Classes de TS1 et TS2 Vendredi 13 mars 2020

SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

Durée : 1h55 Calculatrice non autorisée

GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION

Exercice 1 : Différentes classifications possibles chez les Primates (10 points)  La place de l’Homme et des chimpanzés n’a cessé d’interroger les scientifiques dès les premières classifications. Le premier à classer l’Homme parmi les Primates, juste à côté des singes, est le suédois Carl Von Linné en 1758 qui va attribuer le nom savant d’Homo sapiens à l’Homme et d’Homo troglodytes (Homme des cavernes) au chimpanzé. Cependant, en 1767, c’est au français Buffon que revient l’idée de placer l’homme à part, dans son dernier volume consacré aux singes. Il faudra deux siècles pour que le singe soit à nouveau classé parmi les primates avec l’Homme.Des travaux réalisés par M. Goodman et publiés il y a 10 ans, ont été consacrés à l’étude de séquences de différentes molécules chez l’Homme et le chimpanzé. Ils ont permis à M. Goodman et ses collaborateurs d’envisager de réunir l’homme et le chimpanzé en un seul genre : Homo.

À partir des documents ci-dessous et de l'utilisation de vos connaissances, discuter dela proposition de M. Goodman et ses collaborateurs.

 

Document 1 : COX2 et arbre phylogénétique des primatesLa COX2 (Cytochrome Oxydase) est une enzyme indispensable à la respiration cellulaire chez les êtres vivants. La comparaison des séquences protéiques de la COX2 pour différents primates a permis de construire l’arbre phylogénétique ci-dessous :

Document 2 : Opsine bleue et phylogénie des primates Tous les primates possèdent le gène codant l'opsine bleue, pigment rétinien des cellules à cônes de l’œil. Le tableau ci-dessous présente les différences dans les séquences protéiques de l'opsine bleue pour quelques primates :

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Document 3 : Le gène COI code pour la première sous-unité de la cytochrome-oxydase. Le tableau ci-dessous présente les différences dans les séquences de nucléotides du gène COI pour quelques primates :

Document 4 : données morphologiques et anatomiques D’après « Aux origines de l’humanité » d’Yves Coppens et Pascal Picq

Document 4a : Comparaison de l’organisation du pied chez Homo habilis et chez un chimpanzé.Le fossile OH 8 d’Olduvai découvert en Tanzanie (à gauche) a permis de reconstituer l’anatomie du pied d’Homo habilis (-2,6 / -1,6 Ma) ; le gros orteil (hallux) est court et accolé aux autres orteils comme chez toutes les espèces du genre Homo.

 Document 4b : Comparaison de la position du trou occipital chez Homo habilis (fossile ER 1813 découvert au Kenya) et chez un chimpanzé.

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Exercice 2 (10 points) Vie fixée des plantes

Les orchidées albinos possèdent un taux de chlorophylle réduit de 99 % par rapport aux formes vertes. Pour se nourrir en carbone, elles ont des modes de nutrition originaux. 

À l’aide de l’exploitation des documents et de vos connaissances, expliquer comment l’orchidée albinos assure sa nutrition carbonée sans réaliser elle-même la photosynthèse.

 Document 1 : Orchidée Epipactis helleborine albinos (a) et sa place dans l’écosystème (b).

*Mycorhize : association durable entre les racines d’une plante et le mycélium d’un champignon. Il existe deux types de mycorhizes :– l’endomycorhize : les filaments du champignon s’infiltrent à l’intérieur des cellules des racines des plantes ;– l’ectomycorhize : les filaments du champignon entourent les racines d’une plante sans pénétrer à l’intérieur.

 Document 2 : Relations anatomiques entre le champignon mycorhizien et les autres végétaux.

Document 2a – Coupe transversale de racine d’orchidée (Epipactis).

Coupe transversale de racine d’orchidée au microscope optique (X 200), les champignons  forment des filaments grisâtres dans les cellules.

Coupe transversale de racine d’orchidée observée au microscope électronique à balayage (X 600) montrant des pelotons de filaments dans les cellules.

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Document 2b – Coupe transversale d’une mycorhize à la surface de racine de Pin.

Le champignon est composé de petites cellules (1) et les tissus formant la partie externe de la racine sont composés de grosses cellules (2). Le champignon pénètre entre les cellules corticales de la racine formant ce qu’on appelle le réseau de Hartig (3). 

Document 3 : Signatures isotopiques de l’orchidée, du champignon mycorhizien et de l’arbre.Les δ13C et δ15N représentent les signatures isotopiques en carbone et en azote des végétaux. Les valeurs de δ13C et δ15N permettent de déterminer l’origine de la matière organique consommée par les orchidées. Elles présentent une signature isotopique proche des espèces à partir desquelles elles se nourrissent.

 Document 4 : Origine du carbone reçu par l’orchidée Corallorhiza.Le carbone de la matière organique de l’arbre a été marqué (au carbone 14). Puis, la concentration en carbone marqué reçu par l’orchidée est mesurée :1.  dans un milieu où les orchidées sont en association avec un champignon mycorhizien et un arbre, le bouleau (a) ou le saule (b) ;2.  dans un milieu où les orchidées sont en association avec un arbre, mais sans champignon mycorhizien.

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