TS1 SVT Tronc commun - DS2 vendredi 19 octobre 2007 Thèmes
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TS1 SVT Tronc commun - DS2 vendredi 19 octobre 2007 Thèmes : Parenté des êtres vivants, phylogenèse, évolution // Innovation génétique et mécanismes de l’évolution. Partie 1 : Restitution organisée des connaissances. Sur 10 points L’Homme (Homo sapiens) et le Chimpanzé sont les représentants actuels de deux lignées qui ont divergés il y a environ 7 millions d’années à partir d’un ancêtre commun. Cependant le Chimpanzé n’appartient pas à la lignée humaine. Dans un développement organisé (introduction, plan apparent, conclusion) vous rappellerez les critères d’appartenance à la lignée humaine et vous exposerez les caractéristiques anatomiques de ces deux espèces qui permettent de les rattacher ou non à cette lignée. Partie 2 : Pratique du raisonnement scientifique. Sur 10 points Exercice 1 : (3 points) L’enzyme E est connue dans les populations humaines sous forme de deux versions d’efficacités différentes : E1 est efficace à 100%, E2 est efficace à 4%. Le tableau suivant présente les comparaisons moléculaires Séquences partielles alignées Longueur de l’enzyme (nombre d’acides aminés) ADN Variant enzymatique E1 …GTTACTGCCCTGTGGGGCAAGGTG… …-val- thr- ala –leu- trp- gly- lys- val- … 1315 E2 …GTTACTGCCCTGTGGGGAAGGTG… …-val- thr- ala –leu- trp- gly- arg 1101 En exploitant les données ci-dessus et vos connaissances, précisez les mécanismes qui sont à l’origine l’existence de ces deux versions et expliquez les causes de leur différence d’efficacité. Exercice 2 : (7 points) TSH, GTH, LH et FSH sont des hormones produites par l'hypophyse, HCG est une hormone produite par le placenta au début de la grossesse. Ces 5 hormones glycoprotéiques produites chez les Vertébrés pourraient avoir une origine commune et constitueraient une famille multigénique. A partir des 4 documents fournis, montrez comment le génome des êtres vivants se modifie et se complexifie, puis proposez un scénario évolutif cohérent de cette famille multigénique (un schéma est souhaité.) Objectif : exploiter des documents pour résoudre un problème scientifique Méthode : - une introduction rapide resituant le problème étudié dans son contexte - un développement où chaque document est exploité (constats précis et interprétation) et si besoin mis en relation avec un autre doc. ou avec les connaissances nécessaire à son interprétation - en conclusion, une synthèse des informations et le scénario évolutif correspondant, accompagné d’un schéma (avec titre et légendes) Document 1 : Localisation chromosomique des gènes des 4 hormones glycoprotéiques de l'espèce humaine. chromosome 1 TSH FSH chromosome 11 chromosome 19 LH HCG Document 2 : Comparaison des séquences codantes des hormones glycoprotéiques humaines. Les hormones glycoprotéiques sont constituées d'une chaîne et d'une chaîne . βFSH βHCG βTSH La chaîne est identique pour toutes ces hormones. βLH 54.4 79.1 48.5 La chaîne , est différente d’une hormone à l’autre : le tableau ci-contre présente le % de similitude entre les séquences codantes de la chaîne β des 4 hormones humaines, βFSH 100 51.8 48.5 βHCG 51.8 100 40.2 Des acides aminés comme la cystéine qui jouent un rôle primordial dans la configuration spatiale des protéines, occupent des sites identiques dans la séquence de ces molécules. Document 3 : Les hormones glycoprotéiques chez différents Vertébrés actuels. Groupe de Vertébrés Hormones glycoprotéiques Age du plus ancien fossile connu Agnathes GTH -530 Millions d'années Poissons osseux TSH, GTH -380 Millions d'années Amphibiens TSH, LH , FSH -360 Millions d'années Mammifères TSH, LH, FSH -190 Millions d'années Primates TSH, LH, FSH, HCG -70 Millions d'années remarque : la GTH ne se trouve pas dans le génome des Vertébrés Tétrapodes chez qui LH remplace GTH (ces deux hormones sont très voisines par leurs séquences). Nom : Barème / correction du DS2 Partie I : restitution organisée des connaissances : / 10 Organisation de l’exposé : une introduction présente et pertinente (reformulation du problème / annonce du plan) un développement organisé en plusieurs parties une conclusion (pertinente si possible …) Les critères d’appartenance à la lignée humaine : des signes anatomiques d’une locomotion bipède des caractères significatifs de l’augmentation du volume crânien et de la réduction de la face des traces fossiles d’une activité culturelle ou industrielle Ainsi on a classé des espèces fossiles telles que Australopithèques, Homo habilis … car ils possédaient au moins un de ces critères. - 0.5 0.25 0.25 1 1 1 0.5 Des caractéristiques anatomiques différentes : Malgré un plan d’organisation assez similaire (ce sont tous les deux des Primates Hominidés), H. et Ch. montrent des différences principalement au niveau du squelette : le volume cérébral : comparaison précise la forme de la face (ou son ossification,ou la dentition) : comparaison précise le trou occipital : comparaison précise les courbures de la colonne vertébrale : comparaison précise le bassin (ou la position des fémurs, ou la position du gros orteil) : comparaison précise Ainsi le chimpanzé, quadrupède (sa bipédie est imparfaite et limitée dans le temps) ne présente pas de signes anatomiques d’une locomotion bipède, Son volume crânien et ses caractéristiques faciales sont « primitifs » De plus, bien qu’ayant des comportements sociaux assez élaborés, et une forte capacité de mimétisme, il ne présente pas spontanément (à l’état sauvage) d’activité culturelle ou industrielle 0.5+0.5 0.5+0.5 0.5+0.5 0.5+0.5 0.5+0.5 0.25 0.25 Partie 2 exercice 1 : / 3 La différence entre les deux séquences nucléotidique est une mutation par délétion d’un nucléotide C 1 La différence entre les deux variants protéiques est l’arrêt de la traduction après l’acide aminé Arg, ce qui réduit la longueur de la version E2 et limite son efficacité La délétion est ici une mutation introduisant un codon stop prématuré 0.5 0.5 1 Partie 2 exercice 2 : / 7 Introduction posant le problème 0.25 (doc.2) Les molécules étudiées ici sont homologues par leurs ressemblances moléculaires : au moins deux critères du doc. repris La plus forte parenté concerne HCG et LH, avec env. 79% de similitudes des séquences nucléotidiques de la chaîne β. On peut interpréter cette similitude comme preuve d’un gène ancestral commun, Les différences constatées dans les séquences étant le résultat de mutations. (doc.3) permet de constater la diversité des hormones glycoprotéiques chez les Vertébrés et leur apparition progressive au cours du temps On peut interpréter l’existence de ces gènes homologues comme le résultat de duplications à partir d’un gène ancestral (doc.1) montre l’existence de 4 gènes chez l’homme disposés sur 3 chromosomes différents 0.25 + 0.25 On peut interpréter la disposition chromosomique de ces gènes homologues comme le résultat de transposition des copies formées par duplication Scénario : La 1ère duplication se produit entre -530 et -380 MA, à partir d'un gène ancestral GTH et produit une copie qui évoluera par mutation en TSH La 2ème duplication se produit entre -380 et -360 MA, sans doute à partir de GTH -devenu LH (mutations), et produit une copie qui évoluera par mutations en FSH La 3ème duplication se produit entre -190 et -70 MA , à partir de LH et produit une copie qui évoluera par mutations en HCG Schéma : titre – légendes - présentation 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.75
