L1 Portail Biologie Chimie Sciences de la Terre (BCST)

Acquérir les compétences du numérique afin d’avoir un usage sûr et critique des technologies de la société de l’information et maîtriser les outils informatiques indispensables à la poursuite d’études supérieures. Il est nécessaire de se documenter et de se tenir informé (D1), de rendre compte de son travail en produisant des documents efficacement (D3), de communiquer (D2) dans le respect des règles et usages (D4) inhérents au travail dans un environnement numérique évolutif (D5). L’UE prépare à la certification PIX, définie dans le cadre européen DIGICOMP3. Cela comprend 16 compétences regroupées en cinq domaines

D1 : Informations et données
D2 : Communication et collaboration
D3 : Création de contenu
D4 : Protection et sécurité
D5 : Environnement numérique

Pour être « numériquement compétent » il faut posséder chacune de ces compétences.

Acquérir les compétences numériques nécessaires au suivi d’études supérieures telles que définies dans un cadre européen (DigComp3). Savoir faire un usage sûr et critique des technologies de la société de l’information. Préparer les étudiants à la certification Pix niveau 5, « avancé », le plus haut niveau pour l’instant disponible. Être un utilisateur avancé dans les 5 grands domaines du numérique de la certification PIX :

information et données,
communication et collaboration,
création de contenu,
protection et sécurité,
environnement numérique.

Toutes les séances se déroulent sur ordinateur pour travailler les diverses compétences numériques du PIX. Les étudiants doivent par ailleurs s’auto-évaluer sur la plate forme nationale de la certification PIX. Une partie de la note repose sur une présentation orale, travail collaboratif entre chaque groupe d’étudiants qui permet de les évaluer et sur un contrôle continu durant le semestre. Le score obtenu à la certification PIX est utilisé pour déterminer la note de l’épreuve de synthèse finale de l’UE

Attendus de l'UE Langue-Anglais1 : Niveau B1 minimum dans les 5 compétences linguistiques

ANGLAIS GÉNÉRAL. Cette UE s'inscrit dans une approche actionnelle dans les 5 compétences (compréhension orale et écrite, expression écrite, expression orale en continu et en interaction) avec un travail sur la prononciation des sons voyelles. L'interaction se fait à travers des documents écrits et/ou audiovisuels centrés sur la problématique de l'éducation et de l'enseignement supérieur et un scénario de communication. La communication interculturelle pourra être abordée dans le cadre du cours.

Le travail se fera par groupes de niveau.

Cette UE libre est ouverte aux étudiants qui souhaitent suivre un enseignement optionnel supplémentaire (sous réserve de compatibilité des emplois du temps et après accord des responsables de formation) ou réaliser un stage facultatif conventionné. NB : Cette UE est non diplômante, c’est à dire que sa validation ne peut pas servir à l’obtention des 60 ECTS nécessaires à la validation de l’année.

OAV : Acquérir un complément de formation.

Modalités de contrôle des connaissances et compétences (MC2C) :

Si l’étudiant s’inscrit dans cette UE dans le but de suivre une UE optionnelle supplémentaire, la validation de l’UE suivra les MC2C de l’UE en question.
Si l’étudiant s’inscrit dans cette UE dans le but de réaliser un stage facultatif conventionné, il conviendra avec son enseignant référent des modalités de suivi et d’évaluation. Cette évaluation ne fera pas l’objet d’une note, le résultat sera « acquis » ou « non acquis ».

Intérêt pour des approches expérimentales en chimie.

L'objectif de l'UE est d'approfondir les connaissances pratiques en chimie à travers la synthèse et l'analyse de produits du quotidien. Les étudiants découvriront des techniques de caractérisation et d'analyse lors de 2 séances de TD préparatoires aux 5 séances de TP décrites ci-dessous :

1. Dosage acido-basique de l’aspirine
2. Synthèse et purification de l’aspirine en jouant sur ses propriétés acido-basiques
3. Extraction de la caféine et caractérisation par chromatographie sur couche mince
4. Extraction d'un colorant alimentaire naturel de bonbons gélatineux et quantification par spectroscopie d'absorption UV-Visible
5. Séparation de colorants alimentaires par chromatographie sur colonne puis analyse de leur pureté par spectroscopie d'absorption UV-Visible

Respecter les principales mesures de prévention en matière d'hygiène et de sécurité et les bonnes pratiques de laboratoire. Maîtriser les notions quantitatives de préparation expérimentale (calcul de dilutions, de concentrations...) et les bases d'étalonnage des appareils de mesure. Interpréter des résultats d'expériences. Reconnaître les techniques de synthèse, de séparation et d'analyse étudiées dans l'UE. Rédiger un compte-rendu de TP en respectant les consignes méthodologiques fournies.

L'UE comporte 2 séances de TD de 2h et 5 séances de TP de 4h. L'évaluation est réalisée au travers d'un contrôle continu (manipulation en séance, compte-rendus de TP et interrogations écrites) et d'une épreuve terminale de TP.

Chimie3 : introduction à la chimie inorganique, organique et à la chimie-physique. Burrows, Holman, Parsons, Pilling, Price. Ed. De Boeck.

Initiation au travail de laboratoire en biotechnologies, mené sous la forme d’un mini-projet de recherche alliant différentes techniques de base de microbiologie et de biologie moléculaire.

1. Réaliser un mini projet de recherche en utilisant des techniques de base de laboratoire en microbiologie et biologie moléculaire pour extraire des microorganismes du sol, tester leur activité antibiotique et les identifier

   Préparer un protocole : réaliser les calculs nécessaires à chaque manipulation (calculs de dilution, changement d’unités…) et comprendre la théorie associée à chaque expérience Appliquer un protocole Organiser son poste travail (avant, pendant et après la manipulation) Manipuler avec soin : réaliser des pipetages précis, manipuler en conditions d’asepsie, savoir ensemencer des bactéries (isolement, étalement de dilutions)

2 : Analyser les résultats d’expériences

3 : Rédiger des comptes rendus expérimentaux pour consigner l’ensemble des manipulations réalisées sur la base d’un cahier de laboratoire (titre, objectifs, principe, matériels nécessaires, méthode appliquée, description et analyse des résultats)

L’UE comprend 8 séances de travaux pratiques.

Introduction à la microbiologie - Microbiologie fondamentale et appliquée, Luciano Paolozzi, Jean-Claude Liébart, Matthieu Arlat, Michel Dion, Harivony Rakotoarivonina, Sciences Sup, Dunod (2019)

Aucun

Cet enseignement se base sur l’étude pratique de produits de la vie quotidienne tels que les farines d’une part et le lait d’autre part, pour aborder sous un angle pluridisciplinaire des notions simples de biologie animale et végétale, biochimie et microbiologie, qui seront approfondies en cours. Les étudiants devront également mener une recherche documentaire plus poussée sur un sujet en lien avec le thème de l’UE, qu’ils présenteront sous forme de poster.

Au programme de cet enseignement: Partie 1 : Farines végétales et panification – Travaux pratiques "Caractérisation des constituants des farines et impact sur la panification" Fabrication de pâte à pain à partir de différentes farines (blé et maïs) par étapes successives de pétrissage en présence d'eau (récupération des parties solides et liquides obtenues). Mise en évidence par coloration des protéines et des sucres tels que l'amidon et le glucose dans les différentes parties récupérées. Ajout de différentes souches de levure, effet sur le pouvoir de panification. Analyse et comparaison des résultats obtenus en TP avec les différentes farines en termes d'élasticité de la pâte et des constituants mis en évidence. Définition du gluten et de son importance, nature des différentes protéines de réserves et leurs capacités à former le gluten (blé). Identification des levures utiles à la panification. Impact sur la santé humaine: intolérance au gluten et symptômes associés.

Cours sur "Les graines en termes de base de l'alimentation humaine et animale: le cas des farines". La filière céréalière en France et dans le monde. Blé ou maïs: une matière première pour de multiples usages. Présentation des filières blé tendre (alimentation animale: blés fourragers, panification et biscuiterie, distillerie-carburant), blé dur (semoules), maïs (amidonnerie, semoulerie, huilerie, industrie du maïs doux, aliment du bétail: farine et tourteau, distillerie-carburant). Importance des levures dans la panification.

Partie 2 : Laits et Fromages – Travaux pratiques "Caractérisation des constituants du lait et du fromage" Identification les principaux composants de différents laits (vache, brebis, soja) par différents tests biochimiques. Etude de la répartition de ces composants après séparation de la caséine et du lactosérum lors de la fabrication du fromage. Observation de microorganismes impliqués dans la fabrication et l’affinage des fromages. Analyse et comparaison des résultats obtenus en TP avec les différents laits utilisés. Impact de la diversité des microorganismes sur la fabrication des fromages. Importance des produits laitiers dans la nutrition humaine. Lactose et santé humaine, des alternatives possibles ?

Cours sur "Le lait et les produits laitiers". Présentation de la filière lait/produits laitiers en France. Impact de l’alimentation animale sur la composition du lait. Importance des microorganismes lors de la fabrication des fromages.

Partie 3 : Approfondissement d’un sujet en lien avec le thème de l’UE En trinôme, recherche documentaire, synthèse bibliographique, puis préparation et présentation d’un poster.

L’objectif de cette UE est d’aborder, sous un angle pluridisciplinaire, des notions de biologie à partir de l’étude de produits de la vie quotidienne. Grâce à des expériences simples menées sur ces produits, l’étudiant abordera différentes notions de biologie animale et végétale, de microbiologie mais aussi de biochimie, voire de bioéthique. De plus, par groupe de 3, ils choisiront un sujet en lien avec le thème de l’UE et mèneront une recherche documentaire dont ils en présenteront la synthèse sous forme d’un poster.

Aussi, à l’issue de cet enseignement, l’étudiant sera capable de : OAV1 : Décrire les principales filières de production des céréales, du lait et des produits laitiers en France. OAV2 : Expliquer les principales étapes de fabrication du pain et du fromage. OAV3 : Réaliser des tests biochimiques simples pour déterminer la composition de produits alimentaires (pain et fromage). Interpréter les résultats et relier la fabrication de ces produits aux processus microscopiques impliqués. OAV4 : Observer des micro-organismes à l’aide d’un microscope et décrire leur rôle dans la fabrication de certains produits alimentaires. OAV5 : Collecter, analyser, organiser et synthétiser des informations ou des résultats en groupe, en vue de leur présentation. Produire un compte-rendu écrit structuré. Réaliser un poster et en faire une présentation orale.

Cet enseignement comportera deux principales thématiques : les farines végétales et les produits laitiers. L’approche débutera par la réalisation d’expériences simples de biochimie permettant de caractériser les constituants de ces produits alimentaires et d’appréhender le rôle des micro-organismes impliqués dans les processus de panification et de fermentation lactique. Ces notions seront ensuite approfondies lors de cours théoriques permettant d’aborder plus largement les filières Blé et Produits laitiers en France. Enfin, les étudiants répartis en trinôme choisiront un sujet en lien avec le thème de l’UE sur lequel ils mèneront une recherche documentaire et élaboreront une synthèse sous forme de poster, qu’ils présenteront à l’oral.

Listes des ateliers culturels proposés en UE libres. Chaque atelier est par semestre. Il dure 25 heures pouvant inclure, selon l'atelier, un volume d'heure de travail personnel et donne droit à 2,5 crédits ECTS :

• Afreubo (orchestre harmonique),
• orchestre symphonique,
• musique assistée par ordinateur,
• théâtre Aztec,
• théâtre classique,
• théâtre d'impro TIPS,
• théâtre et éloquence (uniquement au 1er semestre),
• écriture créative,
• arts visuels et dessin,
• photo,
• ikebana,
• initiation à l'oenologie,
• game design (uniquement au 1er semestre).

Aspects théoriques et pratiques de l’observation en microscopie (2 TD, 1 TP) Préparation et coloration histologique d’un matériel biologique végétal et animal en vue d’une analyse d’un processus biologique (2 TP) Récupération et identification de la microfaune du sol (1 TD, 1 TP) Identification des principales formes et organisation de procaryotes (1 TP) Observation de processus physiologiques simples sur un organisme eucaryote unicellulaire (1 TP)

OAV-1 Illustrer la biodiversité des faunes et flores microscopiques.

OAV-2 Observer et décrire les êtres unicellulaires ainsi que les cellules animales/végétales

OAV-3 Illustrer les méthodes d’observation microscopiques.

Présentation et information théoriques données lors des TDs introductifs Mise en pratique de ces notions par la préparation et l’observation des échantillons biologiques lors des séances de TP Synthèse et analyse des observations lors de la rédaction des comptes rendus de séances et lors de l’examen final

L’UE Challenge 1 est une UE d’aide à la réussite basée sur le programme des trois UEs fondamentales de la période 1 : "Biologie 1 : Unité, diversité, évolution du vivant", "Chimie 1 : De l'atome à la matière" et "Chimie-Biologie : Aux origines de la vie". Chaque partie est introduite par un jeu de cartes (flashcards) pour tester les prérequis des étudiants qui vont par la suite travailler en groupe tout au long de l’UE pour revoir, réviser et consolider d’une façon ludique les différents chapitres abordés dans ces UEs. Plusieurs méthodes sont utilisées telles que l’élaboration d’une bande dessinée ou d’une vidéo sur les origines de la vie, le jeu « questions pour un champion » pour réviser la partie « diversité » ou un jeu de cartes (exemple : jeu de l’oie) pour remobiliser le chapitre sur les configurations électroniques.

OAV 1. Remobiliser et consolider ses connaissances en biologie et chimie

1. Connaître par cœur les formules, les démonstrations, les définitions, …
2. Extraire des informations essentielles d’un cours
3. Proposer des liens entre des connaissances déjà acquises et les illustrer par des exemples
4. Retrouver des informations pour résoudre un exercice et/ou répondre à une question
5. Intégrer le raisonnement et la logique pour répondre aux questions et résoudre les exercices OAV 2. Acquérir de nouvelles méthodes d’apprentissage en travaillant en groupe
6. Organiser le contenu d’un cours et le restituer sous forme d’un tableau, un résumé, une carte mentale, …
7. Créer des flashcards (application Quizlet) avec des questions/réponses et les utiliser pour consolider ses connaissances
8. Présenter une partie du cours sous forme d’un jeu (questions pour un champion)
9. Présenter une partie du cours sous forme d’une bande dessinée, vidéo ou jeu de carte
10. S’autoévaluer et évaluer ses pairs

Tous les travaux seront présentés et évalués à l’oral et à l’écrit en contrôle continu. Un examen terminal aura lieu en fin de la période 1.

Cours, TD et TP des UE suivantes de la période 1 :

Biologie 1 : Unité, diversité, évolution du vivant
Chimie 1 : De l'atome à la matière
Chimie-Biologie : Aux origines de la vie

Baccalauréat général avec au moins une spécialité scientifique en terminale (et particulièrement la spécialité SVT en Terminale).

Le but de l’UE est d’apprendre à l’étudiant à mener un protocole rigoureux de mesures appliqué à des domaines variés des Sciences de la Terre. L’étudiant reproduira l’ensemble du protocole fourni, et acquerra des résultats par des mesures soit sur le terrain soit en salle. L’étudiant estimera la qualité de ses données grâce à des méthodes rigoureuses qui lui seront utiles quel que soit son futur cursus scientifique, notamment via des outils mathématiques simples (notions de courbes cumulées, non cumulées, intégration graphique, calculs d’erreurs,…) appliqués à des cas concrets. Enfin, l’étudiant interprétera ses données et rédigera un rapport.

Manipuler des instruments de mesure simples dans les domaines de l’hydrologie et de la topométrie (micro-moulinet et méthode du flotteur, utilisation de la boussole, d’un niveau géométrique, d’une mire) Reproduire avec rigueur un protocole expérimental (déterminer la géochimie de différentes eaux minérales, mesurer la porosité et la granulométrie de roches sédimentaires) Acquérir des données Contrôler la qualité et représenter les données à l’aide d’outils simples (représenter des données en traçant des courbes cumulées et non cumulées, intégration graphique, calcul d’erreurs) Interpréter les résultats obtenus en utilisant des ressources documentaires (cartes géologiques) Rédiger un rapport

Les enseignements seront dispensés sous forme de cours magistraux et de travaux pratiques et dirigés associés. L’évaluation sera faite via une épreuve finale de synthèse mais également par un suivi régulier (modalités de contrôle des connaissances à préciser).

Boillot, G., Huchon, P. et Lagabrielle, Y., 2008. Introduction à la géologie. Dunod, Paris, 217 pp., ISBN: 978-2-10-051530-1 Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5 Peycru, P., 2008. Géologie, tout-en-un 1ère et 2ème année BCPST. Dunod, Paris, 641 pp. ISBN: 978_2_10-053790-7 Renard, M., Lagabrielle, Y., Martin, E., de Rafélis, M., 2015. Eléments de géologie, 15ème édition du « Pomerol », Dunod, Paris, 1142 pp. ISBN: 978-2-10-072480-2 Robert, C. et R. Bousquet, 2013. Géosciences, La dynamique du système Terre. Belin, Paris, 1160 pp., ISBN: 978-2-7011-3816-9

Les séances de TD de l'UE Réussir alternent ateliers, mises en pratiques et, dans une moindre mesure, apports théoriques sur les différentes thématiques comme l’attention, la mémoire, les techniques (prises de notes, extraction d’informations, résolution d’exercices). Un mini-colloque, permet, à travers des présentations réalisées en équipe par les étudiants, de découvrir les aspects biologiques, neurologiques ou cognitifs de l’apprentissage. Cette activité se termine par un moment convivial de partage entre étudiants et enseignants.

Tout au long du semestre, un carnet d’apprentissage est utilisé par les étudiants pour décrire leurs activités et leurs réflexions. Ces carnets permettent de réfléchir à ses pratiques afin, éventuellement, de les améliorer.

L'objectif de l'UE est de permettre à l'étudiant : de se donner des méthodes de travail efficaces, de contrôler sa motivation, son attention, son stress, d'exploiter l’information scientifique dans son domaine d’étude, de résoudre des problèmes dans son domaine d’étude.

Mireille Houart, Réussir sa première année, De boeck, 2017 Guide de réflexion sur les stratégies d’apprentissage à l’université, Université du Quebec, ,

La MISS (Maison d’Initiation et de Sensibilisation aux Sciences), le laboratoire universitaire des 8-15 ans, accueille tout au long de l’année, dans un bâtiment dédié de la Faculté des Sciences d’Orsay, des classes d’écoles élémentaires et de collèges pour des ateliers d’une journée construits autour de la démarche d’investigation scientifique, sur des sujets en lien avec les recherches des laboratoires environnants. Depuis la rentrée 2018, la MISS met en place des ateliers au format plus court (environ 2h30) autour du thème de la chimie amusante. Les élèves, encadrés par les étudiants de L1, mènent une enquête pour désigner un coupable grâce à des expériences ludiques de chimie (reconnaitre ce que le coupable a bu grâce au pH, avec quel stylo il a écrit grâce à la chromatographie, analyser la terre sous sa chaussure grâce à des réactions chimiques spécifiques ou révéler un message effacé écrit avec différents types de stylos).

• Animer un atelier.
• Gérer un groupe d'enfants.
• Transmettre ses connaissances de manière claire et attractive.
• Capter l'attention d'un auditoire.
• Rédiger un rapport sur un des ateliers animés.
• Développer son esprit critique.

L’objectif du module CLE1 est double : (1) rendre le monde de l’entreprise accessible à des étudiants qui suivent un parcours scientifique en leur expliquant les fondamentaux de façon originale et pédagogique ; (2) donner les bases fondamentales d’Economie générale. L'UE comprend également une journée de rencontres et d'échanges avec des acteurs de l'environnement socio-professionnel, ainsi que des ateliers de travail de la posture et de l'éloquence pour apprendre à mieux se valoriser. Cette UE s’adosse à l’Unité d’Enseignement « Explorer son Environnement Professionnel » (EEP) de façon à permettre aux étudiants de mieux préciser leur projet professionnel.

Définir les différents types d'entreprises. Préciser le vocabulaire de l'entreprise. Discriminer chiffre d'affaire et bénéfices. Discuter autour des principes de base de l'économie générale et de l'entreprise. Prendre la parole en public : transmettre sa pensée, gérer son stress et prendre confiance soi.

Modules sur les principes fondamentaux de l'entreprise et de l'économie générale : 6 séances de 2h de cours et de mise en situation en amphi. Journée des métiers et des formations : échanges avec des acteurs du monde socio-professionnel et témoignages d'anciens étudiants sur leur parcours professionnel. Atelier Lab'Oratoire : 2 séances de 3h ou 3 séances de 2h en groupe de TD.

L’Unité d’Enseignement « Explorer son Environnement Professionnel » a pour objectif d'aider l'étudiant à mettre en place les aspects principaux de son avenir professionnel en l'incitant à devenir acteur de son orientation. Cet enseignement s’inscrit dans l’une des 6 missions du service public de l’enseignement supérieur « L’orientation et l’insertion professionnelle ». La démarche proposée incite l'étudiant de première année à : (1) explorer son futur environnement professionnel ; (2) à définir et/ou préciser son projet en termes d'activité professionnelle, en le confrontant aux réalités de terrain. Il analyse ainsi les aptitudes et connaissances requises pour exercer le métier choisi, qu'il sera à même de développer par le choix de stages, d’options et d’activités dans le cadre intra et extra-universitaire.

La méthodologie suivie est semblable à celle d'une recherche universitaire dans les étapes successives qui mènent du choix du thème à la production du travail final. A l'issue de la présentation générale du contenu et des objectifs du module en amphithéâtre, chaque étudiant choisit un thème qui constitue son "projet professionnel". Il doit ensuite (ce travail se fait en équipe de 3 à 6 étudiants) :

• effectuer une recherche documentaire approfondie et pertinente,
• réaliser des interviews de professionnels,
• rédiger individuellement un document de synthèse,
• faire une présentation orale à l'aide d'un poster. Le travail est évalué à partir de la participation au travail de l’équipe au cours de l'avancement du projet, du dossier écrit, de la soutenance orale et du poster de l'équipe.

L'UE comprend :

• 8 séances de TD de 2h,
• des interviews de professionnels,
• une séance de présentation orale du projet.

Compétences préprofessionnelles : Connaître le métier, les perspectives d’insertion, les entreprises ou organisations Travailler en équipe : s’intégrer, se positionner, collaborer, communiquer et rendre compte Savoir se présenter et présenter sa démarche Compétences transférables S’organiser, gérer son temps et ses priorités Faire preuve d’initiative Mobiliser les informations pertinentes et les mettre en forme Construire et développer une argumentation Faire preuve d’esprit critique Respecter la syntaxe et l’orthographe Construire un exposé adapté à l’objet et au public Prendre la parole Organisation

Gilles D., Millaud C., Saulnier-Cazals J., Vuillermet-Cortot M.J. : Projet professionnel de l’étudiant : les nouvelles donnes le livre « Passeurs de futurs » + CD-Rom, Ed. ONISEP (Paris) collection Références, 2002. Gilles D., Saulnier-Cazals J., Vuillermet-Cortot M.J. : SOCRATE, le retour... Pour accompagner la réussite universitaire et professionnelle des étudiants, Ed. Septembre (Québec), 1994.

Chimie: Composition élémentaire de l’atome et notion d’isotopes, composition atomique des molécules, quantités de matière et concentrations, équilibrage de réactions chimiques (conservation du nombre d'atomes et de la charge), tableaux d'avancement pour des réactions totales, notions de chaleur et de transferts d'énergie, terminologie de la verrerie « standard » (béchers, éprouvettes, pipettes,…)

Physique: Conversion d'unités et analyse dimensionnelle, force et travail d'une force, lois de Newton, interaction coulombienne, énergies (mécanique, potentielle, et cinétique

Mathématiques:

Géométrie : vecteurs et combinaison de vecteurs, géométrie 3D (polyèdres réguliers simples), trigonométrie
Algèbre : puissances de 10, fractions, résolution d'équations du premier et second degré
Analyse : fonction d'une variable : variations, dérivée, intégrale, représentation graphique, détermination d’équations de droites (pente, ordonnée à l’origine), fonctions logarithme et exp

Cet enseignement apporte les bases en chimie générale en partant de la structure des atomes pour construire la structure et les propriétés des molécules organiques, inorganiques et des solides:

Généralités et Spectroscopie
    Atomistique: Rappel des constituants de l'atome, et définition d'un élément et de ses isotopes. Notion de masse atomique
    Lumière: Description ondulatoire et corpusculaire de la lumière
    Spectroscopie: Définition de l'analyse spectrale, des domaines du spectre électromagnétique et des type de spectres (de raies ou continu). Processus d'émission et d'absorpption représentés dans un diagramme d'énergie. Présentation des séries de l'atome d'hydrogène, travaux pratiques de spectroscopie d'émission des atomes H et O dans le visible.
     Hydrogénoïdes: Formules de Bohr et étude du diagramme d'un hydrogénoïde. Processus d'ionisation
Configuration électronique- Description Quantique et Classification
    Elements de Mécanique Quantique : Principe d'Heisenberg, notion de fonction d'onde et équation de Schrödinger
    Orbitales Atomiques (OA) d'un hydrogénoïde: Description qualitative des OA d'un hydrogénoïde, des nombres quantiques et des représentations usuelles associés
    Atome poly-electronique : Principes directeurs de la structure électronique: Critère de stabilité, exclusion de Pauli, structure énergétique (approximation monoélectronique et appariement). Règles empiriques de Klechkowski et de Hund.  Détermination de la couche de valence
    Tableau Periodique: structuration en blocs et évolution des propriétés atomiques dans le tableau (électronégativité, énergie d'ionisation,...)
Structure et géométrie des molécules
    Prévision de structures stable: Modèle de Lewis et règle de l'octet. Notion de valence, d'hypervalence et écriture de charges formelles
    Prévision de la géométrie: Principes de la méthode VSEPR (Valence Shell Electron Paire Repulsion)
    Polarité des molécules: Notions de charges partielles sur une liaison et détermination de la polarité de molécules simples.
Molécules organiques
    Nomencalture: Nomenclature chimique IUPAC (différentes écritures, fonctions chimiques et groupements fonctionnels, ordre de priorité, règle de détermination du nom de composés polyfonctionnelles et écriture des structures chimiques à partir du nom d’un composé)
    Géométrie des molécules organiques et hybridation: redéfinition de liaison covalente et des limitation du modèle de Lewis et de la théorie VSEPR. Formation de liaison sigma et pi, hybridation des orbitales atomiques et géométrie des atomes dans les molécules organiques, localisation des doublets non liants.
    Systèmes électroniques délocalisés: systèmes conjugués et mésomérie, coplanéarité et aromaticité, effets inductifs et effet mésomères
Cohésion de la matière
    Les différents types de liaison - liaisons fortes: liaisons covalentes, iono-covalentes, metalliques, liaisons de coordination dans les complexes
    Les différents types de liaison - liaisons faibles: les forces de Van der Waals (London, Keesom et Debye). La liaison hydrogène et illustration dans les molécules biologiques. Solvatation.
    Etats de la matière: liquide, solide, gaz
Structures des solides
    Propriétés structurales des solides (état amorphe ou cristallin, notion d'ordre à courte ou longue distance et de périodicité)
    Structure des solides cristallins : maille, réseau et motif. Introduction aux empilements de sphères et aux structures simples
Pratique de laboratoire:
    Spectroscopie : transition atomique et diagramme des niveaux d'énergie
    Verrerie standard en chimie, évaluation des incertitudes de mesure et rédaction d'un compte-rendu de travaux pratiques
    Dosage par spectrophotométrie et réaction de complexation.

Lumière: Replacer un rayonnement dans les domaines du spectre électromagnétique. Connaître des sources de rayonnements électromagnétiques Définir un rayonnement mono et polychromatique , connaître les notions de spectre continu et discret Connaître et exploiter la relation entre les grandeurs caractéritiques de l'onde et l'énergie d'un photon: période ou la fréquence, la longueur d’onde et la célérité Atome: Savoir identifier et décrire un nucléide Comprendre la notion de quantification. Prévoir l'énergie et le rayon d'un hydrognénoïde à partir du modèle planétaire de Bohr Savoir lire et se repérer dans la classification Savoir écrire une configuration électronique et représenter les électrons dans un modèle de case quantiques Ecrire la configuration électronique fondamentale d'un atome ou d'un ion à l'aide des 3 règles de construction (Pauli, Klechkowski, et Hund) et en déduire les électrons de valence Déterminer la place dans le tableau périodique d'un élément à partir de son numéro atomique et de sa configuration électronique fondamentale et vice-versa Connaître l'évolution de quelques propriétés des atomes (taille, électronégativité, EI, AE) au sein du tableau périodique Spectroscopie atomique Savoir tracer et remplir un diagramme d’énergie Savoir représenter et traiter des transitions Connaître la définition d’une série d’émission Savoir se servir des séries pour identifier un élément Réaliser un bilan d'énergie résultant de l'interaction entre un photon et un atome Manipuler les transitions entre niveaux d'énergie quantifiés d'un hydrogénoïde sur le modèle basique de l'atome de Bohr Spectroscopie Reconnaître et différencier un spectre de raies en émission, en aborption et un spectre continu. Identifier les éléments d'un instrument de spectroscopie : élement de dispersion, source, fentes, détecteur Utiliser la loi de Beer-Lambert pour retrouver la concentration ou l'absorbance d'un composé en solution Dualité onde-corpuscule Savoir qu'une particule peut être caractérisée par une énergie mais aussi par une fonction d'onde Avoir une notion du concept d’Orbitale Atomique Structure de Lewis: Décrire la répartition des électrons de valence d'une molécule (formule de Lewis), en utilisant la règle de l'octet (et en en connaissant les limites) Appliquer la théorie VSEPR pour déterminer la géométrie d'un édifice moléculaire Déterminer la polarité d'une molécule à partir de sa géométrie Déterminer les nombres d'oxydation à partir des structures de Lewis des molécules organiques. Nomenclature: Déterminer le nom en nomenclature IUPAC des molécules polyfonctionnelles. Ecrire une structure développée, semi-développée et topologique de toutes molécules organiques. Identifier les fonctions ou groupements fonctionnels (acide carboxylique, alcool, ester, amine, aldéhyde, cétone, amide, thiol, éther oxyde,insaturations...) et déterminer la fonction principale. Classer les groupements fonctionnels par priorité décroissante Employer les préfixes et suffixes associées aux fonctions, substituants et insaturation Assembler les différents éléments (suffixe, préfixe, numérotation, insaturation, chaine carbonée) afin de déterminer le nom des molécules polyfonctionnelle en nomenclature IUPAC? Prédire l’état d’hybridation des atomes et représenter les formes limites Déterminer l'hybridation des atomes de C, O et N dans des molécules simples et déterminer l’orbitale dans laquelle se trouve le doublet non liant de l’azote. Décrire les effets électroniques de groupements dans molécules organiques Identifier les systèmes conjugués et aromatiques et représenter ses formes mésomères éventuelles. Différents types de liaison de covalente à ionique - Cohésion de la matière / Forces intermoléculaires Connaître les différents types de liaisons (physiques et chimiques) pouvant exister entre atomes et molécules et leurs caractéristiques principales Prédire la formule chimique d'un solide ionique Expliquer les différences de température de transition de phase de composés proches en relation avec les forces intermoléculaires en présence Identifier les composés susceptibles de participer à des liaisons hydrogène Introduction à la structure macroscopique de la matière Décrire l'architecture de la matière à différentes échelles (du moléculaire au solide) Décrire les empilements d'atome dans un solide cristallin Production d'écrit Rédiger un compte-rendu de travaux pratiques en chimie Mesures Effectuer les opérations courantes dans un laboratoire de chimie en sécurité Estimer quantitativement les erreurs associées aux opérations courantes de laboratoire en chimie. Mettre en oeuvre une mesure par spectrophotométrie de l'absorbance d'un composé en solution. Réaliser une gamme étalon et s'y référer pour doser une concentration inconnue.

Le programme sera déroulé dans l'ordre des chapitres, avec la répartition suivante en terme de volume horaire (CM, TD). Cette répartition peut être modulée entre chapitres suivant l'avancement, mais en conservant un total de 27 h en CM, 29 h en TD et 9 h en TP. Chapitre 1, 2 et 3: (CM 14h, TD 14h) Chapitre 4, (CM 7h, TD 8 h) Chapitre 5, 6 (CM 3h, 2h TD) Chapitre 7 (CM 3h, TD 5h) 3 séances de travaux pratiques sont prévues: 3h : Spectroscopie de l'atome d'hydrogène et de l'atome d'oxygène. L'évaluation portera sur la qualité des mesures et l'interprétation des résultats. 3h : Travaux pratiques informatisés de visualisation et d'obtention des grandeurs caractéristiques associées aux empilements dans les structures cristallines. 3h: Etablissement d'une gamme étalon et dosage par spectrophotométrie de complexes de cuivre. Une attention particulière sera portée à la réalisation de manipulation élémentaire en chimie de laboratoire comme les pesées, et les dilutions. Un travail préparatoire de rédaction des objectifs et de la méthode d'investigation sera demandé. Un accompagnement différencié sera proposé à travers des séances de retour sur les notions mal acquises après les épreuves. Des travaux personnels d'approfondissement de notions seront proposés aux étudiants ayant acquis un socle de compétences nécessaire. Une séance de TD manipulation de modèles moléculaires est prévue pour aider à la visualisation de la géométrie des molécules si nécessaire. La 3ème séance de TP comportera une partie différenciée suivant l'aptidude des étudiants à réaliser correctement les opérations élémentaires de chimie de laboratoire. Des exercices en ligne (WIMS) notés seront effectuer tout au long du semestre en préparation et en révision des séances de TD.

Livres de cours :

Chimie - Cours, exercices et méthodes. Stéphane Perrio (Auteur), Béatrice Roy (Auteur), Jean-Yves Winum (Auteur) Editions DUNOD
Chimie 3- Introduction à la chimie inorganique, organique et à la chimie physique. A. Burrows, J. Holman, A. Parsons, G. Pilling, G. Price (Auteurs), Trad: F. Mammeri, B. Piro, S. Reisberg
Chimie : Collection Les Manuels Visuels Pour la Licence (Fluoresciences, DUNOD)
Chimie : Visa pour la prépa, par Séverine Bagard et Nicolas Simon (Dunod)
Chimie générale par René Didier et Pierre Grecias (collection Lavoisier chez Tec&Doc).
Cours de Chimie Physique, par Paul Arnaud (Dunod)
Structure électronique des molécules, Yves Jean et François Volatron (Edisciences)
  1- De l’atome aux molécules simples

Livres d’approfondissement :

Chimie générale, par Atkins (InterEditions)
Chimie générale, par Mc Quarrie/Rock (De Boeck Université)

Histoire des sciences

L'atomisme antique : Démocrite, Epicure, Lucrèce, par Jean Salem (Livre de Poche). Lire le chapitre 1 –  Disponible à la BU.
De l'alchimie à la chimie, par Olivier Lafont (Ellipse) –  Disponible à la BU. Tout petit livre, très intéressant, à consulter.
Les atomes, par Jean Perrin (Livre de poche Flammarion) – Disponible à la BU, à avoir chez soi.

Liens externes :

http://pac.unisciel.fr/parcours-chimie/
http://winter.group.shef.ac.uk/vsepr/ (Géométries moléculaires)
http://winter.group.shef.ac.uk/orbitron (Orbitales atomiques)
http://www.orbitals.com/orb/ov.htm (Orbitales atomiques)

Le but de cette UE est de comprendre le fonctionnement de la planète Terre depuis sa formation jusqu’à nos jours, ainsi que le système climatique terrestre actuel et ses changements passés dans un contexte de forçage naturel mais également depuis le début de l’industrialisation. Afin de décrire le système Terre, les étudiants exploreront différents aspects des sciences de la Terre, notamment à partir de de l’observation des objets géologiques tels que des roches, des cartes et de la mise en application via des exercices à l’aide d’outils mathématiques, chimiques et physiques simples. Les étudiants apprendront à reconnaître des structures, des formations, et à identifier à quels processus clefs gouvernant le fonctionnement de la Terre elles correspondent. Pour déterminer ces mécanismes, l’étudiant découvrira notamment un ensemble de méthodes (géologiques, géophysiques, géochimiques) lui permettant de comprendre les phénomènes internes comme les phénomènes externes a` la Terre, parmi lesquels le système climatique, qui sera étudié de manière plus approfondie. Après avoir acquis les connaissances nécessaires sur le système climatique, les étudiants examineront notamment les projections climatiques estimées à partir des différents scenarii proposés par le GIEC. Les étudiants pourront également définir les grands types d’énergies nouvelles et leurs impacts en termes d’émission de CO2 atmosphérique. Au sein de cette UE multidisciplinaire, les étudiants pourront acquérir des bases scientifiques solides, et intégrer des notions de chimie, de physique, de biologie et de géologie leur permettant in fine associer l’ensemble de ces savoirs fondamentaux pour représenter l’évolution de la planète Terre depuis sa naissance jusqu’à son évolution actuelle et future, comprendre les grandes conclusions publiées dans les rapports du GIEC, et être en mesure de discuter des débats scientifiques sur les changements environnementaux globaux associés au dérèglement climatique actuel.

Décrire la Terre et le système climatique actuel : A partir de différents arguments (géologiques, géophysiques, géochimiques), l’étudiant pourra définir la structure et la composition de la Terre et représenter le système climatique actuel en détaillant ses différents composants. L’étudiant saura notamment retrouver, à l’aide d’outils mathématiques et physiques simples, les grandeurs majeures caractérisant la planète Terre (masse, taille, composition interne et externe…). Reconnaître les roches terrestres et démontrer leurs modalités de formation. L’étudiant associera les grandes familles de roches terrestres aux échantillons qu’il pourra observer et manipuler. L’étudiant pourra évaluer l’origine des roches et préciser leurs modalités de formation. Estimer la mesure du temps en géologie. Il s’agira pour l’étudiant d’identifier et de manipuler les ordres de grandeur temporels spécifiques aux sciences de la Terre. L’étudiant appliquera les principes de la datation relative et de la datation absolue pour comprendre la chronologie des événements géologiques ayant affecté une région, depuis l’échelle locale à l’échelle globale. Comprendre la dynamique de la Terre actuelle : L’étudiant intégrera l’ensemble des concepts vus précédemment pour décrire deux modèles de fonctionnement global de la Terre : la tectonique des plaques et la dynamique du climat. L’analyse de données géophysiques et géochimiques permettra à l’étudiant de déterminer les vitesses des plaques tectoniques puis d’en déduire les contextes géodynamiques présents aux frontières de ces plaques tectoniques. L’étudiant restituera les grands mécanismes physiques et chimiques associés aux circulations atmosphérique et océanique générales. Restituer l’histoire du système solaire et de la Terre : l’étudiant pourra in fine comprendre le fonctionnement actuel de la Terre, et restituer son évolution depuis la formation du système solaire jusqu’à l’actuel. L’étudiant établira les grandes variations climatiques que la Terre a subies au cours de son histoire en y associant les différentes échelles de temps mises en jeu ainsi que les archives climatiques à examiner pour y répondre. Identifier et redéfinir les grandes conclusions des rapports du GIEC à partir de l’observation des modifications environnementales qui se produisent depuis le début de l’industrialisation. Identifier, analyser et quantifier l’évolution passée et future des différentes sources d’énergies produites et consommées dans le monde et en France en lien avec les besoins énergétiques (par habitant) et dans un contexte de transition énergétique. Discuter et comparer les différentes sources d’énergies non fossiles en termes d’émissions de CO2 .

Les enseignements seront dispensés sous forme de cours magistraux et de travaux pratiques associés. L’évaluation sera faite via une épreuve finale de synthèse mais également par un suivi régulier (modalités de contrôle des connaissances à préciser).

Boillot, G., Huchon, P. et Lagabrielle, Y., 2008. Introduction à la géologie. Dunod, Paris, 217 pp., ISBN: 978-2-10-051530-1 De Gerlache J., 2019. Mettre en oeuvre les transitions énergétiques. Dunod, 288p. Delmas R., Chauzy S., Verstraete JM., Ferré H. (2007). Atmosphère, océan et climat. Belin éd. Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5 Leroux M. (2004). - La dynamique du temps et du climat. Dunod éd. Peycru, P., 2008. Géologie, tout-en-un 1ère et 2ème année BCPST. Dunod, Paris, 641 pp. ISBN: 978_2_10-053790-7 Renard, M., Lagabrielle, Y., Martin, E., de Rafélis, M., 2015. Eléments de géologie, 15ème édition du « Pomerol », Dunod, Paris, 1142 pp. ISBN: 978-2-10-072480-2 Robert, C. et R. Bousquet, 2013. Géosciences, La dynamique du système Terre. Belin, Paris, 1160 pp., ISBN: 978-2-7011-3816-9 Ruddiman W. F. (2000). - Earth’s climate: past and future. Freeman éd.

1. Étude de fonction : Représentation graphique, dérivation, composition. Tableau de variation, extrêmas, fonction réciproque.

2. Intégration : lien primitive/intégrale, formule d'intégration par parties, changement de variable, intégrale sur des intervalles non bornés.

3. Introduction aux fonctions de plusieurs variables : lignes de niveau, dérivées partielles, erreur de mesure.

4. Calcul des probabilités : Événements, probabilités conditionnelles, indépendance.

5. Variables aléatoires discrètes : loi, espérance, variance et les lois usuelles : Bernoulli, binomiale, uniforme, géométrique, hypergéométrique, Poisson

6. Variables aléatoires continues : Fonctions de répartition, quantiles et les lois usuelles : uniforme, exponentielle, gaussienne.

7. Convergence en loi : approximation de l'hypergéometrique par la binomiale, de la binomiale par la Poisson ou la gaussienne.

Le but est de consolider les acquis du lycée et de donner les outils mathématiques utiles pour poursuivre en Biologie ou Chimie ; plus particulièrement nous étudierons les fonctions et les probabilités.

OAV1 : Evaluer l’homogeneité d’une équation en utilisant les notions de grandeur, unité de mesures. Réaliser des conversions. OAV2 : Reconnaître la forme mathématique et graphique des fonctions usuelles (linéaire, log, exponentielle), calculer la dérivée d'une fonction et faire le lien avec sa forme graphique en utilisant si nécessaire un calcul de limites. OAV3 : Calculer l'intégrale des fonction d'une variable et faire le lien avec le graphe de la fonction. OAV4 : Calculer les dérivées partielles d'une fonction à plusieurs variables. Estimer une erreur de mesure. OAV5 : Décrire les lois de probabilité usuelles (Bernoulli, Binomiale, Poisson, Gaussienne) OAV6 : Calculer l'espérance et la variance d'une variable aléatoire. Reconnaître l’indépendance (ou non) des variables aléatoires.

Cours et TDs.

Savoir nommer la valence des atomes de carbone, oxygene, hydrogene et azote Connai^tre la structure e´lectronique des atomes et la formation des liaisons covalentes a` l’origine des mole´cules. Connai^tre les diffe´rents types de liaisons (faibles et fortes) inter et intramole´culaires. Citer les grandes cate´gories de mole´cules qui composent le vivant. Connai^tre les macromole´cules du vivant et leur ro^le dans la cellule.

Cet enseignement bi-disciplinaire (chimie et biologie) s'appuie sur la question de l'origine de la vie pour présenter les lois physiques et chimiques qui régissent la nature, les propriétés et la formation des molécules du vivant, ainsi que les propriétés minimales communes à tout système vivant. Il présente les hypothèses concernant comment ont pu se former les molécules simples et les structures moléculaires plus complexes dans les conditions du milieu environnant (terre primitive), et comment ces structures ont pu se combiner pour permettre l’émergence de la vie, son maintien et son évolution sur plusieurs milliards d’années. Le cadre thématique de l’origine de la vie, pris en exemple, permettra d’illustrer les différentes approches d’une démarche scientifique, et l’importance de l’interdisciplinarité dans la résolution d’une question scientifique.

Contenu des cours magistraux (6h: 4 x 1h30)

Introduction, définition du vivant, hypothèses actuelles sur l’émergence de la vie, hypothèses sur les lieux d’émergence de la vie terrestre, arguments et contre-arguments. Structure et propriétés des briques de la vie (fonctions chimiques, interactions, chiralité, polymérisation) Energie de liaison (entre particules, et entre atomes) et énergie échangée au cours d’une réaction. Echanges de protons et d’électrons (réactions acide-base et réactions d’oxydo-réduction) Réactions chimiques : Energie d’activation et énergie libre de Gibbs Réactions chimiques : Optimisation via la catalyse, l’activation de molécules, et le couplage de réactions. Autocatalyse Notion de compartimentation : structure et propriétés de l’eau, comportement des molécules amphiphiles en milieu aqueux. Propriétés d’auto-asssemblage. Stockage et transmission d’information : structure et propriété des acides nucléiques – le monde ARN, arguments et contre-arguments Vers la première protocellule : Etudes de différents modèles de protocellules

Contenu des TD (9.5h)

TD (1h30): Energie de liaisons. Réactions Redox TD (1h30): structure et propriétés des briques du vivants. Réactions acide-bases. Chiralité du monde vivant TD (2h): Réactions chimiques en phase aqueuse. Aspect cinétique et thermodynamique, optimisation des réactions TD (1h30): Liaisons intermoléculaires, assemblage d’amphiphiles TD (1h30): Monde ARN : transmission d’information et évolution. Protocellules : les différents modèles TD Accompagnement personnalisé (1h30): soutien ou renforcement

Contenu des TP (4h30)

Illustration de la compartimentation: Formation de liposomes, et propriétés d’encapsulation

OAV1 : Décrire les hypothèses actuelles concernant l’émergence de la vie sur terre (Scénarios et théories).

Citer les grandes caractéristiques de la vie. Connaître les deux grandes écoles de pensée concernant l’émergence du vivant et les théories qui y sont associées.
Décrire les hypothèses actuelles concernant les lieux où les premiers processus ayant conduit à l’émergence de la vie ont pu se mettre en place. Enumérer les arguments en faveur ou en défaveur de ces hypothèses.
Connaître la formule chimique des gaz atmosphériques et des premières molécules organiques formées.

OAV2 : Caractériser une réaction chimique du point de vue énergétique et en termes de transfert de protons et d’électrons.

Comparer deux liaisons covalentes en termes de stabilité et de réactivité, d’après les énergies de liaisons.
Définir le pH. Connaître les transferts de protons associés aux réactions acide-bases pour définir les espèces ioniques à l’origine des interactions faibles nécessaires à la réactivité et associations biomoléculaires. Reconnaître un acide et une base de Brönsted. Ecrire une réaction acido-basique. Définir le pKa d’un couple acido-basique et établir un diagramme de prédominance en fonction du pH. Connaître la notion de force d’un acide ou d’une base dans l’eau.
Définir ce qu’est un réducteur ou un oxydant. Déterminer le nombre d’oxydation d’un atome engagé dans une molécule par la méthode des électronégativités, en déduire si, lors d’une réaction, cet atome subit une réduction ou une oxydation. Ecrire une demi équation redox. Identifier le sens de la réaction redox thermodynamiquement favorable grâce à une échelle de potentiels standards de couples oxydo-réducteur.
A partir des énergies de liaisons, calculer la variation d’énergie au cours d’une réaction en décrivant précisément la méthode. Illustrer les variations d’énergies au cours d’une réaction chimique par un diagramme d’énergie légendé. Identifier les composantes, cinétiques et thermodynamiques, d’une réaction. D’après un diagramme énergétique, une variation d’énergie ou un profil de concentration, déduire si la réaction est thermodynamiquement favorisée ou non, cinétiquement favorisée ou non.
Définir les notions de catalyse et d’activation. Identifier et justifier des solutions permettant de rendre favorable une réaction et savoir modifier en conséquence le diagramme énergétique de cette réaction.
 Citer les trois principaux types de catalyse : homoge`ne, he´te´roge`ne et enzymatique. Evaluer des cine´tiques de re´actions chimiques associe´es a` l’origine du vivant au travers de calculs de constantes de vitesse et des temps de demi-re´actions.
Reconnaitre une (suite de) re´action(s) catalytique, et citer ses proprie´te´s.

OAV3 : De´crire la structure et les proprie´te´s des briques de la vie et identifier les re´actions de synthe`se et de polyme´risation de ces mole´cules.

Connaître les fonctions chimiques présentes dans les sucres, les acides aminés, les nucléotides, les acides gras, ainsi que les liaisons amide et ester.
Schématiser la formule générale d’un acide aminé, et l’organisation d’un nucléotide ou d’un acide gras. Déterminer l’état d’ionisation de ces molécules en fonction du pH à partir des valeurs des pKa (diagramme de prédominance).
Définir la notion de chiralité. Identifier si une molécule est chirale ou non. Savoir illustrer la différence entre deux énantiomères. Expliquer les conséquences de la chiralité dans une réaction chimique ou biochimique. Illustrer la notion de stéréospécificité et la mettre en rapport avec l’homochiralité du monde vivant.
Décrire la formation d’une liaison peptidique et identifier une réaction de polymérisation.
Identifier les réactions de synthèse des sucres, des acides gras et des acides aminés qui auraient pu avoir lieu en conditions prébiotiques.
Identifier si une réaction ou une suite de réaction est autocatalytique ou non. Expliquer l’importance de l’autocatalyse dans la production de molécules organiques simples (sucres) ou de biopolymères (acides nucléiques)

OAV4 : Citer les forces intermole´culaires et leurs conse´quences sur le comportement des mole´cules amphiphiles en lien avec l’assemblage de compartiment.

Lister les propriétés physicochimiques de l’eau.
Enumérer et discuter les différentes forces intermoléculaires intervenant entre un soluté et un solvant. Identifier les parties polaires ou apolaires d’une molécule.
Prédire si un soluté est soluble/miscible dans un solvant donné.
Décrire et représenter/schématiser la structure d’une molécule amphiphile et en déduire ses propriétés et son comportement en milieu aqueux, en fonction de sa concentration, et de la présence d’autres molécules amphiphiles.
Définir la concentration micellaire critique (CMC) d’un détergent.

OAV5 : Illustrer l’importance du stockage d’information dans l’e´volution biologique et dans la multiplication et le bon fonctionnement de protocellules.

Expliquer pourquoi les systèmes vivant doivent pouvoir stocker et transmettre des informations.
Citer les propriétés de l’ARN qui ont conduit à la théorie du monde ARN. Citer les limites de cette théorie.
Illustrer comment la sélection darwinienne et l’évolution peuvent s’appliquer à une population d’acides nucléiques, et pourquoi le taux de mutation ne doit être ni trop faible ni trop élevé.
Représenter une cellule minimale et décrire son fonctionnement, identifier pourquoi un système peut correspondre ou non à une protocellule viable.

OAV6 (Transversal) : Appliquer un protocole expérimental simple pour réaliser, à l’aide d’outils appropriés, des observations, les analyser et en produire un compte-rendu écrit structuré.

Mettre en œuvre un protocole expérimental simple
Nommer le matériel et appareillage mis à disposition.
Employer correctement du matériel et des équipements de laboratoire en (micropipette, spectrophotomètre…) en respectant les consignes, et les règles de sécurité.
Calculer des grandeurs caractéristiques théoriques ou expérimentales, et les comparer
Au travers d’un compte-rendu structuré, décrire le principe et l’objectif des expériences réalisées, schématiser les phénomènes observés expérimentalement, et justifier les conclusions de manière logique.

Cours Magistraux (CM): 4 x 1h30, qui poseront les connaissances à acquérir TD : 5 TD d' 1h30 et 1 TD de 2h00, qui illustreront certaines notions décrites en cours, et permettront l'acquisition des compétences à acquérir Les deux premiers TD illustreront les deux premiers cours. Les deux dernier TD et le TP illustreront les notions abordées au cours des deux derniers cours. Un contrôle continu (CC1) en salle d'examen permettra d'évaluer les connaissances et compétence acquise à l'issue de ces deux premier CM et TD. A l'issue du CC1, un TD d'1h30 d'accompagnement personnalisé sera réalisé dans des buts de soutien ou de renforcement. Les deux TD suivants et les deux derniers cours feront l'objet d'un contrôle continu en salle de TD. Un examen terminal de synthèse portera sur l'ensemble des enseignements (CM, TD,TP)

1- Muriel Gargaud, Herve´ Martin, Purificacion Lopez-Garcia, Thierry Montmerle, Robert Pascal –Le Soleil, la Terre... la Vie, la que^te des origines (Belin – Pour la science). 2009. 2- Andre´ Brack et Franc¸ois Raulin-L’e´volution chimique et les origines de la vie (Masson) - 1997. 3- Marie-Christine Maurel –La naissance de la vie (Dunod) – 2003. 4- Pratt et Cornely – Biochimie (De Boeck)- 2012 5- Drew Myers-Surfaces, Interfaces, and Colloids: Principles and Applications-Wiley-VCH-1999 6- Franc¸oise Brochard-Wyart-Chimie Ge´ne´rale-Dunod-2016

Définir le vocabulaire de base en biologie : atome, molécule, polymère, ADN, chromosome, cellule Définir les notions d’hérédité, de mutation, d’évolution Différencier les liaisons hydrogènes et covalentes

Chapitre Génétique et Biologie Moléculaire Cours 10h

Structure et stabilité de l’ADN : comprendre la stabilité et l’évolution des espèces
Divisions cellulaires : cycle cellulaire et mitoses
Les mutations et leurs effets – Notion de crible
L’expression des gènes : transcription et traduction
Génétique

TP 4.5h

Estimation du titre d’une culture bactérienne
Suivi de la croissance de la bactérie Escherichia coli par turbidimétrie, influence de la température et du milieu

TD 9h

Structure des acides nucléiques              
Croissance bactérienne et réplication de l’ADN chromosomique
Génétique : impact des mutations
Transcription-Traduction
Les divisions cellulaires : mitose et méiose
Génétique : ségrégation des allèles

Chapitre Evolution
Cours 8.5h

Histoire des idées en évolution
Principes de base de phylogénie 
Phylogénies moléculaires 
Arbre du vivant 
Histoire de la vie sur terre

TP 1.5h

Etude du squelette de vertébré : Un exemple d’homologie structurale

TD 4.5h

Les concepts de base en systématique et principe de construction d’un arbre phylogénétique
Application des concepts et des méthodes de construction à l’aide de feuilles d’exercice WIMS
Phylogénie des Métazoaires

Chapitre Diversité Cours 7.5h

Présentation des eucaryotes
Diversité des eucaryotes photosynthétiques
Diversité des Eumycètes
Diversité des Embryophytes
Diversité des métazoaires

TP 10.5h

Diversité du monde microscopique
Les algues : diversité des organismes photosynthétiques
Les eumycètes
Comparaison des plans d’organisation  d’un métazoaire diblastique et d’un métazoaire triblastique

TD 6h

Caractérisation des grands groupes d’eucaryotes
Les endosymbioses
Cycles de vie chez les Embryophytes
Diversité - Etude paléontologique et évolution des arthropodes              

Accompagnement personnalisé : Deux séances de 1h30 chacune sont prévues pour corriger avec les étudiants les devoirs sur table.

Expliquer la théorie de l’évolution et l’appliquer à l’analyse de la diversité du vivant Décrire la structure, le maintien et l’expression du support de l’information génétique Identifier les variations de l’information génétique et décrire sa transmission d’une génération à l’autre Nommer et classer les grands groupes du vivant à partir de caractères diagnostiques Analyser les différents cycles de vie en identifiant les grandes étapes et en produire un schéma légendé

OAV transversal :

Réaliser des observations suivant un protocole défini et les communiquer sous la forme d’un compte-rendu
Enoncer un concept du cours de façon claire et concise

Les chapitres Evolution et Génétique et biologie moléculaire sont abordés en parallèle et avant le chapitre Diversité. Pour le chapitre Evolution, un des TD consiste en des exercices en ligne sur la plateforme WIMS. L’acquisition des notions sera évaluée par une feuille d’exercices en ligne (tirage aléatoire des exercices du TD mentionné ci-dessus) et la note sera intégrée au contrôle continu. Deux devoirs sur table auront lieu au cours du semestre et feront l’objet de séances de correction en TD sous forme d’accompagnement personnalisé. Un 3ème et dernier devoir sur table de synthèse aura lieu à la fin du semestre. Les étudiants disposeront d’exercices sur la plateforme WIMS organisés en feuilles de révision par partie de cours au sein de chaque chapitre pour s’exercer sur les différentes notions abordées au cours du semestre. Les chapitres Génétique et Biologie Moléculaire et Diversité sont aussi évalués en contrôle continu par des compte-rendus de TPs. Ces derniers sont corrigés par l’enseignant, rendus au TP suivant puis corrigés en salles.

CAMPBELL Neil et REECE Jane. Biologie. 9ème édition. Ed. Pearson Education France, 2012. Elise LELIEVRE, Julie DENOEUD, Jonathan ROQUES, Elise HAMARD-PERON, Mickael AIRAUD. Biologie, Les manuels visuels pour la Licence. Collection Fluoresciences. Ed Dunod, 2018. Francine BRONDEX. Evolution, synthèse des faits et théories. Cours et questions de révision. Ed. Dunod Université, 1999. Luc PERINO. Darwin et les sciences de l’évolution pour les nuls. Ed. First, 2018. LECOINTRE Guillaume et LE GUYADER Hervé. Classification phylogénétique du vivant, volumes 1 et 2, Ed. Belin, 4ème édition 2017. CASANE Didier et LANRENTI Patrick. Penser la biologie dans un cadre phylogénétique. L’exemple de l’évolution des vertébrés. Médecine/Sciences, 2011, 28, 1121-7

Généralités Objectifs et méthodes de la Physique, grandeurs et dimensions, cohérence des résultats.

Bases de la mécanique Notion de vecteurs forces, lois de Newton, statique du point matériel, dynamique à une dimension, travail et énergie cinétique, énergie potentielle et énergie mécanique.

Statique et dynamique des fluides Masse volumique/densité, poussée d’Archimède, pression, statique des fluides, dynamique des fluides, débit, fluide parfait en écoulement laminaire permanent : loi de Bernoulli.

Optique géométrique Rayon lumineux, lois de Snell-Descartes, lentilles minces convergentes et divergentes, association de lentilles, microscope, œil

1. Evaluer l’homogénéité d’une équation en utilisant les notions de grandeur, unité de mesures. Réaliser des conversions.
2. Présenter les principes de la mécanique et montrer qu'ils s'appliquent de manière universelle à de très nombreux phénomènes.
3. Expliquer le rôle central joué par la conservation de l'énergie.
4. Présenter et expliquer les principes fondamentaux de l'optique géométrique pour comprendre le fonctionnement des microscopes et de l'œil, ainsi que de leurs limitations.
5. Acquérir de la méthodologie expérimentale.
6. Acquérir de l’autonomie face à une question scientifique et un dispositif expérimental.

• Cours : 9h
• Travaux dirigés : 12 h
• Travaux pratiques : 4 h
• Conctôle continu des enseignements théoriques et pratiques

Savoir nommer la valence des atomes de carbone, oxygène, hydrogène et azote Savoir reconnaître les fonctions alcool, acide, amine, cétone, aldéhyde, esters Savoir définir la polarité d’une molécule Lister les propriétés physico-chimiques de l’eau Connaître la composition des acides nucléiques Connaître les trois domaines du vivant Connaître l’organisation générale d’une cellule eucaryote Savoir décrire et schématiser les étapes de la ségrégation des chromosomes lors de la mitose et de la méiose Savoir schématiser et décrire un cycle de reproduction sexuée-type chez un eucaryote pluricellulaire

Responsables / Contact : CAROLINE BORDAY CELINE CHARON AURELIE HUA-VAN BORIS JULIEN

Chapitre Biochimie / Biologie Cellulaire : 37,5h

Cours : 14h

Cours introductif : de la molécule à la cellule
Rappel des structures et propriétés des différentes macromolécules 
Structure et fonction des macromolécules : la catalyse enzymatique et les modifications conformationnelles
Bioénergétique : les principes de couplage réactionnel et de synthèse d’ATP
Les membranes biologiques
La compartimentation : fonction des différents compartiments, trafic vésiculaire et transport transmembranaire
Le cytosquelette
La cellule dans son environnement

Travail non présentiel : 1h sur e-campus : Prérequis aux cours magistraux et cours préparatoires aux TP

Travaux dirigés : 13,5h

La cellule et ses constituants moléculaires 
Transformation de la matière : bioénergétique et introduction à l’enzymologie 
Lien entre structure et fonction des protéines : influence des modifications post-traductionnelles
Lipides et bicouche lipidique
Membrane biologique et échanges de matière et d’informations
Synthèse des protéines et leur trafic intracellulaire 
Cytosquelette et mitose
Multicellularité : comment les cellules s’organisent et se structurent à plusieurs 
Synthèse Biochimie / Biologie Cellulaire 

Travaux Pratiques : 9h

Électrophorèse des protéines
Étude comparée des compartiments cellulaires animaux et végétaux incluant un travail sur les grandes fonctions de chacun de ces compartiments

Chapitre Biologie Animale / Biologie Végétale : 34,5h

Cours : 15h

Introduction générale Biologie Animale / Biologie Végétale présentant notamment les deux modèles de l’UE : amphibiens et plantes à fleurs
La grenouille : appareils, organes et tissus 
La reproduction chez les amphibiens : gamétogenèse et fécondation
Développement embryonnaire précoce du xénope 
Développement post-embryonnaire des amphibiens : la métamorphose 
Organisation d’une plante à fleurs et développement primaire
Développement végétatif secondaire : La croissance en épaisseur 
La reproduction chez les plantes à fleurs : formation des gamétophytes, gamétogenèse, fécondation et développement embryonnaire

Travaux dirigés : 7,5h

Les fonctions vitales chez l’animal
Comparaison de la spermatogenèse et de l’ovogenèse chez les Amphibiens
La croissance des plantes ligneuses
Organisation et fonctionnement des méristèmes primaires
Reconnaissance des principaux tissus chez l’animal et le végétal

Travaux Pratiques : 12h

Anatomie d’une grenouille adulte – Étude des organes composant les différents appareils 
Développement embryonnaire précoce d’un amphibien
Organisation générale d’une plante annuelle : le pois 
Organisation générale d’une fleur, d’un fruit et d’une graine 

Accompagnement personnalisé : 3h

Une séance de 1,5h : Biochimie / Biologie Cellulaire 
Une séance de 1,5h : Biologie Animale / Biologie Végétale

Ces séances, programmées après les devoirs sur table, sont prévues pour (1) corriger les devoirs avec les étudiants ayant rencontré des difficultés et (2) proposer des exercices d’approfondissement aux étudiants ayant été plus à leur aise.

Accompagnement en non présentiel : Exercices WIMs

Identifier et représenter les constituants moléculaires fondamentaux du vivant (lipides, glucides et protéines), décrire leurs structures, leurs propriétés chimiques, leurs assemblages intra- et inter-moléculaires et leurs fonctions dans la cellule. Identifier et représenter les différents compartiments cellulaires animaux et végétaux, préciser leur composition, décrire leurs fonctions propres et leurs interactions. Décrire et expliquer les différents niveaux de structuration intra-, péri- et inter-cellulaire animale et végétale. Décrire, à différentes échelles, l’organisation d’un amphibien et d’une plante à fleurs (organismes pluricellulaires), l’illustrer à l’aide d’exemples et de schémas et la mettre en relation avec les grandes fonctions physiologiques de l’organisme Décrire le cycle de vie d’un amphibien et d’une plante à fleurs (reproduction, développement embryonnaire et post-embryonnaire) et l’illustrer à l’aide d’exemples et de schémas

OAV transversaux

Construire une comparaison argumentée pour faire ressortir des points communs et des différences
Appliquer un protocole simple pour réaliser, à l’aide d’outils appropriés, des observations, les analyser et en produire un compte-rendu écrit structuré

Les chapitres Biochimie/Biologie Cellulaire et Biologie Animale/Biologie Végétale seront abordés en parallèle. Deux devoirs sur table auront lieu au cours du semestre et feront l’objet de séances de correction en TD sous forme d’accompagnement personnalisé. Le premier devoir sur table portera sur le chapitre Biochimie/Biologie Cellulaire, le deuxième portera sur le chapitre Biologie Animale/Biologie Végétale. Les étudiants disposeront d’exercices sur la plateforme WIMS organisés en feuilles de révision par partie de cours au sein de chaque chapitre pour s’exercer sur les différentes notions abordées au cours du semestre. L’acquisition des notions sera évaluée par feuilles d’exercices en ligne (tirage aléatoire des exercices) et les notes seront intégrées au contrôle continu. Les différents chapitres seront aussi évalués en contrôle continu par des compte-rendus de TPs. A la fin du semestre aura lieu un dernier devoir sur table de synthèse.

1. Biologie Cellulaire. Des molécules aux organismes. CALLEN JC. Ed. Dunod (2e edition, 2005)
2. Biologie Moléculaire de la Cellule. ALBERTS B. Ed. Médecine science publication/Lavoisier (5e édition 2011)
3. Introduction à la Botanique. DUCREUX G. Ed. Belin (2002)
4. Biologie végétale. RAVEN, EVERT, EICHHORN. Ed. de Boeck (2007)
5. Développement. BEAUMONT A., HOURDRY J., VERNIER JM. et WEGNEZ M. ,Ed. Dunod (1994)
6. Biologie du développement. Le modèle Amphibien. DARRIBERE T. Ed. Diderot, Arts et Sciences, Collection Pavages (1997)

Mathématiques lycée : -algèbre élémentaires -Calculs de dérivées -Fonction exponentielle -Fonction logarithme népérien -Intégration

Mathématiques du S1 BCST Chimie du S1 BCST

Physique-chimie lycée : -Constitution de la matière à l’échelle macroscopique (corps pur et mélanges au quotidien et les solutions aqueuses) -Modélisation des transformations de la matière et transfert d’énergie (transformation physique et transformation chimique)

• Représentation spatiale des molécules
• Du macroscopique au microscopique
• Transferts d’énergie entre systèmes macroscopiques
• Acide et Base de Bronsted

Première partie : Acquisition des compétences de base nécessaire à l’étude des réactions chimiques en solution

• Formation d’une solution (définition de solution, propriétés physico-chimique du solvant eau, dissolution et solubilité, électro-neutralité des solutions ioniques, unités de concentration)
• Equation-bilan d’une réaction chimique (écrire, équilibrer et tableau d’avancement)
• Calcul d’une quantité de matière, réactif limitant et rendement

Seconde partie : Les principes de la thermodynamique

• Énoncé du premier principe et définir l’enthalpie. Chaleur et calorimétrie (changement d’état).
• Introduction qualitative de l’entropie en la reliant au désordre
• Énoncé du 2nd principe en introduisant simplement la notion de création d’entropie. On se focalisera sur des transformations réversibles, on précisera que dans les cas réversibles l’entropie créée est nulle.
• Calcul des variations d’entropie pour des transformations réversibles et en particulier à pression constante sous l’effet d’une variation de température.
• Troisième principe de la thermodynamique et variations qualitatives de l’entropie (influence de l’état physique, du numéro atomique, du nombre d’atomes, de la structure…)

Troisième partie : Applications des principes aux réactions chimiques

• Introduction des grandeurs de réaction
• Lien entre chaleur de réaction et fonctions d’état
• Réalisation d’un bilan énergétique d’une réaction chimique
• Définition des réactions conventionnelles notamment réactions de formation et réactions de combustion
• Calcul enthalpie / entropie de formation, de réaction et de combustion – Variation avec la température – Notion de cycle de Hess sans changement d’état.

Quatrième partie : Différencier les différents stéroisomères et déterminer leurs configurations

• Distinguer les isomères plans des stéréoisomères.
• Ecrire une représentation tridimensionnelle (Cram, Newman, équilibre chaise-chaise, Fischer) de molécules organiques.
• Différencier les stéréoisomères de conformation des stéréoisomères de configuration et déterminer précisément le type de stéréoisomérie (conformère, énantiomère, diastéréoisomère).
• Déterminer si une molécule est chirale.
• Identifier le conformère le plus stable.
• Déterminer les descripteurs des centres stéréogènes et des doubles liaisons sur des molécules simples.

Cinquième partie : Identifier les catégories de réaction chimiques et prédire les propriétés acido-basiques de molécules organiques simples

• Classer des espèces (oxydant/réducteur, acide/base, nucléophile/électrophile)
• Utiliser le formalisme d’écriture de chimie organique
• Identifier les catégories de réactions chimiques
• Comparer la stabilité de composés organiques.
• Identifier les fonctions acides et basiques sur des composés organiques.
• Classer des molécules organiques selon leur force acide ou basique.

Sixième partie : Trouver une structure de molécules organique simple à partir de données spectroscopiques IR et RMN

• Extraire du spectre spectre infra-rouge les nombres d’onde des absorbance et en déduire les fonctions présentes sur une molécule organique simple
• Décrire un spectre RMN (déplacement chimique, multiplicité, constante de couplage, intégration)
• Différencier les atomes d’hydrogène équivalents. Traduire la multiplicité d’un signal en motif.
• Proposer une structure de molécules correspondant à un spectre proton assez simple.

Septième partie : Réaliser une synthèse simple et une purification en suivant un protocole expérimental.

• Choisir la verrerie adaptée à la manipulation et suivre un protocole
• Réaliser une extraction liquide-liquide à l’aide d’une ampoule à décanter
• Séparer des composés par chromatographie sur couche mince
• Déterminer un point de fusion
• Mettre en place un protocole de purification chimique (recristallisation et/ou distillation)

OAV 1 : Acquisition des compétences de base nécessaires à l’étude des réactions chimiques en solution OAV 2 : Énumérer, expliquer les trois principes de la thermodynamique OAV 3 : Appliquer les trois principes de la thermodynamique OAV 4 : Différencier les différents stéroisomères et déterminer leurs configurations OAV 5 : Identifier les catégories de réaction chimiques et prédire les propriétés acido-basiques de molécules organiques simples OAV 6 : Trouver une structure de molécules organique simple à partir de données spectroscopiques IR et RMN. OAV 7 : Réaliser une synthèse simple et une purification en suivant un protocole expérimental.

Enseignement avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés, tests sur e-campus). QCM, interrogation orale et écrite en TD

« Toute la chimie pour bien commencer sa licence » , V. Alezra, de Boeck Supérieur ; « Principes de chimie » , P. W. Atkins, L. Jones, L. Lavermann, de Boeck Supérieur ; « Thermodynamique » , Richard Taillet, deboeck superieur « Fluoresciences Les manuels visuels pour la science - Chimie » , Stéphane Perrio, Béatrice Roy et Jean-Yves Winum, DUNOD « Traité de Chimie Organique », Vollhardt et Schore, Ed. De Boeck Université « Chimie Organique : Tout le cours en fiches », J. Madaluno, I Chataigner, F ; Couty, L. Garcia, A. Harrison-Marchand, M.-C. Lasne, J. Rouden, Dunod.