Banque de questions

Banque de questions Biologie 2009-2010 (6e année)
Année 2009-2010
Partie 1 : L’évolution
1) Pourquoi une archéobactérie et une bactérie sont-elles différentes ? (Expliquez)
R . : Règne des Bactéries : organismes procaryotes (sans noyau) présentant une paroi en
peptidoglycane : ex : cyanobactéries (ou algues « bleues » (blue-green algae), bactéries fixatrices de
l’azote (Nitrosomonas, Nitrobacter) , bactéries pathogènes
Règne des Archéobactéries : organismes procaryotes(sans noyau différencié) dépourvus de paroi
en peptidoglycane ( bactéries dites de l’extrême » : halophiles (aimant les sels), thermophiles
(chaleur), cryophiles (le froid) ou les bactéries méthanogènes)
2) Que veut dire en biologie, un organisme autotrophe et un organisme
hétérotrophe ? (donnez deux exemples de chacun)
R : a) Un organisme autotrophe est un organisme capable d’utiliser la matière minérale pour
la transformer en matière organique (ex les cyanobactéries, les plantes,…) (la matière
minérale est caractérisée suivant la notion de chimie minérale et celle de chimie organique)
Cette réaction peut être schématisée suivant
MM
MO
b)Un organisme hétérotrophe n’est capable que d’utiliser la matière organique pour en faire
une autre matière organique
(ex : les champignons, les animaux,..)
Cette réaction se schématise en
MO1
MO2
3) Expliquez en quoi l’expérience de Urey est une preuve de la génération
spontanée : donnez le principe général, ses réactifs, ses produits (pas de formules
chimiques pour les produits) ; une fois ces produits formés, expliquez leur devenir
pour en arriver à des êtres vivants ?
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R. : La théorie repose sur le fait que la terre , il y a environ 3, 8 milliards d’années possédait des océans (à une
température élevée (de 49 à 88 °C) . L’atmosphère terrestre était réductrice (c’est à-dire qu’elle ne possédait
pas énormément d’oxygène). Par contre, cette dernière était riche en CO2, azote, vapeur d’eau. Elle contenait
peut-être aussi de l’hydrogène , et des composés tels que l’H2S , l’ammoniac et le méthane .
Beaucoup d’arguments sont en faveur de cette thèse : cependant , d’autres la contredisent (notamment le fait
que sans ozone (puisqu’il n’y avait pas d’oxygène ) , les molécules organiques formées auraient immédiatement
été photolysées par les rayons UV !!!.
D’autres scientifiques ont alors émis l’hypothèse que l’apparition de la vie s’est faite sous des océans gelés (il
existe de nombreuses cyanobactéries et bactéries cryophiles) , dans les profondeurs de la croûte terrestre, sur
des argiles ( le concept est intéressant car les argiles peuvent orienter la synthèse de certaines molécules
organiques) , et enfin au niveau des sources thermales présentes dans les océans (puisque c’est là qu’on
retrouve des archéobactéries)
Quoiqu’il en soit , il faut raison garder et , on peut , dans certaines expériences de laboratoire , créer des
molécules « nobles » à partir de molécules « simples » en présence d’eau et d’énergie
Cette expérience est celle de Miller et Urey
Les ingrédients de base de l'expérience de Miller sont des molécules organiques simples mais très réactives:
azote, méthane et ammoniac qui, mélangés à de la vapeur d'eau dans le ballon supérieur forment les
constituants de la "soupe primitive". Irradiés par des particules bêta (électrons de 4.5 MeV), ces ingrédients se
transforment en nitriles dans le ballon inférieur.
Polymérisés par l'action de la lumière ultraviolette puis mélangés à de l'eau, ces « nitriles » forment des
acides aminés que l'on peut retrouver dans la structure de l'ADN et de l'ARN.
Principe
En fait à partir de molécules « simples » , on constitue des molécules de plus en plus
compliquées , Suivant Oparine (1930) , un biochimiste russe, et Haldane, généticien
britannique, ces molécules simples se sont , ensuite regroupées dans des « protobiontes » ,
sous forme de bulles (on les appelle aussi liposomes, micelles,…..) où les réactions chimiques
deviennent plus « sélectives ».
En cette année 2009, les biochimistes ont trouvé des molécules hybrides entre des acides
nucléiques et des protéines , ces molécules peuvent se rassembler entre-elles et une fois
qu’elles ont atteint une taille donnée, elles se divisent.
D’autres développements sont à venir !!
Une fois la division cellulaire apparue , les organites d’abord unicellulaires sont apparus
puis les pluricellulaires > la vie actuelle
4) En quoi Gould se différencie-t-il de Darwin du point de vue théorie de l’évolution
?
R. : Suivant Darwin, la sélection procède de façon continue , Gould lui affine cette hypothèse
en admettant que la sélection naturelle procède par « paliers » (les équilibres ponctués : à ce
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moment une partie des espèces disparaît et ces espèces sont remplacées par des espèces plus
adaptées qui utilisent la même « niche écologique »)
5) Expliquez la loi de sélection naturelle et en quoi, est-elle différente de la « sélection
artificielle » ?
R : Depuis longtemps , l’homme, par son action a joué un rôle dans une sélection
« artificielle » des espèces et ce du point de vue botanique , zoologique (nous ne parlons pas
ici de son action sur l’écosystème) .Il a sélectionné certaines espèces , variétés ,……..
Citons par exemple , le cas du blé, des choux , des tomates, des vaches à viande (le BBB : le
blanc-bleu-belge, les saumons,…)
6) Que signifie pour vous, le terme organe vestigial ? Et en quoi, un organe vestigial
est-il une preuve de l’évolution et reliez cela à une théorie (laquelle) ?
R : Un organe vestigial est un reste d’organe qui prouve que l’être vivant était autrefois
adapté à un milieu donné et cet être vivant , étant retourné dans un autre milieu, a vu l’usage
de cet organe « régresser » et /ou s’adapter
Les exemples les plus marquants sont donnés par les squelettes des cétacés qui possèdent
encore des « reliquat » de bassin prouvant que ceux-ci étaient d’abord terrestres, puis
ensuite, ils sont revenus à l’état aquatique. A ce moment, les organes se sont adaptés par
convergence avec les poissons (perte des membres inférieurs (> bassin vestigial) , apparition
d’une nageoire caudale, évent pour la respiration,…
7) Pourquoi sommes-nous « moins évolués » que certains types de mollusques
(expliquez)
R : L’évolution procède de bric et de broc , comme disait Hugo de Vries, la mutation
propose, la sélection dispose .
Nos organes sont l’évolution d’organes qui doivent s’adapter à un milieu donné , nos
organes de la vision sont moins parfaits que ceux d’un calmar par exemple, les récepteurs
lumineux sont orientés vers l’arrière chez les mammifères alors que chez ces céphalopodes,
ils sont orientés vers l’avant
8) Expliquez par un exemple le phénomène de sélection naturelle ?et expliquez cette carte
(pourquoi peut-on dire que cela n’est plus tout à fait vrai ? et que représente la flèche)
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R : L’exemple le plus des phalènes du bouleau. Ces papillons existent sous deux formes :
une forme « blanche » et une forme mélanique (noire) .
Les prédateurs de ces papillons sont les oiseaux insectivores , la carte ci-dessus montre une
répartition géographique des populations de phalènes du bouleau en UK au début du XXe S.
On constate que la proportion de phalènes mélaniques est plus importante dans les régions
industrielles : ceci s’explique par le fait que la sélection naturelle a fait son office : les
bouleaux de ces régions étant noirs, les phalènes noires n’ont pas été victimes des
prédateurs, les phalènes blanches par contre, ont vu leur population baisser dans ces
régions. Ceci est encore plus remarquable dans la région de Glasgow (flèche sur la carte) :
cette zone est une zone industrielle en Ecosse, alors que le reste du pays est agricole et /ou à
l’état naturel > il existe énormément de phalènes blanches sauf aux alentours de Glasgow.
NB cette réponse est de moins en moins vraie de nos jours, tout simplement parce que la
pollution en UK tend à régresser
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9 . Voici une figure commentez-la !!
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Il s’agit ici d’une « frise géologique » détaillant l’évolution à 4 niveaux différents .
De l’intérieur vers l’extérieur , on distingue :
1) Une zone « géologique » où se trouve les noms des différentes ères et leur
situation relative, les unes par rapport aux autres ( c’est ce qu’on appelle de la
« datation relative »)
2) Une zone consacrée à l’évolution de la vie en milieu aquatique (noter la quasi
absence des végétaux)
3) Une zone consacrée ensuite à l’évolution de la vie en milieu « terrestre »
4) Une zone consacrée ensuite à la naissance des montagnes (dérive des continents)
Entre ces zones il y a des séparations qui , parfois sont ponctuées par des têtes de mort qui
correspondent à des périodes d’extinction massive (perte en biodiversité)
La plus connue est celle en fin du crétacé où une météorite aurait percuté la terre provoquant
l’extinction des espèces végétales et par là même celle des dinosaures herbivores et
carnivores, pour laisser la place aux mammifères et aux oiseaux !!(occupation des niches
écologiques laissées vides)
10. Définissez et/ou identifiez
1) Cyanobactérie algues bleues autotrophes, responsablesde l’apparition de
l’atmosphère terrestre et de la couche d’ozone (stomatolithes)
2) Cellulose : sucre de réserve des végétaux supérieurs
3) Lamarck : naturaliste français père de la doctrine transformiste : « la fonction crée
l’organe » ex : la girafe possède un grand coup car elle doit se nourrir de feuilles au
sommet des arbres de la savane
4) Darwin : naturaliste anglais père de la doctrine de sélection naturelle (« struggle for
life »), la sélection qu’il envisage est « continue »
5) Gould : un des pères fondateurs de la théorie des équilibres ponctués : la sélection
procède par paliers successifs
6) Tutt : a observé les phalènes du bouleau et en a déduit la sélection naturelle.
7) Convergence : phénomène par lequel certaines espèces possèdent des organes
semblables mais dont l’origine est différente
8) Créationnisme : théorie de l’évolution suivant laquelle les espèces ont été créée et
sont restées telles quelles
9) Equilibres « ponctués » : théorie de Gould suivant laquelle l’évolution procède par
paliers
10) Organes vestigiaux : organes présents sous forme atrophiées et ne servant plus à rien
11) Formes mélaniques : formes d’individus de couleur noire( par ex les phalènes)
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Partie 3 : Ecologie
1. Comparez ces deux paysages , trouvez au moins 7 différences, localisez-les dans le
paysage non durable et expliquez-les
Paysage « durable »
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Paysage « Non-durable »
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7
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4
3
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Il s’agit de deux paysages un « durable » et un « non-durable » ( second paysage)
1 : Les routes n’épousent pas le paysage
2 : Le déboisement est responsable de l’apparition de ravines d’érosion
3 : Présence de conifères en lieu et place de feuillus, les conifères épuisent le sol , les feuillus
permettent une régénération du sol par création d’humus.
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4 : La rivière est canalisée , cette technique permet l’utilisation de bateaux plus « gros »,
mais du point de vue écologique, elle favorise l’apparition de « crues » et empêche la rivière
de s’auto-épurer.
5 : Présence de lignes à haute tension produisant des champs électromagnétiques puissants
pouvant être néfastes pour la faune ou la flore.
6 : Présence de moutons au lieu de bovins : les ovins (moutons) sont responsables d’une
érosion accrue par le broutage de tous les végétaux.
7 : Déboisement important le long des collines et les haies ont été enlevées, ce qui provoque
une érosion importante.
8 : Présence d’usines polluantes responsables d’une pollution atmosphérique
2. Ces paysages datent des années 1970 , donnez des techniques (3) qui , entre-temps se
sont développées ?
R. 1) Eoliennes : dispositifs permettant la création de courant électrique( mais aussi
permettant la création de toute autre force motrice) à l’aide de l’énergie du vent .
2) Panneaux photovoltaïques ou thermiques : panneaux permettant la création d’électricité
ou le chauffage d’un fluide caloporteur à l’aide de l’énergie solaire
3) Bio méthanisation et cogénération : dispositifs permettant la création de gaz méthane à
partir de déchets fermentescibles, le gaz ainsi formé permet de se chauffer mais aussi
d’alimenter des centrales de cogénération qui utilisent ce gaz pour produire de la vapeur et
alimenter des turbines électriques
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