Annexe 2 du programme de « Langues vivantes : anglais obligatoire et langue facultative »
Enseignement professionnel en anglais en co-enseignement : pistes de situations pédagogiques dans la classe
Si le co-enseignement implique une coordination, et non une simple juxtaposition, de l'action des deux enseignants, celui de biochimie génie biologique sera le seul garant de la validité scientifique des propos tenus par les étudiants, quand l'enseignant d'anglais s'assurera de la qualité de la communication en anglais en fonction de la situation choisie. S'il n'est pas attendu de ce dernier, enseignant généraliste, qu'il maîtrise les aspects techniques de la formation, on envisagera utilement en amont l'élaboration d'un lexique spécifique au domaine des biotechnologies utilisé dans le cadre de ce co-enseignement. Ce lexique, qui ne devra pas viser un degré de technicité excessif, sera commun aux deux enseignants et aux étudiants dans le cadre du co-enseignement.
Les pistes de situations présentées ci-dessous ne sont ni prescriptives, ni exhaustives. Certaines situations professionnelles proposées en annexe 1 sont transférables en co-enseignement. Des situations vécues par les apprenants en milieu professionnel peuvent également se prêter à une exploitation dans le cadre du co-enseignement.
- présenter, en anglais, avec ou sans support, les résultats obtenus dans le cadre des activités de technologies de laboratoire de recherche, et en discuter ;
- analyser la qualité technologique de plusieurs ressources vidéo se rapportant à la réalisation pratique d'une même technique de biotechnologies, en vue de réinvestir la vidéo comme support de formation ;
- analyser une situation de travail tournée en laboratoire de recherche ou en atelier de production pharmaceutique : la situer dans son contexte, effectuer une analyse de risques ;
- formuler des questions scientifiques et/ou technologiques précises à poser lors d'une présentation orale d'un collègue ou d'un stagiaire ;
- apporter les réponses aux questions d'un fournisseur ou d'un technicien de maintenance concernant les besoins ou les défaillances d'un équipement ;
- simuler un échange avec un étudiant non francophone en thèse sur une technique ou le fonctionnement d'un équipement ;
- reformuler à l'oral ou à l'écrit, les points importants d'un document technique écrit en français ou en anglais, d'une conférence ou d'un poster scientifique ;
- échanger, informer, former sur la santé et la sécurité au travail : règles, utilisation des équipements de protection ;
- présenter une actualité technique ou scientifique à partir d'un article ou d'une vidéo ;
- exprimer un avis sur un sujet scientifique ou technologique et exposer les avantages et les inconvénients de différentes stratégies ;
- s'approprier le champ lexical permettant de décrire son parcours, sa motivation, de poser des questions sur le laboratoire ou l'entreprise d'accueil (sujet, techniques, etc.) ou permettant de se présenter à l'équipe lors de la première réunion de laboratoire (parcours, motivation, centres d'intérêt, etc.).
Programme de Mathématiques
L'enseignement des mathématiques dans les sections de techniciens supérieurs se réfère aux dispositions figurant aux annexes I et II de l'arrêté du 4 juin 2013 fixant les objectifs, les contenus de l'enseignement et le référentiel des capacités du domaine des mathématiques pour le brevet de technicien supérieur.
Ces dispositions sont précisées pour ce BTS de la façon suivante.
I. - Objectifs spécifiques à la section de BTS « Biotechnologie en recherche et en production »
L'étude de processus et procédés issus des biotechnologies et l'étude de phénomènes continus issus des sciences physiques et chimiques constituent un des objectifs essentiels de la formation des techniciens supérieurs de « Biotechnologie en recherche et en production ». Ils sont décrits mathématiquement.
La connaissance de quelques méthodes statistiques pour contrôler la qualité d'une fabrication est également indispensable dans le cadre de ce brevet de technicien supérieur
II. - Compétences travaillées dans le cadre du programme de mathématiques
- maitriser les connaissances figurant au programme de mathématiques ;
- employer des sources d'information ;
- trouver et mettre en œuvre une stratégie adaptée à un problème donné ;
- utiliser de manière appropriée des savoir-faire figurant au programme de mathématiques, ;
- analyser la pertinence d'un résultat ;
- s'approprier une problématique, un environnement matériel ;
- analyser : proposer un modèle ou justifier sa validité́, proposer ou justifier un protocole ;
- réaliser : utiliser un modèle, mettre en œuvre un protocole expérimental en respectant les règles de sécurité ;
- valider : analyser de manière critique les résultats, identifier des sources d'erreur, estimer l'incertitude sur les mesures, proposer des améliorations de la démarche ou du modèle ;
- communiquer : expliquer des choix et rendre compte de résultats sous forme écrite et orale ;
- être autonome et faire preuve d'initiative : exercer son autonomie et prendre des initiatives avec discernement et responsabilité.
III. - Contenus de l'enseignement de mathématiques
Le programme de mathématiques est constitué des 8 modules suivants :
- calcul et numération ;
- fonction d'une variable réelle, à l'exception des paragraphes « Approximation locale d'une fonction » et « Courbes paramétrées » ;
- calcul intégral, à l'exception du paragraphe « Formule d'intégration par parties » ;
- équations différentielles, à l'exception des paragraphes « Nombres complexes » et « Équations linéaires du second ordre à coefficients réels constants » ;
- statistique descriptive ;
- probabilités 1 ;
- probabilités 2 ;
- statistique inférentielle.
IV. - Lignes directrices
Le technicien supérieur de « Biotechnologie en recherche et en production » garde un contact étroit avec les mathématiques, direct ou indirect, dès lors qu'il manipule au quotidien les données, les nombres, et les formes géométriques.
L'enseignement des mathématiques s'organise autour de trois axes.
- la maîtrise des opérations algébriques de base, indispensables au quotidien, qu'il s'agisse d'éditer une facture, de rédiger un cahier des charges, de sélectionner ou classer des données, de proportionner une commande et d'allouer des moyens à un besoin exprimé ;
- l'étude de phénomènes continus issus des sciences physiques et de la technologie. Ils sont décrits mathématiquement par des fonctions usuelles (affines, racines, polynomiales, trigonométriques, exponentielles, logarithmes), parfois obtenues comme solutions d'équations différentielles. L'emploi de logiciels de tracé, de calcul numérique et de calcul formel sera encouragé ;
- la connaissance de quelques méthodes statistiques pour contrôler la qualité d'un équipement de laboratoire ou des mesures réalisées et, de manière plus générale, pour comprendre les notions d'aléas et de risque. Il conviendra d'utiliser le tableur pour représenter des données et simuler quelques situations simples ou le hasard intervient.
V. - Organisation des contenus
C'est en fonction de ces constats que l'enseignement des mathématiques est conçu. Organisé en modules, il est primordial d'en souligner, mais aussi d'en distinguer les angles culturels, historiques et professionnalisants.
Le programme de mathématiques, conçu selon les trois axes ci-dessus, s'articule en huit modules. La répartition qui est proposée sur les deux années pourra, à la marge, être modifiée en dialogue avec les autres disciplines.
Première année :
- calcul et numération (sur le temps d'accompagnement personnalisé) ;
- fonction d'une variable réelle, à l'exception des paragraphes « Approximation locale d'une fonction » et « Courbes paramétrées » ;
- statistique descriptive ;
- probabilités 1.
Deuxième année :
- calcul intégral, à l'exception du paragraphe « Formule d'intégration par parties » ;
- équations différentielles, à l'exception des paragraphes « Nombres complexes » et « Equations linéaires du second ordre à coefficients réels constants » ;
- probabilités 2 ;
- statistique inférentielle.
CALCUL ET NUMÉRATION
(module ne figurant pas en annexe de l'arrêté du 4 juin 2013)
Ce module vise à réactiver les savoirs calculatoires fondamentaux en Mathématiques.
Vous pouvez consulter l'intégralité du texte avec ses images à partir de l'extrait du Journal officiel électronique authentifié accessible en bas de page
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Programme de Physique-Chimie
L'enseignement de la physique-chimie dans le contexte de la section de technicien supérieur « Biotechnologie en recherche et en production » s'appuie sur la formation scientifique acquise par les étudiantes et les étudiants dans le second cycle. En plus de l'acquisition des compétences et capacités purement disciplinaires, il vise à renforcer la maîtrise de la démarche scientifique afin que les étudiantes et les étudiants puissent acquérir l'autonomie nécessaire pour réaliser les activités qui leur seront proposées dans le cadre futur de leur exercice professionnel.
Par conséquent, cet enseignement vise l'acquisition des compétences suivantes :
- confronter ses représentations avec la réalité ;
- observer en faisant preuve de curiosité ;
- mobiliser ses connaissances, rechercher, extraire et organiser l'information utile fournie par une situation, une expérience ou un document ;
- raisonner, démontrer, argumenter, exercer son esprit d'analyse.
Tout d'abord, physique et chimie apportent une base fondamentale de connaissances scientifiques qui sera essentielle dans le cadre des biotechnologies. Les principes étudiés sont autant de concepts qui trouveront une application directe dans la compréhension des mécanismes biologiques et des transformations chimiques qui sont à l'origine des techniques employées couramment au laboratoire. En acquérant ces connaissances et les capacités afférentes, les étudiants seront armés pour analyser et résoudre des problèmes complexes dans le domaine industriel ou celui du laboratoire.
De plus, l'enseignement de la physique-chimie dépasse la simple transmission de connaissances. Il favorise également le développement de compétences essentielles à la pratique de la démarche scientifique. Les compétences telles que confronter ses représentations avec la réalité, observer en faisant preuve de curiosité, mobiliser ses connaissances, rechercher, extraire et organiser l'information utile fournie par une situation, une expérience ou un document, raisonner, démontrer, argumenter, et exercer son esprit d'analyse sont autant d'aptitudes qui seront cultivées au cours de ce parcours. Ces compétences ne sont pas seulement utiles dans le domaine scientifique, mais elles sont également mobilisables dans le contexte professionnel, renforçant ainsi la polyvalence des étudiantes et des étudiants.
Par ailleurs, l'enseignement de la physique-chimie est indissociable de la pratique expérimentale. La manipulation d'équipements de laboratoire, la réalisation de mesures, la conduite d'expériences et l'interprétation des résultats sont des éléments clés pour faire vivre la science et en comprendre la nature. Les étudiants auront l'opportunité de se familiariser avec les méthodes expérimentales, ce qui les préparera à une approche concrète et pragmatique des problématiques des biotechnologies. Cette dimension pratique est essentielle pour intégrer pleinement les concepts théoriques et leur donner un sens concret.
Le programme de physique-chimie est décliné en 4 grandes parties. La partie introductive relative à la mesure, est transversale et destinée à être traitée au cours de l'étude des autres parties sur les deux années.
Dans chaque partie, la colonne de gauche indique les notions à traiter et celle de droite indique les capacités. Les capacités expérimentales devant être travaillées par les étudiantes et les étudiants sont indiquées en italique. Afin de souligner le lien fort avec le futur contexte professionnel des étudiants, des pistes de contextualisation - non exigibles - sont proposées et sont précédées par le symbole .
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Notions et contenus |
Capacités exigibles |
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1. Chimie générale |
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1.1. Structure de la matière |
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L'atome Composition du noyau, représentation symbolique, nombre de masse, numéro atomique, isotopie. Tableau périodique. Structure du nuage électronique, électrons de valence. Ions, radicaux. Niveau d'énergie d'un atome, transition énergétique, relation de Planck-Einstein. Diagramme énergétique. La liaison covalente Électronégativité. Liaison covalente. Polarisation d'une liaison covalente, charges partielles. Entités polaires et apolaires. |
Déterminer la composition du noyau d'un atome et celle de son nuage électronique. Définir la notion d'isotope d'un élément chimique. - Marquage isotopique des protéines. - Intérêt de la spectrométrie de masse à rapport isotopique. Déterminer la configuration électronique d'un atome dans son état fondamental (Z 18). Définir et identifier un ion. Prévoir la configuration électronique attendue d'un ion monoatomique dans son état fondamental. Définir et identifier un radical. - Décrire des radicaux libres de l'oxygène. Savoir que les niveaux énergétiques d'un atome ou d'une molécule sont quantifiés. Exploiter la relation de Planck-Einstein pour déterminer l'énergie d'un photon connaissant sa fréquence et réciproquement. Relier la fréquence d'un rayonnement à sa longueur d'onde dans le vide. Exploiter un diagramme énergétique fourni pour calculer la longueur d'onde correspondant à une transition radiative (émission ou absorption de photon). Définir l'électronégativité d'un élément. Prévoir l'évolution de l'électronégativité le long d'une période et le long d'une colonne du tableau périodique. Comparer les propriétés chimiques d'éléments appartenant à une même colonne du tableau périodique. Identifier et représenter dans une entité une liaison polarisée, ainsi que les charges partielles en jeu. Identifier si une molécule est polaire ou apolaire, sa structure spatiale étant fournie. |
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Les interactions faibles Interactions de Van der Walls. Liaison hydrogène. Solvant, solvatation, miscibilité. Extraction liquide/liquide. |
Définir les interactions de Van der Waals. Identifier l'influence des interactions de Van der Waals entre molécules sur les propriétés physiques ou chimiques. - Structure tertiaire et quaternaire des protéines - Interactions antigène anticorps ; enzyme-substrat Repérer une liaison hydrogène, en connaissant les conditions de sa formation. - Feuillets β parallèles ou antiparallèles. Discuter de l'influence des liaisons hydrogène intermoléculaires. - Complémentarité des bases de l'ADN. - Interaction enzyme-substrat Discuter de l'influence des liaisons hydrogène intramoléculaires sur les propriétés physiques et chimiques ou sur la structure d'une molécule. - pKa de l'acide maléique et de l'acide fumarique - Structure secondaire des protéines Comparer les ordres de grandeur des énergies mises en jeu dans les interactions entre entités et comparer à l'énergie d'une liaison covalente. Décrire qualitativement les étapes de la solvatation d'une espèce chimique lors de sa mise en solution. Justifier le rôle de l'eau dans la solvatation des espèces chimiques polaires et/ou ioniques. Mettre en œuvre une extraction liquide/liquide. |
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Chromatographies Principe général : phase fixe, phase mobile, pic d'élution, colonne, détecteur. Chromatographie sur couche mince (CCM), chromatographie en phase gazeuse (CPG), chromatographie liquide haute performance (HPLC). Résine échangeuse d'ions. |
Décrire qualitativement les principes des chromatographies d'adsorption, de partage, d'affinité, d'exclusion. Décrire et exploiter le résultat d'une CCM, CPG, et HPLC. Citer les détecteurs (spectromètre UV, IR, fluorescence, spectromètre de masse) couramment utilisés en chromatographie. Mettre en œuvre une séparation d'espèces chimiques par chromatographie. Décrire qualitativement le principe de fonctionnement d'une résine échangeuse d'ion. Mettre en œuvre un protocole fourni, mettant en jeu une résine échangeuse d'ions pour déterminer une concentration en ions. |
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1.2. Thermodynamique chimique et équilibre chimique |
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Système chimique, grandeur physique, grandeur intensive, grandeur extensive. Phases d'un système. Equilibre d'un système chimique. Avancement, avancement maximal et final. Quotient de réaction Qr. Constante d'équilibre K°. Loi d'action des masses. Sens d'évolution d'un système physico-chimique. Energie échangée au cours d'une transformation chimique. Déplacement d'équilibre. Loi de modération de van't Hoff. |
Définir un système chimique et ses variables intensives et extensives. Identifier les phases d'un système chimique. Définir et exploiter l'avancement d'une réaction. Évaluer l'avancement final et maximal, les conditions initiales étant fournies. Définir et exprimer le quotient de réaction Qr Exprimer la constante d'équilibre K° en utilisant la loi d'action des masses. Evaluer Qr et K° en fonction de données fournies. Comparer le quotient de réaction Qr à la constante d'équilibre K° pour prévoir le sens d'évolution spontané d'un système thermodynamique. Identifier le caractère endothermique, athermique ou exothermique d'une réaction à partir de données fournies. Prévoir le sens d'évolution d'un système chimique, initialement à l'équilibre, à la suite d'une perturbation par comparaison du quotient de réaction et de la constante thermodynamique d'équilibre. Citer et exploiter la loi de modération de van't Hoff pour prévoir l'influence de la température sur un système physico-chimique à l'équilibre. |
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1.3. Solutions |
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Les solutions Quantité de matière, mole, constante d'Avogadro, masse molaire, concentration en quantité de matière, concentration en masse. Dissolution, dilution. Facteur de dilution. |
Connaître et exploiter les relations reliant nombre d'entités, quantité de matière, masse, concentration en quantité de matière, concentration en masse. Calculer et exploiter un facteur de dilution. |
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Solutions acides-bases pH d'une solution aqueuse. |
Citer la relation reliant le pH et la concentration en ion oxonium de la solution et inversement. Déterminer, à partir de la valeur de la concentration en ion oxonium, la valeur du pH de la solution et inversement. |
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Théorie de Brönsted : acide et base de Brönsted, couple acide/base, réaction acide-base, espèce amphotère. |
Définir les termes acide et base au sens de Brönsted. Ecrire un couple acide/base et l'équation de la réaction acide-base associée. Identifier, à partir d'observations ou de données expérimentales, les couples acide/base mis en jeu dans une réaction acide-base. Etablir l'équation d'une réaction acido-basique, les couples étant connus. Identifier une réaction acide-base à partir de son équation. Identifier le caractère amphotère d'une espèce chimique et en déduire les couples acide-base correspondants dans le cas des acides -aminés |
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Propriétés acido-basiques de l'eau, autoprotolyse. |
Identifier les couples acide-base de l'eau. Modéliser l'équilibre d'autoprotolyse de l'eau par une équation et exprimer le produit ionique Ke. |
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Réaction d'un acide ou d'une base avec l'eau, cas limite des acides forts et des bases fortes dans l'eau. |
Associer le caractère fort d'un acide (d'une base) à la transformation quasi-totale de cet acide (cette base) avec l'eau. |
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Constante d'acidité Ka et pKa d'un couple acide faible-base faible. |
Exprimer la constante d'acidité Ka pour un couple acide-base en fonction des concentrations molaires des espèces chimiques intervenantes. Citer et exploiter la relation entre pKa et Ka. Comparer la force de différents acides ou de différentes bases dans l'eau par comparaison des valeurs de leurs constantes d'acidité. |
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Diagramme de prédominance d'un couple acide/base, espèce prédominante. |
Exploiter la relation entre le pH d'une solution contenant un acide faible, sa base conjuguée et le pKa du couple. Représenter et exploiter le diagramme de prédominance d'un couple acide/base. Identifier la forme prédominante d'un acide -aminé en fonction du pH. |
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Constante d'équilibre K° associée à une réaction acido-basique mettant en jeu deux couples acide-base. |
Ecrire l'équation d'une réaction acido-basique et exprimer la constante d'équilibre K associée, les couples et les constantes d'acidité Ka étant donnés. Définir le pH isoélectrique d'un acide α-aminé. |
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Solution tampon. |
Citer les propriétés d'une solution tampon. Identifier la solution tampon adaptée en fonction des besoins à partir des données fournies. - Justifier l'utilisation d'une solution tampon de Tris HCl. Préparer une solution tampon répondant à un cahier des charges fourni et vérifier ses propriétés. |
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Titrage mettant en œuvre une réaction acido-basique, équivalence, suivi pH-métrique. |
Schématiser le montage relatif à un titrage donné. Etablir l'équation de la réaction support d'un titrage à partir d'un protocole expérimental ou de données. Citer les conditions nécessaires à une réaction pour qu'elle puisse être considérée comme support d'un titrage. Etablir la relation entre les quantités de matière de réactifs introduites à l'équivalence. Exploiter une courbe de titrage pH-métrique pour déterminer la valeur du volume versé à l'équivalence. Exploiter la valeur du volume versé à l'équivalence pour déterminer la quantité de matière, la concentration ou la masse en espèce dosée. (Toute exploitation d'un titrage indirect devra être guidée). Mettre en œuvre un protocole expérimental de titrage acido-basique direct suivi par pH-métrie et en exploiter les résultats. |
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Complexes |
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Complexe, ion ou atome central, ligand. |
Définir un complexe. Identifier au sein d'un complexe, l'atome ou l'ion central, le ou les ligands. - Utilisation de l'EDTA pour complexer le magnésium. (Aucune notion de nomenclature n'est attendue). |
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Solubilité d'espèces chimiques et précipitation d'espèces chimiques |
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Dissolution d'une espèce chimique (moléculaire, ioniques), équation de réaction de dissolution. |
Définir la solubilité d'une espèce chimique. Modéliser la dissolution d'un solide ionique par une équation de réaction, en utilisant les notations (s) et (aq) et déterminer la concentration en soluté dans la solution obtenue. |
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Solubilité, solution saturée. |
Définir la solubilité d'un solide dans un solvant. Définir et identifier une solution saturée. Identifier le ou les solvants les plus adaptés pour dissoudre un solide. |
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Précipitation d'un solide ionique. |
Écrire l'équation d'une réaction de précipitation d'un solide ionique, en utilisant les notations (s) et (aq). - Justifier la précipitation de l'ADN en présence d'éthanoate de sodium. |
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Réactions d'oxydoréduction |
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Oxydant, réducteur, couple oxydant/réducteur, demi-équation électronique, réaction d'oxydoréduction. |
Définir les termes oxydant et réducteur. Identifier un couple oxydant/réducteur et écrire la demi-équation électronique correspondante. - Exemples relatifs aux systèmes biologiques (pyruvate/lactate, NAD+/NADH, FAD/FADH2, …). Identifier, à partir d'observations ou de données expérimentales, les couples oxydant/réducteur mis en jeu dans une transformation et établir l'équation de la réaction d'oxydoréduction correspondante. Etablir l'équation d'une réaction d'oxydoréduction, les couples oxydant/réducteur étant donnés. - Exemples liés à la formation d'acide gluconique, aux transporteurs redox de la chaine respiratoire Identifier une réaction d'oxydoréduction à partir de son équation. |
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Potentiel d'un couple oxydant/réducteur (potentiel d'oxydoréduction), potentiel redox standard. |
Définir le potentiel d'oxydoréduction d'un couple oxydant/réducteur. |
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Relation de Nernst. Electrode de mesure, électrode de référence, électrode spécifique |
Exploiter la relation de Nernst pour un couple oxydant/réducteur donné. Décrire le principe de fonctionnement d'une électrode spécifique. - Electrode de Clark. |
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Echelle des potentiels redox standard. |
Comparer la force des oxydants ou des réducteurs de deux couples oxydant/réducteur par comparaison des valeurs de leur potentiel standard d'oxydoréduction. - Echelle de potentiels standard des transporteurs de la chaine respiratoire. Prévoir le sens d'une réaction d'oxydoréduction spontanée mettant en jeu deux couples oxydant/réducteur par comparaison de leur potentiel d'oxydoréduction. Calculer la constante d'équilibre K d'une réaction d'oxydo-réduction à partir des potentiels standard des couples en présence, la relation étant fournie. |
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1.4. Cinétique chimique |
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Suivi temporel d'un système siège d'une transformation chimique |
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Vitesses volumiques de disparition et de formation d'un constituant. |
Définir la vitesse volumique de formation d'un produit ou de la disparition d'un réactif. |
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Temps de demi-réaction. |
Définir le temps de demi-réaction d'une transformation chimique par rapport à la disparition d'un réactif. Déterminer graphiquement une vitesse volumique de disparition d'un réactif, une vitesse volumique d'apparition d'un produit, un temps de demi-réaction. |
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Modification de l'évolution temporelle : facteurs cinétiques (température, concentration des réactifs). Mécanisme réactionnel : acte élémentaire, intermédiaire réactionnel. Catalyse : catalyseur, mode d'action, types de catalyse (homogène, hétérogène, enzymatique). |
Définir un facteur cinétique. Citer et identifier des facteurs cinétiques. Identifier un intermédiaire réactionnel dans un mécanisme réactionnel fourni. Interpréter l'influence des concentrations des réactifs et de la température sur la vitesse d'un acte élémentaire, en termes de fréquence et d'efficacité des chocs entre entités. Définir un catalyseur et décrire son mode de fonctionnement. Identifier l'action d'un catalyseur dans un mécanisme réactionnel fourni. - Citer quelques catalyseurs utilisés dans le vivant. |
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Modèle de Michaelis-Menten. Méthode de Lineweaver-Burk. |
Distinguer les trois types de catalyse : catalyse homogène, catalyse hétérogène, catalyse enzymatique. Définir le site actif d'une enzyme et l'identifier dans le cas d'un mécanisme fourni. Décrire le modèle de Michaelis-Menten. Exploiter dans le cadre du modèle de Michaelis-Menten des mesures permettant de déterminer les paramètres du modèle (vimax, KM), la loi de vitesse étant fournie. |
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2. Chimie organique |
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Nommer une molécule organique Groupes caractéristiques. Règles de nomenclature. |
Identifier un groupe caractéristique dans une molécule et l'associer à sa fonction chimique (alcool, thiol, amine, aldéhyde, cétone, acide carboxylique, ester, amide). - Familles fonctionnelles intervenant dans la chimie du vivant : Oses, acides gras, acides -aminés, nucléotides, acides nucléiques... Déterminer le nom de molécules organiques simples et usuelles. |
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Isomérie de configuration Stéréochimie : centre stéréogène, chiralité. Formules développées, semi-développées, topologiques, représentation de Cram, projection de Fisher. Diastéréoisomérie, énantiomérie Règles de Cahn, Ingold, Prelog. |
Définir un centre stéréogène et la notion de chiralité. Identifier un centre stéréogène. Identifier des entités chirales. Représenter une molécule en représentation de Cram et en projection de Fischer. Déterminer la relation de stéréoisomérie entre deux stéréoisomères de configuration. Déterminer le descripteur R ou S d'un atome de carbone stéréogène. Déterminer le descripteur L ou D d'un acide a-aminé. Déterminer le descripteur Z ou E d'une liaison C=C stéréogène. - Série D ou L des oses et des acides -aminés. |
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Modifications d'une molécule organique Transformations en chimie organique. Oxydation des groupements hydroxyles et thiols. |
Identifier des réactions d'oxydo-réduction, acide-base, de substitution, d'addition, d'élimination. - Formation d'une liaison peptidique pour un acide -aminé Étudier une oxydation ménagée d'un alcool ou d'un thiol et prévoir les produits, les couples rédox étant fournis. |
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3. Physique |
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3.1. Rayonnements électromagnétiques |
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Caractéristiques d'une onde électromagnétique Période, fréquence, longueur d'onde célérité d'une onde. Spectre électromagnétique. |
Citer et exploiter les grandeurs physiques associées à une onde électromagnétique (période, fréquence, longueur d'onde, célérité) et relier ces grandeurs entre elles. Situer les rayonnements UV et IR de part et d'autre du domaine du visible sur une échelle de longueurs d'onde. |
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Microscopie Notion de rayon lumineux dans le modèle de l'optique géométrique. Description des phénomènes de propagation : réflexion, réfraction, diffraction, diffusion. Lentille mince convergente. Microscopie optique, grossissement. Pouvoir de résolution, microscopie électronique. |
Définir le modèle de l'optique géométrique et en indiquer les limites. Distinguer les phénomènes de réflexion, réfraction, diffraction, diffusion de la lumière. Définir une lentille mince convergente et décrire qualitativement son effet sur la trajectoire d'un rayon lumineux. Décrire les différents constituants et le principe de fonctionnement d'un microscope optique (relation de conjugaison exclue). Exploiter la relation de grossissement, celle-ci étant fournie. Distinguer microscopie optique et microscopie électronique par la nature de l'onde utilisée et indiquer les avantages de la microscopie électronique. |
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3.2. Spectrométrie |
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Rayonnement monochromatique, polychromatique. Décomposition de la lumière par un prisme et un réseau. Spectre d'émission d'une source Spectre continu, spectre de raie, spectre de bande. Principe d'un capteur. Notion de chaine de mesure. |
Distinguer une lumière ou une radiation monochromatique et une lumière ou une radiation polychromatique. Justifier l'intérêt de l'utilisation d'un prisme ou d'un réseau pour décomposer un rayonnement polychromatique. Distinguer les spectres d'émission continus obtenus à partir d'une source de lumière à incandescence et les spectres d'émission discontinus (ou spectres de raies) obtenus à partir d'une source de lumière à luminescence. Relier la discontinuité d'un spectre de raies au diagramme d'énergie de son atome. Citer le rôle du monochromateur dans un spectrophotomètre. Définir un capteur. Identifier les grandeurs d'entrée et de sortie. Identifier des photorécepteurs couramment utilisés : cellule photoélectrique (ou photoémissive), photomultiplicateur, photodiode, photorésistance. Identifier le rôle des éléments qui composent une chaîne d'acquisition et de restitution de données : capteur, conditionneur, dispositif de traitement des données. Mettre en œuvre et étudier une chaîne de mesure à l'aide d'un microcontrôleur préprogrammé. |
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Absorption des rayonnements Intensité lumineuse transmise, intensité lumineuse absorbée, Transmittance, absorbance. Loi de Beer-Lambert. Spectrométrie d'absorption UV - visible. |
Définir l'absorbance d'une solution. Citer la loi de Beer-Lambert et indiquer la signification de chaque grandeur. Exploiter la loi de Beer-Lambert avec ou sans étalonnage. Exploiter une gamme d'étalonnage pour déterminer la concentration d'une espèce en solution. - Absorption dans le domaine UV de l'ADN, de l'ARN et des protéines. |
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Spectroscopie infrarouge (IR). |
Décrire le principe de fonctionnement de la spectroscopie IR. Exploiter un spectre IR à partir de données fournies pour identifier des groupes caractéristiques. |
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Spectrofluorimétrie Espèce chimique fluorophore, fluorescence, spectres d'excitation et spectre d'émission, déplacement de Stokes, intensité de fluorescence. Quenching. |
Définir qualitativement le phénomène de fluorescence. Décrire qualitativement le principe de fonctionnement d'un spectrofluorimètre. Identifier par comparaison un spectre d'absorption et spectre d'émission d'une espèce chimique fluorophore. Interpréter la différence d'énergie entre photons absorbés et photos émis. Exploiter la relation liant l'intensité de fluorescence à la concentration d'une substance fluorescente. Interpréter le fonctionnement des désactivateurs de fluorescence (quenching). Toute exploitation de mesures spectrofluorimétriques sera guidée. |
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Spectrométrie de masse Principes généraux de la spectrométrie de masse. Spectres de masse : pic de base, pic moléculaire, massif isotopique. |
Décrire qualitativement le principe de fonctionnement d'un spectromètre de masse : ionisation, séparation dans un analyseur, détection. Décrire qualitativement le phénomène de fragmentation. Définir les principaux pics : pic de base, pic moléculaire, pics isotopiques. - Intérêt du spectromètre MALDI-TOF Exploiter un spectre de masse pour évaluer la masse molaire d'une espèce ou à l'aide de données fournies. Identifier la présence d'isotopes. |
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3.3. Fluides |
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Viscosité : Masse volumique. Notion de fluide visqueux. Coefficient de viscosité dynamique. |
Citer et exploiter la définition de la masse volumique. Distinguer un fluide parfait d'un fluide visqueux. Comparer la viscosité de fluides en fonction de leur coefficient de viscosité dynamique. |
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Mouvement d'une particule dans un fluide visqueux : Forces appliquées à une particule en mouvement dans un fluide visqueux (poids, poussée d'Archimède, force de frottement fluide). Vitesse limite. Mesure de viscosités, viscosimètre. |
Interpréter et exploiter les expressions de forces connues. Identifier les forces appliquées sur une particule en mouvement dans un fluide. Exploiter l'expression de la vitesse limite atteinte au régime permanent par une bille sphérique en chute libre dans un fluide visqueux. Décrire le principe de fonctionnement de viscosimètres simples utilisés en laboratoire. Mettre en œuvre un protocole expérimental de mesure du coefficient de viscosité dynamique d'un fluide. |
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Diffusion d'un fluide Transport diffusif et convectif d'un fluide. Décantation, sédimentation. Centrifugation, ultracentrifugation. |
Distinguer un transport de matière diffusif d'un transport convectif. Décrire qualitativement le phénomène de diffusion et connaitre l'influence de la nature de l'espèce diffusante et de sa concentration. - Diffusion à travers la membrane plasmique Décrire le principe de la sédimentation. Déterminer une vitesse de sédimentation. Décrire les méthodes de centrifugation et d'ultracentrifugation et expliquer leur intérêt en comparaison avec la décantation. - Comparaison de la centrifugation et de l'ultracentrifugation par rapport à la sédimentation. |
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3.4. Electrostatique |
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Charge électrique. Force électrique subie par une particule chargée dans un champ électrique. Migration sous l'effet dans champ électrique. |
Citer et exploiter la relation donnant la force électrique subie par une particule chargée dans un champ électrique. Interpréter le sens de déplacement d'une particule chargée dans un champ électrique. Décrire le principe de l'électrophorèse. Mettre en œuvre une migration d'ions sous l'effet d'un champ électrique. - Méthode de Western Blot |