Partie I : Restitution de connaissances
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Terminale S NOM : ……………………………….. Corrigé du bac blanc n°1 Janvier 2012 Prénom : ………………………………………… Partie I : Restitution de connaissances Introduction Pl : Au cours de la reproduction sexuée, la méiose assure la production de cellules haploïdes génétiquement 0,5 différentes, à partir d’une cellule diploïde. A partir de l’étude du comportement de 2 gènes portés par un seul couple de chromosomes homologues au sein d’une cellule diploïde, nous allons étudier comment la méiose peut permettre de passer de l’état diploïde à l’état haploïde et comment peut-elle permettre aussi de produire des cellules génétiquement différentes. I- De la diploïdie à l’haploïdie. -Représentation de la cellule-mère des gamètes (diploïde) avec la paire de chromosomes à 2 chromatides portant les allèles a1 et a2 sur un locus et les allèles b1 et b2 sur un autre locus (en prophase I ; chromosomes formant un bivalent) Schéma de la cellule en anaphase I et commentaires Disjonction des chromosomes homologues et formation ainsi de 2 lots haploïdes de chromosomes à 2 chromatides. (2 lots différents donc 2 cellules génétiquement différentes) C’est la première division de la méiose (=division réductionnelle) qui permet le passage de l’état diploïde à l’état haploïde. II- - 1 1 0.5 Le brassage intra-chromosomique possible et les gamètes obtenus. Lors de la prophase I de la méiose, les chiasmas entre 2 chromatides se produisant au niveau de chaque bivalent peuvent induire un échange de fragments entre chromosomes homologues. C’est le phénomène de crossing-over. Obtention de 2 chromosomes recombinés. Schématisation attendue : - du bivalent avec un chiasma entre les 2 locus - du résultat du crossing over au niveau de la paire de chromosomes considérés. A l’anaphase I : Séparation de ces 2 chromosomes recombinés. - 0.5 A l’anaphase II : Séparation des chromatides de chaque chromosome. Schématisation des gamètes obtenus suite à la télophase de la division équationnelle. a1 b1 a2 b2 a1 b2 Gamètes de types parentaux a2 b1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1 Gamètes de types recombinés 4 types de gamètes dont 2 types portant des chromosomes recombinés issus du crossing-over. Les 2 autres portant des chromosomes de types parentaux. Ceux –ci sont issus des chromatides non affectées par le crossing-over. Du fait du caractère exceptionnel du crossing-over, les gamètes recombinés seront plus rares que les gamètes de types parentaux. 0.5 Conclusion La méiose permet donc bien le passage de l’état diploïde à l’état haploïde. La plupart des gènes étant polymorphes, la séparation des chromosomes homologues et donc des allèles différents d’un même gène induira forcément des cellules génétiquement différentes. Le phénomène de crossing-over par le brassage intra-chromosomique qu’il rend possible, amplifie cette diversité. Si l’on considère la multiplicité des paires de chromosomes au sein d’un même caryotype, la disjonction aléatoire de ces paires de chromosomes lors de l’anaphase I de la méiose contribuera aussi à la diversité génétique des cellules obtenues. La reproduction sexuée est donc bien une machine à faire du différent ! Total 0.5 8 Exercice 1 : Pratique du raisonnement scientifique : Chronologie relative dans le Massif Central Saisies des données Barè me Déductions-Interprétations Les failles affectent les terrains granitiques et Les failles se sont mises en place après les terrains métamorphiques ainsi que les sédiments A granitiques / métamorphiques et les sédiments A. 1 Les sédiments B se sont déposés après les Les sédiments B recouvrent les terrains affectés sédiments A et les terrains granitiques / par les failles métamorphiques et la mise en place des failles. 1 Les roches volcaniques terrains: granitiques, sédimentaires (A et B) recouvrent tous métamorphiques les Le volcanisme est le dernier événement géologique et qui a affecté cette région Mise en relation et synthèse : 1er événement : dépôt des sédiments A au-dessus des terrains granitiques et métamorphiques 2ème événement : mise en place des failles 3ème événement : dépôt des sédiments B 4ème événement : volcanisme 0.5 0.5 3 Exercice 2 spé: Métabolisme des cellules musculaires Quelles voies métaboliques sont utilisées pour les efforts d’endurance et de résistance ? Exploitation du document 1 Ce document montre des fragments de fibres musculaires avec myofibrilles visibles. Les fibres I montrent la présence de nombreuses mitochondries (siège de la respiration cellulaire). Les fibres II sont caractérisées par le nombre plus faible de mitochondries dans la région représentée: elles n’utilisent donc pas essentiellement la respiration pour produire de l’ATP. La fermentation ? 1 Exploitation du document 2 Ce document indique que les fibres I et II contiennent des réserves identiques de glycogène : Le glycogène, après avoir été hydrolysé sera une source pour les cellules musculaires, de glucose, métabolite énergétique. Cependant, les fibres I sont beaucoup plus riches en ATP synthétase que les fibres II. L’ATP synthétase est surtout présente dans la membrane interne des mitochondries; elle est indispensable à la synthèse de l'ATP. Exploitation du document 3 La dégradation totale du pyruvate dans les mitochondries permet d'obtenir 17 fois plus d'ATP que celle du glucose en pyruvate, par la glycolyse, dans le hyaloplasme. Ceci explique la présence plus massive d’ATP synthétase dans les fibres de type I constaté au document 2. 1 1 Bilan : Les fibres I, riches en mitochondries, ont un métabolisme énergétique qui repose essentiellement sur la dégradation totale du pyruvate : Les phénomènes respiratoires dont le siège se situe dans les mitochondries permettent, grâce à la chaîne respiratoire (chaîne d’oxydo-réduction au niveau des crêtes mitochondriales) une production massive d’ATP pour chaque molécule de glucose oxydé. Cette chaîne respiratoire n’est active qu’en milieu oxygéné, le dioxygène étant le dernier accepteur d’électrons. Ces phénomènes permettent un effort prolongé. Les fibres II, très pauvres en mitochondries, se procurent l'ATP essentiellement par la glycolyse. Dans ce cas, les fibres musculaires fermentent ce qui permet de réoxyder les transporteurs réduits suite à la glycolyse. Ce système peut fournir durant un laps de temps bref, beaucoup d'ATP à condition de dégrader beaucoup de glycogène. Les réserves de glycogène s'épuisent alors rapidement et l'effort intense ne peut être poursuivi. Total 1 1 5 Exercice 2 (enseignement obligatoire) : Méiose et fécondation permettent d’expliquer la répartition des caractères liés à la teneur en cyanure chez le trèfle. Analyse du document 1 Le caractère « production de cyanure » résulte du fonctionnement d'une chaîne de biosynthèse dont deux étapes sont indiquées. Le blocage de l'une ou l'autre de ces étapes (par l’inactivité de l’une ou 0.5 l’autre enzyme) se traduit par le même phénotype « production faible de cyanure ». Puisque les allèles a+ et b+ sont dominants et les allèles a et b récessifs, une production faible de cyanure peut correspondre aux génotypes ne comportant pas les allèles a+ ou b+ et les génotypes ne comportant pas d’allèles a+ ni b+ 0.5 + + Seuls les génotypes possédant les allèles a et b se traduisent par le phénotype : «production forte de cyanure». Analyse du document 2 Les deux variétés possèdent le même phénotype « production faible de cyanure » et, puisqu'elles sont homozygotes : X a pour génotype : a+//a+ b//b Y a pour génotype : a//a b+//b+ La variété X fournit uniquement des gamètes a+ b et la variété Y uniquement des gamètes a b +. Le génotype des Fl est donc a+//a b+//b . Du fait de la dominance des allèles a+et b+, les hybrides Fl produisent des enzymes Ea et Eb actives. Par conséquent les deux étapes de la biosynthèse de cyanure sont possibles et les hybrides Fl sont donc riches en cyanure. Analyse du document 3 La variété Z étant homozygote pour les deux allèles récessifs, ce croisement 2 est un test cross; la variété Z ne fournit qu'un seul type de gamètes : a b. La variété F 1 a pour génotype a+//a b+//b Puisque les gènes A et B sont situés sur des chromosomes différents (=gènes indépendants), il y a migration indépendante des chromosomes homologues de chaque paire lors de l'anaphase de la première division de méiose. (figure 1). 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Schéma non obligatoire 0.5 Cela aboutit, si on considère les résultats de l'ensemble des méioses, à quatre types de gamètes : a b ; a+ b+ ; a+b et a b+ fabriqués en quantités égales par les individus F1 L’échiquier de croisement Z x F1, qui traduit en outre la rencontre au hasard des gamètes au cours de la fécondation, est le suivant : Gamètes F1 25% a+b+ 25% ab+ 25% a+b 25%ab Gamètes Z 0.5 100% ab ¼ a+ b+ riche en cyanure ¼ a b+ pauvre en cyanure ¼ a+ b pauvre en cyanure ¼ a b pauvre en cyanure a b ab a b ab Bilan : Les proportions théoriques révélées par l'échiquier de croisement (25 % de plants riches en 0.5 cyanure et 75 % de plants pauvres en cyanure) sont tout à fait compatibles avec les résultats expérimentaux : 25,4 % de plants riches en cyanure et 74,6 % pauvres en cyanure. Total 5
