1ère partie /10 :

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Bac Blanc 2006 - Corrigé
1ère partie I commune /10 :
1
Introduction (+ plan cohérent et juste + conclusion avec ouverture)
Une espèce est caractérisée par un génome stable.
Mais ses individus sont tous différents.
La méiose participe à cette diversité grâce au brassage génétique en fabriquant les gamètes.
Comment ?
Deux formes de brassage : interchromosomique et intrachromosomique :
/4.5
I) Méiose et brassage interchromosomique :
0.25
En métaphase I de division réductionnelle de méiose, les chromosomes homologues sont appariés
de chaque côté du plan équatorial. Un homologue peut alors se trouver d’un côté ou d’un autre ce
plan, de façon complètement aléatoire, avec équiprobabilité.
0.25
1
0.25
On suivra ici le devenir de trois paires d’homologues, portant chacune deux allèles différents d’un
gène donné. Les gènes sont ici libres, sur des chromosomes différents.
Gène A avec les allèles A1 et A2
Gène B avec les allèles B1 et B2
Gène B avec les allèles B1 et B2
Les symboles peuvent être des couleurs, mais
très dures à choisir vu le nombre d’allèle total.
En anaphase I, les homologues se séparent selon leur position de départ : c’est la disjonction
aléaotoire des chromosomes homologues. On obtient à la fin de la méiose différents cas.
Par commodité, un seul trait est dessiné par chromosome mais en fait chacun possède 2
chromatides.
Génotype choisi : A1//A2 B1//B2 C1//C2
METAPHASE I
ANAPHASE I
cas 1 :
A1
B1
C1
A2
B2
C2
cas 2 :
A1
B1
C2
A2
B2
C1
A1
B1
C1
A2
B2
C2
A1
B1
C2
A2
B2
C1
cas 3 :
A1
B2
C1
A2
B1
C2
cas 2 :
A1
B2
C2
A2
B1
C1
2
0.5
A1
B2
C1
A2
B1
C2
A1
B2
C2
A2
B1
C1
Soin des schémas
La télophase qui suit isole dans des cellules différentes les chromosomes, puis la division II
équationnelle qui suit va séparer les chromatides identiques de chaque chromosome. Ceci va
aboutir à doubler les 4 cas obtenus ci-dessus, donc sans augmenter la diversité.
0.25
Un seul type cellulaire de génotype A1//A2 B1//B2 C1//C2 donne donc 8 types de gamètes de
génotypes A1 B1 C1, A2 B2 C2, A1 B1 C2, A2 B2 C1, A1 B2 C1 , A2 B1 C2, A1 B2 C2 et A2 B1
C1, au lieu de 2.
La méiose réalise donc bien un brassage des gènes, plus exactement des allèles des gènes appelé ici
interchromosomique.
/4.5
II) Méiose et brassage intrachromosomique :
0.25
La méiose assure aussi, dans certains cas peu fréquents, un brassage, mais cette fois ci entre les
allèles de deux gènes liés deux chromosomes homologues.
Deux gènes sont dits liés s’ils se trouvent sur le même chromosome ( et son homologue).
0.25
0.25
En prophase I de division réductionnelle de méiose, les ADN homologues se spiralisent et
s’apparient. Ils échangent alors des segments équivalent, ou crossing over.
Ces ADN sont dupliqués depuis la phase S de la fin d’interphase, et chaque chromosome sera
représenté par deux traits, pour ses deux chromatides.
1
Soit le cellule mère de génotype A1 B1 C1 // A2 B2 C2
Avant le crossing over :
A1
B1 C1
Chiasma, lieu du crossing over
B1 C1
A1
B2 C2
A1
A1
B1 C1
A2
B2 C2
A2
B1 C1
A2
B2 C2
A2
2
Donc, lorsque les homologues se sépareront
en anaphase I, on obtient :
A1
0.25
B1 C1
A1
B2 C2
A2
B1 C1
A2
0.5
B2 C2
Puis après l’anaphase II, qui sépare les
chromatides de chaque chromosome :
A1
B1 C1
A1
B2 C2
A2
B1 C1
A2
B2 C2
B2 C2
Soin des schémas
La division équationnelle se termine par la télophase qui reconstitue les cellules, futurs gamètes.
Une cellule mère qui ne devrait donner que des gamètes au génotype A1 B1 C1 et A2 B2 C2,
donne alors aussi des gamètes au génotype A1 B2 C2 et A2 B1 C2.
Ce brassage est appelé intrachromosique et pourrait avoir lieu aussi avec des crossing over entre
les gènes C et D, mais la probabilité de crossing over est d’autant plus faible que la distance entre
les gènes est faible.
Même quand les gènes sont liés sur les mêmes homologues, la méiose parvient encore à effectuer
un brassage des allèles.
Conclusion :
Avec
Intro
et
plan
La méiose qui assure la fabrication des gamètes montre ici ses capacités à mélanger les gènes, du
moins, leurs allèles, par brassage interchromosomique et intrachromosomique.
Les gamètes ainsi fabriqués sont très nombreux, mais ont aussi une plus grande diversité que sans
brassage. La fécondation réunira chaque moitié manquante du code génétique, en rétablissant la
parité des homologues.
Ainsi, même si les gènes sont intégralement transmis entre deux générations, les allèles sont
aléatoirement répartis pour assurer une diversité des populations.
Mais alors, si la méiose assure la stabilité et la diversité au sein d’une espèce, comment évolue-telle ?
2ère partie II1 commune / 4 :
En préambule, la légende nous indique que le sous-sol de la région n’est composé que de roches
sédimentaires et présente une faille.
3.5
Argumentations de chronologie relative:
-
-
-
0.5
Cette légende nous indique avec l’ordre des petits cartons que les dépôts sédimentaires sont
datés relativement du plus bas au plus haut dans l’ordre du plus ancien (les grès rouges) au plus
récent (les grès jaunes) puis les schistes à charbons. Ceci illustre le principe de supperposition.
L’ensemble Grés rouges à grès jaunes forme une unité géologique cohérente, toutes ces
couches étant déformées de la même manière :
On constate en effet une symétrie dans les couches par rapport au centre de grés jaunes. Ceuxci étant les plus jeunes, la déformation est un pli synclinal.
Il y a donc eu une série de sédimentation puis une phase tectonique formant un pli et sans doute
une chaîne de montagne.
Une faille décale toutes ces formations sédimentaires plissées. Par principe de recoupement, la
faille est postérieure à la sédimentation et au pli.
Toutefois, cette faille est légèrement courbe, et l’on peut aussi penser, également par principe
de recoupement, qu’elle est antérieure au pli qui l’affecté.
Cette formation en pli faillé est visible en surface ce qui prouve qu’il y a eu érosion générale.
L’ensemble plissé faillé arasé est recoupé sur la carte par une sédimentation de schistes à
charbons, continentale. Par principe de recoupement, ces dépôts sont donc postérieurs.
D’ailleurs, ni le pli ni la faille n’affectent cette couche.
Cette couche est recoupée par les courbes de niveau et a donc dû être érodée à son tour.
Pour finir, les dépôt houillers sont d’origine forestière marécageuse, et la topographie montre
qu’ils sont sur un sommet. Il y a donc eu une nouvelle phase tectonique qui a légèrement
bombé cette formation, d’où sans doute sont érosion
D’où la chronologie suivante :
-
phases sédimentaires successives des grès rouges aux grès jaunes
plissement en compression en synclinal lors d’une orogénèse
faille décalante dans ces sédiments plissés (ou avant)
érosion générale
dépôt sédimentaire de schistes houillers
tectonique d’ensemble en compression – bombement
érosion partielle des schistes
2ère partie II2 Tronc commun / 6 :
Chimpanzé et Hominidés sont parents, mais quels sont les caractéristiques de la lignée humaine ?
Comment montrer son caractère buissonnant ?
L’étude de fossiles doit nous permettre ici de répondre à ces deux questions.
Tout d’abaord, l’énoncé nous précise la séparation très précoce entre les deux lignées Chimpanzé
et Hominidé. Un arbre évolutif comprend donc déjà la structure suivante :
Chimpanzé
Hominidés
? ancêtre commun indéterminé
Document 1 :
Il nous présente 3 crânes : Chimpanzé, Australopithèque et Homo sapiens.
Analyses dans cet ordre des crânes:
o la capacité crânienne passe de 400 à 450 puis 1400
o le trou occipital est de plus en plus central
o le prognathisme de la mâchoire inférieure est de moins en moins marqué
Interprétations chez Australopithèque et Homo sapiens:
o Il y a augmentation de la capacité crânienne et donc du volume du cerveau et des
capacités intellectuelles
o Le trou occipital plus central montre la verticalisation progressive de la colonne
vertébrale, avec évolution vers la bipédie
o La face est de plus en plus verticale
Conclusion:
L’analyse des 3 crânes montre une évolution certaine, avec l’apparition et l’amplification de
caractères de plus en plus humain, ceux de la lignée humaine : Grande capacité crânienne et
développement du cerveau et bipédie.
Document 2a :
La coupe fournie montre que les fossiles SK847 et SK48 se trouvent dans la même couche
stratigraphique, sous la couche D datée de -0,5 à +1 million d’année.
Les deux fossiles ont donc le même âge relatif, et en tout cas inférieur à l’âge absolu de la couche
supérieure : . -0,5 à +1 million d’année
On peut classer ces 3 crânes dans un ordre évolutif suivant :
Chimpanzé puis Australopithéque puis Homo sapiens
Document 2b et 2c :
Le document compare ici des reconstitutions des crânes entiers correspondants aux fossiles
précédents : SK847 est un Homo habilis et SK48 est un Australopithécus robustus.
Les légendes nous indiquent que l’Australopithécus robustus a un trou occipital plus en arrière et
un volume crânien plus petit (500cc contre 680 pour l’Homo habilis).
On peut donc dire que le SK48 Australopithécus robustus est plus primitif que le SK847 Homo
Habilis.
Document 3 :
Dans une même région, on nous donne les âges des couches géologiques où ont été retrouvés
différents fossiles :
Homo habilis: -2.5 à -1.6 Ma
Australopithécus robustus: -2.4 à -1.5 Ma
Homo erectus : -1.9 à -1.4
On constate que ces 3 périodes se superposent partiellement
On en déduit donc que les 3 types d’hominidés avaient vécu en même temps, même s’il existe un
ordre d’apparition et de disparition de ces espèces (ordre ci-dessus).
Ces espèces ne se succèdent donc pas.
Document 3b :
Ce document ajoute quelques données sur des fossiles, en particulier Homo erectus qui possède un
trou occipital très central et un crâne beaucoup plus développé qu’Homo habilis.
Homo habilis est donc plus évolué qu’Homo erectus, dans la lignée humaine.
Synthèse :
Des éléments se dégagent des documents 1, 2 et 3b : les fossiles SK847 d’Homo habilis, SK48
d’Australopithécus robustus, d’Homo erectus et d’Homo sapiens ont tous des caractéristiques
communes de la lignée humaine, caractéristiques dégagées au document 1 :
- augmentation du volume crânien
- verticalisation de la face
- évolution vers la station debout, bipédie.
Ceux-ci les distinguent de la lignée du Chimpanzé.
En comparant les différents hominidés, on pourrait définir un ordre d’évolution continue étant
donné le développement des caractères de cette lignée :
Australopithécus robustus – Homo habilis – Homo erectus puis Homo sapiens
Mais le document 3a nous montre qu’il n’en est rien, puisque 3 d’entre eux vivaient ensemble.
Nous avons donc là un aspect non pas linéaire de l’évolution, mais buissonnant de la lignée
humaine :
Arbre proposé :
Ch
Hs
-1,3Ma
He
Hh
Ar
?
-1,5Ma
-1,6Ma
-1,9Ma
-2,4MA
-2,5 Ma
2ère partie II2 Spécialité / 6 :
Introduction du sujet : le gène de la tyrosinase est autosomal et possède deux allèles A et B.
A donne une enzyme efficace contrairement à B.
A est donc dominant sur B, récessif.
Le problème est ici de savoir comment les enzymes de restriction permettent de déterminer le
génotype des membres d’une famille.
Doc1 :
A : L’allèle A est identique à l’allèle B, sauf en un seul point : la base 242 est un C, la cytosine, sur
A et un T, la thymine, sur B.
I : L’allèle anormal B possèdent donc une mutation génétique, une substitution de C par T.
Cette mutation est à l’origine de la déficience de l’allèle B, le codon ayant donc un autre sens.
Cl : les allèles A et B ne diffèrent que par une seule base, en position 242.
Doc 2 :
II2 et II3 sont albinos. L’allèle B responsable étant récessif, ils sont homozygote double récessif
B//B.
Chacun de leur parents possède donc au moins un allèle B, et étant sain, possèdent aussi un allèle
A. Ils sont donc A//B, hétérozygote.
Les électrophorèses de ces parents présentent 3 fragments issus des 2 allèles de leur gène,
contrairement au III1.
3 fragments (42, 230, 272) sont donc caractéristiques d’un hétérozygote A//B.
III1 est donc homozygote, A//A ou B//B, à déterminer.
On peut donc ici proposer un arbre provisoire …
I1, II2 et II1 : A//B
II A//A ou A//B
II1 A//B
II3 et II3 B//B
III1 A//A ou B//B
Doc3 :
a) La carte de restriction de l’allèle A montre 3 sites de coupure, en 198, 240 et 470.
Un allèle A est donc coupé en 2 fragments de restriction de longueur :
240-198 = 42pb
et
470-240 = 230pb
La présence de ces deux fragments est donc caractéristique de l’allèle A.
On remarque que sans la coupure en 240, le fragment a pour longueur 470-198 = 272pb.
b) Le site de restriction est caractérisé par la succession des bases GGCC.
Pour obtenir 272pb, il faut donc que cette succession soit différente sur le site 240.
Synthèse :
Le doc 1 nous montre alors que la base 242 échangée fait partie de ce site de restriction 240 du doc
3 : au lieu de GGCC, on GGCT sur l’allèle B.
L’enzyme de restriction ne pourra donc pas couper l’allèle B en 240 et l’on obtient donc un seul
fragment de 272, après coupure en 198 et 470, sites intacts.
En bilan, l’allèle A donne les deux fragments 42 et 230 et l’allèle B donne 272 :
42pb
230pb
A:
272pb
B:
Les électrophorèses du doc2 nous apportent alors des précisions :
Les individus I2 et II1 possèdent les 3 fragments, donc ceux d’un allèle A et celui de l’allèle B. Ils
sont donc bien tous deux A//B, hétérozygote :
Fragment de l’allèle B
Fragments de l’allèle A
L’enfant à venir III1 n’a que des fragments 42 et 230. Ils sont donc uniquement issus que d’allèles
A : il est donc A//A.
L’enfant III1 est donc homozygote sain, donc non albinos et non porteur.
Bilan : arbre génétique à compléter :
I1 et I2 : A//B sain
II : A//A ou A//B sain ou porteur sain
II1 : A//B porteur sain
II2 et II3 : B//B albinos
III1 : A//A sain
Les enzymes de restriction permettent donc de déterminer efficacement le génotype des membres
d’une famille, y compris celui d’un enfant à naître.
Dans certains cas, on pourra alors utiliser cette technique de diagnostic prénatal pour choisir des
embryons sains après FIV, interrompre la grossesse, ou à l’avenir pratiquer une thérapie génique
qui corrigerait l’erreur de la base 242.
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