain carbon and hydrogen together.

Organic compounds are found in living things, their wastes, and their remains.

Examples of inorganic compounds : water, carbon dioxide.

The elements (atoms) in organic compounds are held together by covalent bonds, which form as a result of the sharing of two electrons between two atoms.

For now, let's save any other nitty-gritty chemistry details for chemistry, OK ?

There are three kinds of chemical formulas we should understand. The simplest is the "molecular formula", which tells you the number of atoms of each element present in a compound. An "empirical formula" is basically a molecular formula with the numbers of atoms shown in the smallest possible ratio. A structural formula is like a diagram of the compound. It shows the atoms present and how they are arranged and bonded together in the compound.

Here are the molecular, empirical, & structural formulas for one compound that we will all learn to love --- GLUCOSE.

CHEMICAL FORMULAS FOR GLUCOSE

Molecular Formula Empirical Formula Structural Formula
C6H12O6 CH2O
Glucose is an example of a "monosaccharide", a small carbohydrate.

  • The molecular formula tells us that there are 6 carbon atoms, 12 hydrogen atoms, & 6 oxygen atoms in one single glucose molecule.
  • Notice that if you look at the structural formula & tally up each letter (element) you get the molecular formula.
  • Each line (dash) represents the une liaison covalente holding the atoms together.
  • The ratio of the elements in the molecular formula is 6:12:6, which reduces to 1:2:1 (the number expressed in the empirical formula : CH2O --- we don't bother writing the "1"s).

Dehydration Synthesis vs Hydrolysis :

All of the organic compounds we will study are examples of polymers. A polymer is a large chemical compound composed of smaller repeating units --- over & over & over again. Like a long choo-choo train is made up of smaller connected, repeating, choo-choo cars.

The chemical process that connecte the smaller subunits to form large organic compounds is called dehydration synthesis. Remember "synthesis" from chapter 1 ? It still means the same thing : build. The "dehydration" part of the term refers to the fact that water is lost during the chemical process that bonds the subunits together. We will "see" this in a minute when we get more specific.

Hydrolyse is the process that pauses large organic compounds into their smaller subunits. It is the opposite of dehydration synthesis. In HYDROlysis, water (hydro) is added and the large compounds are split ("lysis" means split). The process of hydrolysis is involved in digestion --- when food is broken down into nutrients.

So, to summarize :

PROCESS STARTS WITH . ENDS WITH . EXAMPLE
dehydration synthesis small molecules
(subunits)
large molecules & water
hydrolysis water &
large molecules
small molecules
(subunits)
digestion
You will do yourself a BIG favor if you can keep these two processes straight.

DES QUESTIONS - Organic Compounds, Formulas, Dehydration Synthesis & Hydrolysis

Before we get into specific kinds of organic compounds, let's try some questions about what we've done so far.

1. Which is an example of an organic compound ?

    REMARQUES:
  • The 2:1 ratio of hydrogen to oxygen atoms in all carbohydrates is a very important identifying characteristic.
  • Another clue to identifying carbohydrates is their structure. Monosaccharides have a ring-like structure, kind of like a hexagon. So if you are looking at structural formulas and you see "rings", it's probably a carbohydrate especially if only carbon, hydrogen, & oxygen are present in the molecule. Want to see what I mean ?
    LOOK . RINGS .
  • The ring-thing is a big deal. It will help you. Retiens ça.
  • What we have in the equation above is two single rings (monosaccharides) on the left becoming chemically combined to form the two-ringed molecule on the right (a disaccharide). It is a synthesis reaction --- the product is bigger than the individual reactants.
  • In order to combine the two glucose molecules, bonds must become available. This is accomplished by removing a hydrogen ion (H + ) from one glucose & a hydroxyl ion (OH - ) from the other (the dashed box in the equation illustrates this point). These ions bond to form the water molecule that appears on the far right. This happens in every déshydratation synthesis reaction --- water is lost as a waste product.
  • If we were to turn the arrow in the equation around & read from right to left, we would be looking at the HYDROLYSIS of maltose. In the hydrolysis of maltose, water would be added to the disaccharide (maltose) causing it to diviser into its smaller subunits --- the two monosaccharides (glucose molecules).
  • Not to beat a dead horse, but the fact that only C, H, & O are in the molecules, and that the molecules have a ring-like structure should make you very confident in identifying them as carbohydrates.
  • Getting back to the carbohydrate table, chitin and cellulose are examples of carbohydrates with structural functions. Chitin is the material that makes up the exoskeletons of all arthropods (insects, spiders, lobsters, etc.). Cellulose is what the cell wall in plant cells is made of.
  • Starch is the form by which plants store extra carbohydrates. Glycogen (sometimes referred to as "animal starch") is the form by which animals store extra carbohydrates. We store glycogen in our livers.

dipeptide = two connected amino acids

  • Well, where to start. Did you notice the "N" in the amiNo group ? Since big proteiN molecules (which we call polypeptides) are long chains of amino acids, every (every) proteiN has nitrogen in it. Always.
  • You are responsible for recognizing & identifying the smaller parts of an amino acid. The NH2 on the left is the amino group, the COOH on the right is called a carboxyl group. The carboxyl group is responsible for giving the amino acids its "acid" properties.
  • The "R" is not an individual atom or element. Instead, the "R" spot is the location at which one of a number of groups of atoms connect to the rest of the amino acid. They are called "variable groups". There are 20 different variable groups --- so there are 20 different amino acids. So what I am trying to say is that the basic structure of all amino acids is the same except for the variable group ("R") spot. And whichever of the 20 variable groups you have bonded there determines which of the 20 amino acids you're dealing with. Let me illustrate with an example:
  • Both of these are amino acids because they have an amino group (NH2) on the left & a carboxyl group (COOH) on the right. They are two different amino acids because they have different atoms bonded at the "R" group spot. See ? That's not so bad, is it ?
  • Now, tell me something. By what process are individual amino acids combined to from larger proteiNs ? Very very good . dehydration synthesis. This is THE process by which ANY small organic molecules are combined to form BIG organic molecules. The dehydration synthesis of a protein is typically illustrated like so:
  • There are two clues that what you are looking at in the above equation is dehydration synthesis. The first is that water is at the end --- a waste product in this process ("dehydration" = loss of water !). The 2nd clue is that the one molecule on the right (the dipeptide) is bigger than the individual reactants (amino acids) on the left (synthesis = build).
  • Now, just like with putting 2 monosaccarides together, we can't combine the two amino acids until we have freed some bonds up. This is accomplished by removing an OH from one amino acid & an H from the other. These atoms bond & live happily ever after as H2O (water). The yellow in the diagram above is my attempt to emphasize this idear. The removal of OH's & H's & the formation of water as a waste product happens in EVERY dehydration synthesis reaction --- whether it involves carbohydrates, proteins, or lipids.
  • Notice please that the bonds "freed up" after the removal of water form the "peptide bond".
  • "Dipeptide" is just a word for two amino acids that are bonded together. If we continued to add more & more amino acids to the dipeptide we would then call the molecule a POLYpeptide.
  • If you haven't noticed already, "peptide" is a protein word. Dipeptide, polypeptide, peptide bond, --- all protein stuff.
  • The hydrolysis (breakdown) of a dipeptide could be summarized like this:

i THinK THat wE'vE TRied to STUFF eNOUGh inTo yOur BRAIN for nOW. WE'd bETTEr maKe surE SoMe STuFF is STICkiNG . InterESTeD IN a quiz ? it'S on carbOhyDRAtes & prOTEiNs. C'mon, give it a shot.

LIPIDS : (Fats, Oils, & Waxes)

Lipids are our 3rd group of organic compounds. Again, organic just means the compound contains carbon & hydrogen together. In the case of lipids, the compounds contain C, H, & O, and that's it. No other elements in lipid molecules. Nada, none, zippo, zilch. Just those 3. OK?

Do you recall another group of organic compounds that are also built with those same 3 elements ?
Yes, carbohydrates. So how do we keep from confusing our lipids & carbohydrates? No need to panic, it's quite simple. Carbohydrates always have twice as many hydrogen atoms as oxygen atoms (H:O ratio = 2:1). Lipids never do. Also, the structural formulas of carbohydrates have the "ring thing" (remember?) and lipids do not.

  • A fatty acid is nothing more than a long C-H chain with a carboxyl group (COOH) on the end. The 3 "dots" in the diagram above illustrate that the chain is very long.
  • Remember the carboxyl group from amino acids? The carboxyl group gives a molecule an acidic property. Both of the organic acids you need to remember (fatty ACIDS & amino ACIDS) have carboxyl groups .
  • Glycerol is classified as an alcohol (due to the OH's). It always looks the same: 3 C's with 3 OH's and everything else H's.
  • To build one lipid molecule, we combine 3 fatty acids with 1 glycerol by the process of . DEHYDRATION SYNTHESIS !
  • Like other dehydration synthesis reactions, we must free some bonds before we combine the 3 fatty acids & glycerol. And like before, this is accomplished by removing water molecules. We remove 3 waters in this reaction because we are bonding 3 fatty acids to the glycerol (we need 3 free bonds).
  • Notice that there is no Nitrogen anywhere, so this is definately not a proteiN reaction.
  • Notice also that there are no ring-shaped molecules, so we are not dealing with carbohydrates either.
  • The hydrolysis (digestion) of a lipid could be summarized like so:

NUCLEIC ACIDS: DNA & RNA

  • DNA & RNA (like proteins, carbohydrates, & lipids) are polymers --- long chains of smaller repeating units. The repeating unit in nucleic acids is called a nucléotide.
  • Every nucleotide has the same basic structure:
      • the phosphate is a PO4
      • the sugar (see the ring?) has 5 carbons (one at each corner)
      • the N-base is one of four possibilities (more on that in a second . )
      • so DNA & RNA are alike in that they are both nucleic acids composed of nucleotides
      • their differences lie in their funcstions and structure
      • the main structural differences are the number of strands in the molecule, the sugar structure, and one of the N-bases (thymine in DNA, uracil in RNA)

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      ANSWERS : THE CHEMISTRY OF LIVING THINGS

      DES QUESTIONS : Organic Comp., Formulas, Dehydration Synth. & Hydrolysis Answers & explanations are in black.

      1. Which is an example of an organic compound ?

      C12H22O11 + H2O ---> C6H12O6 + C6H12O6

      * hydrolysis. we know for two reasons : 1) the two molecules we end up with (on the right) are smaller than the one on the left & 2) water is added


      Étudiants de premier cycle

      The CSUF Department of Biological Science is dedicated to educating the individual student using active-learning, inquiry-based educational approaches throughout its curriculum. The curriculum for biology majors provides a broad exposure to key biological principles through the core and depth of knowledge within the student's chosen emphasis. Many opportunities for faculty-mentored student research exist. Our focus is on guiding students to acquire the skills, develop the attitudes, and master the information necessary to continue their education, obtain desirable employment in biology-related areas, and be productive citizens.

      What can students expect to gain from their experience in the biology major?
      Skills in experimental design, hypothesis testing, critical thinking, problem solving, observation, data collection and record keeping, data analysis and interpretation, use of laboratory and field instrumentation and techniques, information retrieval and evaluation, written and oral communication, and working as part of a team. In this context, students will learn to question and evaluate biological ideas.

      A positive attitude toward biology, an appreciation for the value of living systems and bioethics, a desire for life-long learning, and an realization that scientific investigations involve creativity, ingenuity, and imagination.

      Mastery of biological principles and concepts and their interrelationships, and an understanding of the unifying role in biology of evolution and biodiversity, and the dynamics of biological systems.

      Le cursus
      The curriculum uses themes and perspectives to connect and integrate major concepts, principles and basic facts. Three Themes run throughout the curriculum: Évolution (inherited changes in organisms accumulate over time), Unity and Diversity (organisms possess common characteristics while exhibiting a wide range of variability), and Dynamics of Biological Systems (living systems continually respond to their external and internal environments by making changes necessary to sustain life). Each theme will be presented from two Perspectives: Human Impact (the interactions between humans and the biological world) and Scientific Process (the testing of new ideas, questions or hypotheses through observation and experimentation).

      The Bachelor of Science in Biological Science requires 40 units in the major, 34 units of supporting courses in physical sciences and mathematics. All biology majors must complete five core courses: BIOL 151 - Cellular and Molecular Biology, BIOL 152 - Evolution and Organismal Biology, BIOL 251 and 253 L - Genetics and Cell and Molecular Biology Skills Laboratory, BIOL 252 and 254L - Principles of Ecology and Research Skills for Ecology and Organismal Biology and BIOL 325 - Principles of Evolution. All courses must be passed with a “C” (2.0) or better. Those seeking careers in the health professions should speak to a health professions adviser about specific course recommendations. For more information, visit: fullerton.edu/health_professions .

      There are five concentrations. Please use the link to the CSUF University Catalog to see the official requirements for each concentration.

      1) Ecology and Evolutionary Biology: The study of all biological organisms (ranging from the level of the individual to the ecosystem), their responses to the environment on evolutionary and ecological time scales, and their conservation.

      2) Cellular and Developmental Biology: The study of the structural and functional dynamics of cells, including topics such as compartmentalization and secretion, cell motility, and cell-cell interactions as they apply to the the specialized fields of immunology, microbiology, neurobiology, physiology, and developmental biology.

      3) Marine Biology: The study of marine organisms and their coastal and oceanic habitats, including classification, structure/function, ecology and physiology of these organisms, and conservation, environmental and evolutionary issues related to these organisms and their habitats.

      4) Molecular Biology and Biotechnology: The study of genetics, molecular biology, and biotechnology and their applications to medicine, agriculture and the environment (e.g., cancer, infectious diseases, gene therapy, crop improvement, and bioremediation).

      5) Plant Biology: The study of plant biology, including plant diversity, plant cell biology, developmental plant biology, plant ecology, plant evolution, plant genetics, molecular plant biology, organismal plant biology, phycology, plant physiology, plant animal interactions, plant-microbe interactions, and plant pathology.