Les cristaux du vivant

Les cr staux du v vant

Les cristaux sont très présents dans notre quotidien : sel, neige, gemmes... On trouve également des cristaux chez les êtres vivants.

> PROBLEME : En quoi l’organisation des cristaux que l’on trouve chez les êtres vivants explique-t-elle les propriétés de ceux-ci ?

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Illustrations: www.freepik.com

Travail à faire :A partir de l'étude des documents et du matériel à votre disposition, préciser :

• les cristaux (nature et organisation) présents chez chaque être vivant ;
• les propriétés que les cristaux confèrent aux structures qui les entourent ;
• les rôles que ces structures assurent chez chaque être vivant.

Matériel à disposition par binôme :

• 1 Microscope polarisant
• feuille de tradescentia (misère)
• lame
• lamelle
• mini-pissette d'eau
• 1 scalpel
• Lame histologique d’os

La nacre des Mollusques

Les os des Vertébrés

Les raphides des végétaux supérieurs

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> Photographie d'une coquille d'ormeau.

L'ormeau est un mollusque marin qui est récolté pour être consommé, mais aussi pour la nacre de sa coquille. La nacre est le revêtement intérieur de la coquille sécrétée par le mollusque tout au long de sa vie.

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> La composition de la nacre.

La nacre est constituée à 5 % de matière organique et à 95 % de matière minérale: des cristaux d'aragonite. Elle est construite comme un mur, avec des briques minérales dont la mise en place et l'arrangement sont guidés par la partie organique. 3000 fois plus dure que l'aragonite pure, la nacre présente une très grande rigidité et résistance à la compression.

1- Observation à la loupe de la coquille 2 et 3 : observation de la coquille au MET 4 : observation de la partie "prisme" au MEB 5 : observation de la partie "nacre" au MEB

> Différentes observations de la coquille d'ormeau

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> L'organisation de la maille de l'aragonite et de la calcite

Avec le logiciel Minusc en ligne, vous pouvez observer l'orgnaisation de la maille des cristaux de calcite et d'aragonite. Ainsi, vous pouvez faire le lien entre les cristaux d'aragonite et la structure observée au MEB.

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> Photographie de raphides au microscope optique

Les raphides sont de fins cristaux d'oxalate de calcium, présents dans les feuilles et les tiges de très nombreuses familles de plantes.

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> Photographie de raphides observés au MEB

Lorsqu'un herbivore consomme une plante contenant des raphides (comme la misère ou la rhubarbe), ceux-ci peuvent blesser la muqueuse de la bouche ou de l'oesophage. Si la plante contient en plus des substances toxiques, elles peuvent alors pénétrer plus facilement et entraîner des sympômes parfois sévères chez l'animal. De plus, l'oxalate de calcium est un irritant qui peut entraîner un oedème (gonflement) des muqueuses, des brûlures et la formation de vésicules lors du contact avec la peau.

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> La composition des os.

La partie externe de l'os, appelée os cortical, est un tissu osseux compact constitué d'unités cylindriques, les ostéons. Ces derniers sont formés de lamelles concentriques dans lesquelles se situent les ostéocystes, les cellules du tissu osseux. Entre ces cellules, les lamelles sont constituées de fibrilles de collagène (protéines sécrétées par les ostéocystes), et de matière minérale, les cristaux d'hydroxyapatite.

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> Evolution de la DMO au cours de la vie d'une femme et d'un homme.

> Photographie de cristaux d'hydroxyapatite extraits d'os observés au MEB.

La densité minérale osseuse (= DMO) est d'autant plus élevée que la quantité d'hydroxyapatite dans l'os est importante. Elle est déterminée sur une image de l'os obtenue grâce à un rayonnement X et est exprimée en g/cm². Par ailleurs, plus la DMO est basse, plus le taux de fractures des os augmente.

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Os compact

Os compact

Os spongieux

> Photographie d'un os observé à la loupe

A vous de jouer ! Observer la lame histologique de l'os au microscope polarisant qui est à votre disposition.

> Os observé au MO

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> Le contrôle hormonal du taux de calcium dans le sang

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J'ai réussi si... :

• La nature et l'organisation des cristaux sont identifiées pour deux des trois exemples proposés
• Les propriétés suivantes sont énoncées et correctement associées aux différents cristaux : rigidité, résistance à la compression, toxicité et cause de lésions des muqueuses, réserve de phosphore et de calcium
• Les fonctions de protection et de soutien sont repérées et associées aux structures impliquées

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