DS2 : les mécanismes de diversification du vivant. Partie 1
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DS2 : les mécanismes de diversification du vivant. Partie 1 restitution de connaissances. (10 points) (20 minutes maxi) QCM avec support documentaire: Cochez la ou les réponses exactes. 1 : Une figure de division cellulaire. La situation ci- contre Ne peut exister que dans une cellule en première division de méiose Correspond à deux chromosomes homologues Suppose qu'il y a eu obligatoirement un crossing-over Ne peut exister que dans une cellule diploïde Ne peut pas exister 1 2 3 4 5 2 : Un croisement chez les moustiques. Lorsqu’on croise des moustiques homozygotes, l’un de type sauvage (corps gris, oeil prune), l’autre à corps noir et oeil clair, tous les individus de la F1 obtenus sont de type sauvage. Lorsque les femelles F1 sont croisées avec des mâles à corps noir et œil clair, on obtient les résultats suivants : _ 698 moustiques à corps gris et oeil prune, _ 712 moustiques à corps noir et oeil clair, _ 290 moustiques à corps gris et oeil clair, _ 282 moustiques à corps noir et oeil prune. 1 2 3 4 5 Les allèles (corps gris) et (œil prune) sont dominants. Le second croisement est un croisement test. Les résultats du second croisement mettent en évidence un brassage interchromosomique Les femelles de F1 produisent 4 gamètes équiprobables Les gènes sont liés. 3. Etude d’un caryotype.(1) Ce caryotype : 1 Est celui d’une femme 2 Est anormal 3/3 Est celui d’un gamète produit par une femme (Pas certain) 4 A été réalisé à la fin de la méiose. 5 A été réalisé à la fin de la méiose 1 Provient d’une non-disjonction d’une paire de 6 chromosomes homologues. Après fécondation avec un gamète normal, il donnera un 7 caryotype trisomique. 4. Etude d’un caryotype.(2) Ce caryotype est celui d’une graminée. 1 2 3 4 Sa formule chromosomique est 2n = 28 Cette espèce est fertile Il peut provenir d’une hybridation de 2 espèces 2n = 24 Il peut provenir d’une hybridation de 2 espèces, suivie d’une polyploïdisation. 5. Une expérience sur des bactéries. Les résultats de cette expérience nous apprennent que : 1 2 3 4 Aucune mutation spontanée ne s’est produite dans les groupes témoins. Les bactéries de l’expérience « mélange »ont trouvé les acides aminés dont elles ont besoin dans la gélose Un transfert de gènes s’est produit dans l’expérience « mélange » Les souches [arg+, tr-] ont acquis la capacité de synthétiser le tryptophane dans l’expérience « mélange » 6. Les macaques de l’île de Koshima au Japon : Les biologistes japonais modifièrent le comportement alimentaire de la colonie de macaques (Macaca Fuscata) qui vivait là. Ils jetèrent des patates douces sur la plage, qui n'est pas un territoire coutumier de ces animaux. Une femelle, Imo, âgée de deux ans, commença à laver les patates douces dans l'eau de mer avant de les manger. 4 ans après, 50 % des individus lavent leurs patates douces. Mais les vieux mâles et certaines femelles dominantes n’ont jamais lavé ces patates. Cette colonie finit par prendre possession de ce nouvel habitat, le bord de mer, et y acquirent de nouveaux comportements adaptés à ce nouveau milieu, comme la nage, la découverte et le traitement innovateur de nouvelles sources de nourriture. 1 2 3 4 5 Le comportement de lavage des aliments a une composante génétique. Il s’est transmis par apprentissage. Il a permis une diversification du vivant en provoquant une mutation. Il a permis de nouvelles adaptations à l’environnement La population qui a acquis ce comportement se trouve avantagée. Correction méthodologique. Partie 2 : résoudre un problème nouveau.(5 points) Une salamandre chlorophyllienne. A partir de l’exploitation méthodique des documents proposés, identifiez le mécanisme à l’origine de cette espèce de salamandre et dites en quoi il participe à la diversification du vivant. (Problème) La Salamandre ponctuée (Amblystoma maculatum) est un vertébré amphibien qui vit enfouie sous terre et ne sort qu'au printemps pour pondre dans une mare ou sur les bords d'un lac. Les œufs se développent dans des eaux peu profondes. Oophila amblystomatis, est une algue verte unicellulaire qui doit sont nom au fait qu'elle se développe dans les oeufs des salamandres. L’algue n’a jamais été observée à l’état libre dans le milieu. (infos) Document 1 : Observation microscopique de cellules musculaires d’embryon de salamandre. Une cellule embryonnaire L’algue. Clhoroplaste Algue DANS la cellule Myocyte = cellule musculaire Myofibrille : protéines des cellules musculaires Saisie Le document représente une photographie en microscopie électronique d’une cellule embryonnaire de salamandre et un agrandissement. Je vois que l’algue est située à l’intérieur de la cellule embryonnaire. On note que cette algue est bien chlorophyllienne, elle présente un chloroplaste. L’algue n’a jamais été observée à l’état libre dans le milieu Interprétation (+ connaissances) Je sais que des organismes vivants peuvent s’associer de façon permanente pour vivre, ils partagent alors certains bénéfices de façon plus ou moins exclusive : c’est la symbiose. DONC, il s’agit ici d’une endosymbiose (le symbionte est dans les cellules de l’hôte) entre un vertébré et une algue chlorophyllienne. Cette symbiose paraît obligatoire puisque l’algue n’existe pas à l’état libre. Quels sont les bénéfices réciproques tirés de cette association ? Document 2 : Mesure de la pression d’O2 dans des œufs de salamandre A la lumière : PO2 quand on « s’enfonce » dans l’œuf et 25Kpa en moyenne A L’obscurité: PO2 quand on « s’enfonce » dans l’œuf et 2Kpa en moyenne Saisie Le document représente la pression en O2 (évaluation quantité d’O2) en fonction de la profondeur de l’œuf. Je vois que - Interprétation (+ connaissances) Je sais que l’algue chlorophyllienne réalise la photosynthèse grâce à ses chloroplastes : elle capte la lumière (l’œuf se développe dans des eaux peu profondes) et produit de la matière organique et de l’O2. DONC la photosynthèse réalisée par l’algue représente une source d’O2 pour les cellules de l’œuf (et notamment les cellules profondes) A la surface de l’œuf la pression d’O2 est de 20Kpa (ce qui correspond au 20% d’O2) - En profondeur, la pression est modifiée : elle diminue à l’obscurité ( +/-2 Kpa) tandis qu’elle augmente à la lumière ( +/- 25 Kpa) Sachant que l’O2 est indispensable à la respiration cellulaire, on peut imaginer que cet apport en O2 est bénéfique au fonctionnement des cellules embryonnaires. Document 3 : résultats d’expériences. 3 lots de 300 oeufs de Salamandre présentant l'association avec l'algue Oophila sont placés dans des conditions différentes : - Le premier lot est élevé en absence de lumière - Le second avec une alternance de 12 H de lumière et de 12 H d'obscurité - Le troisième lot est placé dans un environnement avec 24H de lumière par jour. Si l'embryon est extrait de l'oeuf et qu'il ne reste que la masse gélatineuse, les algues ne se multiplient pas. Les chercheurs pensent que les algues Oophila ont besoin des déchets produits par l'embryon (déchets azotés, CO2...) pour se multiplier. A la lumière 80 % desœufs ont éclos au 52ième jour A L’obscurité: il faut 70 jours pour atteindre les 80% A 52 jours %> avec 12/12. Saisie Le document représente le % d’éclosion en fonction de la durée de développement des œufs dans ≠ conditions d’éclairement. Je vois que Interprétation (+ connaissances) - - Un maximum d’œufs éclosent plus rapidement en présence de lumière : exemple : 80% en 52 jours, tandis qu’il faut 70 jours pour atteindre les 80% dans les autres conditions d’éclairage. Un éclairement de 12 heures accélère aussi légèrement la durée du développement de l’embryon par rapport au lot non éclairé (en 50 jours 30% des embryons éclairés 12 h par jour éclos, contre 22% dans le groupe non éclairé). Les algues Oophila ont besoin des déchets produits par l'embryon (déchets azotés, CO2...) pour se multiplier La lumière augmente la vitesse du développement embryonnaire et accélère l'éclosion. La présence des algues améliore, donc, le développement des embryons. La photosynthèse produisant de l’O2, et l’O2 participant au mécanisme de production d’énergie (respiration), je peux faire l’hypothèse que les œufs bénéficie de l’activité photosynthétique des algues. Je sais que le CO2 et les éléments azotés sont indispensables à la photosynthèse DONC, je peux dire que l’algue bénéficie aussi du métabolisme des cellules de l’œufs qui lui fournissent les éléments indispensables à la réalisation de la photosynthèse. Mise en relation : La salamandre assure son développement grâce à une endosymbiose (doc1) : l’algue vit de façon obligatoire dans les cellules embryonnaires. La salamandre bénéficie de la production d’O2 de l’algue par photosynthèse (doc2), cet apport d’O2 accélère le développement embryonnaire (doc3) et potentialise la réussite reproductive. L’algue bénéficie des déchets du métabolisme des cellules embryonnaires pour réaliser sa photosynthèse (doc3) elle ne peut vivre sans cette symbiose.(doc1) Différentes données scientifiques semblent montrer que certains organites des eucaryotes se sont mis en place par un processus d’endosymbiose. Ainsi les mitochondries, les chloroplastes seraient, issus de l’endosymbiose de bactéries dans des cellules eucaryotes. Ce mécanisme a été fondamental dans la diversification des lignées cellulaires du vivant. Critères Indicateurs Doc 1 Éléments scientifiques issus du document : - L’algue est située à l’intérieur de la cellule embryonnaire. - Cette algue est bien chlorophyllienne, elle présente un chloroplaste. L’algue n’a jamais été observée à l’état libre dans le milieu Éléments scientifiques issus des connaissances acquises Doc 2 Éléments scientifiques issus du document : - Définition symbiose, endosymbiose Déduction : Endosymbiose algue/salamandre. - A la surface de l’œuf la pression d’O2 est de 20Kpa - Vers l’intérieur de l’œuf, Elle diminue à l’obscurité ( moyenne : 2 Kpa) Elle augmente à la lumière ( moyenne : 25 Kpa) Éléments - L’algue réalise la photosynthèse à la lumière production d’ O2 scientifiques issus des Bénéfice pour la salamandre = Apport d’O2 aux cellules de l’œuf. connaissances acquises Doc 3 Éléments scientifiques issus du document - Un maximum d’œufs éclosent plus rapidement en présence de lumière : exemple : 80% en 52 jours, tandis qu’il faut 70 jours pour atteindre les 80% dans les autres conditions d’éclairage. - Un éclairement de 12 heures accélère aussi légèrement la durée du développement de l’embryon par rapport au lot non éclairé (en 50 jours 30% des embryons éclairés 12 h par jour éclos, contre 22% dans le groupe non éclairé). - Les algues Oophila ont besoin des déchets produits par l'embryon (déchets azotés, CO2...) pour se multiplier Éléments - O2 respiration cellulaire énergie fonctionnement des scientifiques issus des cellules. connaissances Bénéfice salamandre : meilleur développement embryonnaire. acquises - CO2 et déchets N nécessaire à la photosynthèse Bénéfice algue : alimentation en éléments indispensables à la photosynthèse. Éléments de démarche Un texte soigné (orthographe, syntaxe), cohérent (structuré par des connecteurs logiques), et mettant clairement en évidence les relations entre les divers arguments utilisés.) Evaluation
