correction exos 1, 2, 3
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DM Diversification du vivant. Correction Exercice 1 : les nodosités des légumineuses. On s’interroge sur le mécanisme à l’origine de la famille des fabacées. L’azote moléculaire (N2) est le gaz le plus abondant de notre atmosphère (78 %) et pourtant cette forme d’azote n’est pas utilisable par les végétaux (seuls le sont NO3– ou NH4+). L’azote est un constituant essentiel de la matière vivante puisqu’il entre dans la composition des acides aminésdes protéines. Le document représente la coupe d’une nodosité d’une légumineuse, ainsi que le détail du fonctionnement d’une cellule végétale présente dans cette nodosité. Les nodosités sont des renflements racinaires à l’intérieur desquels nous observons que les cellules végétales présentent dans leur cytoplasme, des bactéries : Rhizobium qui ont un métabolisme particulier face à l’azote atmosphérique. Ainsi les bactéries ont la capacité de transformer le N2 atmosphérique en NH4+, assimilable ( synthèse d’acides aminés), (réaction très coûteuse en énergie) qu’elles fournissent à la plante ( synthèse de protéines : les fabacées sont des plantes riches en protéines) ; tandis que la plante fourni aux bactéries le glucose qu ‘elle produit par photosynthèse et qui permettent à rhizobum de produire son énergie.. Je sais que lorsque 2 organismes s’associent étroitement pour en tirer un bénéfice réciproque, il s’agit d’une symbiose. Ici la bactérie vivant dans la cellule de la racine, on peut parler d’endosymbiose. Chaque organisme bénéficie de la présence de l’autre : les 2 métabolismes sont complémentaires. (Plante ) : photosynthèseglucides(Rhizobium) énergietransformation de N2 NH4+synthèse d’acides aminés (plante) synthèse de protéines (dont des enzymes impliqués dans la photosynthèse) Cette association crée une forme de vie originale, avec un phénotype spécifique (présence des nodosités) et une capacité nouvelle : produire des protéines en grande quantité. Cette endosymbiose, est à l’origine de la création de la famille des fabacées. Pour aller plus loin : - Sur 1 ha, on estime que les Légumineuses peuvent fixer 50 à 300 kg d’N2 par an, selon l’efficacité de la symbiose. Cette association est bénéfique car les Légumineuses fournissent ainsi des fourrages ou des grains riches en protéines sans apport d’engrais azotés, ce qui est très intéressant du point de vue économique et écologique - De plus, après l’enlèvement des récoltes, le sol est enrichi en azote disponible pour la culture suivante. (Les effets bénéfiques des Légumineuses dans les rotations des cultures sont connus depuis l’Antiquité). - Si aucun transfert de gènes n’est identifiable, il existe un transfert de protéines entre l’hôte et le symbionte, de plus la formation de la nodosité est provoquée par une modification de l’activité de certains gènes architectes de la plante. - Le fonctionnement de l’enzyme indispensable à la réduction de l’azote nécessite la présence d’une protéine (leghèmoglobine) qui est conjointement produite par la bactérie (hème) et la plante (globine) http://www.isv.cnrs-gif.fr/recherche/ek/ek.html Exercice 2 : Peste et résistance aux antibiotiques. On s’interroge sur l’origine de la résistance de certaines bactéries, agent de la peste (Yersinia pestis) à la streptomycine. Le document représente les résultats d’une expérience au cours de laquelle on nourri des puces (vecteur de la maladie) avec un mélange de bactéries E. coli, résistantes et des Y. pestis sensibles ; on évalue l’évolution du % des puces contenant des Y. pestis résistantes en fonction du temps. Nous voyons que des Y. pestis résistantes apparaissent au bout de 3 jours. Puis leur % double pratiquement en 25 jours. (Aucune Y ;P résistantes si E.c non résistantes) Nous savons que la résistance à l’antibiotique est gouvernée par des gènes présents chez E. Coli, que des transferts de gènes peuvent avoir lieu entre bactéries : - Par intégration de fragments d’ADN présents dans le milieu Par conjugaison entre 2 bactéries et échange d’ADN Par transfert via des virus spécifiques des bactéries. Nous pouvons donc faire l’hypothèse que les bactéries Y. pestis ont acquis leur résistance par un mécanisme de transfert de gènes (str A et str B) depuis les E. coli résistantes, certainement par conjugaison. La résistance acquise par les bactéries agent de la peste peut entraîner une recrudescence des épidémies de cette maladie, sans capacités de les enrayer. La recrudescence des bactéries résistances dans l’environnement peut créer des bactéries infectieuses résistantes par transfert de gènes. Heureusement d’autres antibiotiques peuvent lutter contre la peste, et les foyers de restent très isolés, cependant la recrudescence de souches résistantes déjà mises en évidence dans d’autres pathologies oblige à une grande vigilance. Pour aller plus loin. La peste : http://www.microbe-edu.org/professionel/yer.html Des foyers de résistance à Madagascar : http://www.pasteur.mg/Atlas-Peste/atlas%20resistance.html Exercice 3 : Polyploïdie chez l’Arabette des dames. On s’interroge sur le mécanisme ayant conduit à l’apparition d’une nouvelle espèce du genre Arabodopsis. (2n = 26) Le document représente les événements ayant conduits à l’apparition d’une espèce polyploïde à 2n = 10. Nous voyons - Une hybridation de 2 espèces différentes : 2n=4 + 2n = 6, avec à un accident méiotique chez la première espèce qui a formé des gamètes n=4 (non disjonction des chromosomes) - Une fécondation avec un gamète, normal, de l’espèce 2 (n=3) - Les chromosomes se retrouvent ainsi par paire d’homologues dans la cellule œuf qui donne un individu fertile apte à la reproduction mais 2n = 10. (polyploïdisation : du nombre de jeux de chromosomes) Nous savons que si les chromosomes ne sont pas homologues, les mécanismes de la méiose ne peuvent se dérouler (pas d’appariement) et entraînent des gamètes anormaux et la stérilité des hybrides. C’est l’intervention d’accident au cours des divisions cellulaires (non-disjonction des chromosomes ou chromatides) qui permet de rétablir la présence de paires d’homologues. A arénosa 2n = 16 Méiose Gamète n=8 Fécondation A thaliana 2n =10 Méiose anormale Hybride stérile 2n = 8+10 Gamète n = 10 5 paires de X. homologues + X. sans homologues. Gamète Méiose n = 8+10 Fécondation A. suecica 2n = 26 Nous pouvons dire que l’on obtient bien un doublement du lot de chromosome, il s’agit d’une polyploïdisation. Dans le cas de la page 41 c’est un accident de division (mitose ou méiose) qui, après hybridation, rétablissait un caryotype compatible avec la reproduction sexuée et doublait le lot de chromosomes. Electrophorèse de fragments ADN des 3 espèces On voit que A. suecica possède bien 2 fragments, l’un caractéristique de A.t, l’autre de A.a Exercice 4 : la transmission du chant chez les pinsons QCM. Les bonnes réponses sont : 1-c ; 2-c (en effet, la transmission du chant apparaît passer par la voie du mâle mais cette transmission peut être génétique ou culturelle).
