TS DS Diversification du vivant et évolution de la biodiversité correction Partie 1/Exercices 2.1 : Une bonne réponse A JUSTIFIER Exercice 1. Les fabacées

Les légumineuses sont riches en protéines car elles : r prélèvent de l'azote dans le sol r prélèvent de l'azote dans l'air

r elles prélèvent le NH4+ du sol r elles prélèvent le NH4+ de l'air

2. La symbiose concerne : r les bactéries et les cellules racinaires

r les cellules chlorophylliennes et les Rhizobiums

r les cellules chlorophylliennes et les cellules racinaires

r les cellules chlorophylliennes et les nodosités

Les Rhizobiums fournissent aux cellules végétales : r du N2 r du NH4+ r des glucides r des acides aminés

La symbiose entre les deux partenaires fait apparaître :

r de nouvelles structures : les nodosités r de nouvelles molécules

r de nouveaux comportements r de nouveaux génotypes

Les cellules végétales fournissent aux rhizobium :

r Du CO2 r Des acides aminés r Des tissus chlorophylliens r Des sucres

Les fabacées sont riches en protéines parce qu’elles r Utilisent les acides aminés produites par les

bactéries par photosynthèse r Bénéficient de l’activité des bactéries. r Absorbent plus d’acides aminés r Produisent plus d’acides aminés par photosynthèse

- Le texte nous indique que les bactéries absorbent le N2 de l’air (schéma àsol) - La symbiose = association à bénéfice réciproque entre les cellules de la racine et les bactéries à nodosités - Les bactéries savent transformer l’N2 de l’air en NH4+, utilisable par les plantes à synthèse d’acides aminés. - Les bactéries ont besoin de sucres (sources d’énergie) pour transformer le N2 à NH4+ - (schémaà) les cellules racinaires fabriquent des AA grâce au NH4+ fourni par les bactéries

 

 

Exercice 2 : La lactico-deshydrogénase

D'après ces documents, on peut affirmer que… : r Les gènes codant pour les lacticodeshydrogénases humaines sont des allèles d'un même gène. r Les gènes codant pour les lacticodeshydrogénases humaines sont des allèles d'une même espèce. r Les gènes codant pour les lacticodeshydrogénases humaines ne sont pas apparentés. r Les gènes codant pour les lacticodeshydrogénases humaines sont des gènes appartenant à une famille

multigénique Les % de similitudes entre les protéines sont tr !s élevés à molécules apparentées, issues d’un gène ancestral commun = famille multigénique D'après ces documents, on peut affirmer que… :

r LDH-A et LDH-C ne correspondent pas aux allèles d'un même gène car les gènes sont sur deux loci différents

r Seules LDH-A et LDH-B correspondent aux allèles d'un même gène car les gènes sont sur deux chromosomes différents.

r Seules LDH-A et LDH-C correspondent aux allèles d'un même gène car les gènes sont sur le même

chromosome r LDH-A et LDH-B ne correspondent pas aux allèles d'un même gène car les gènes sont mutés Un gène est défini par sa séquence et son LOCUS à locus ≠ à Gènes ≠ D'après ces documents et nos connaissances, nous pouvons affirmer que… : r Les trois molécules sont issues de mutations seulement r Les trois molécules sont issues de crossing over inégaux puis de mutations.

r Les trois molécules sont issues de mutations puis de crossing over inégaux r Les trois molécules sont issues de crossing over inégaux seulement

CO inégaux à DUPLICATIONS à 2 duplicatas d’un même gène qui subiront ensuite des mutations de façon indépendante. Les trois molécules étudiées proviennent d'anomalies : r de la fécondation r de la réplication r de la méiose r de la mitose Les CO inégaux interviennet au cours de la méiose.

9≠/26  (75%=)  7≠/26>(75%=)  

Réalisez un schéma de l’histoire de ces molécules. Exercice II-2 (5 points) Drépanocytose et paludisme

A partir des documents proposés, montrer que la persistance de l’allèle HbS confère à la population concernée un avantage sélectif dans l’environnement particulier de l’Afrique équatoriale. Problème : HbS = allèle avantageux DANS l’environnement de l’Afrique équatoriale Document 1 : Résultat d’une étude épidémiologique conduite en Afrique équatoriale entre 1950 et 1960

Ville (pays) % d’hétérozygotes

(HbA//HbS) dans la population

Nombre de personnes décédées

du paludisme (pendant une

période donnée)

Nombre d’hétérozygotes

(HbA//HbS) parmi les décès dus au paludisme

Kinshasa (Rep demo du Congo) 26 23 0

Kananga (Rep demo du Congo) 29 21 1

Ibadan (Nigéria) 24 27 0 Accra (Ghana) 8 13 0

Kampala (Ouganda) 19 16 0

Commentaires % d’hétérozygotes +/- 25% Maladie mortelle 1,25% d’hétérozygotes

décédés D’après  Motulsky,  1964.   On constate que le paludisme est une maladie mortelle, que le % d’heterozygotes dans ces populations est élevé (+/-25% = fréquence importante de HbS) et que le fait de posséder l’allèle HbS semble protéger du paludisme Je  sais  que  certains  allèles  peuvent  conférer  aux  individus  soit  des  avantages  (survie>>)  ou  des  désavantages  (survie<<)  en  fonction  de  l’environnement  J’en  déduis  que  l’allèle  HbS  peur  présenter  un  avantage  sélectif  pour  les  populations  qui  souffrent  de  paludisme.    Document 2 : Répartition comparée de la drépanocytose et du paludisme en Afrique.

La drépanocytose (déjà étudiée en 2° et 1ère) est une maladie récessive liée à une anomalie de l'hémoglobine. Chez les personnes atteintes, on met en évidence la présence d'une hémoglobine anormale HbS différant de l'hémoglobine normale HbA par la présence d'une valine (acide aminé) remplaçant un acide glutamique en position 6 sur la chaîne peptidique de la bêta globine (mutation du gène codant pour la bêta globine). Cette simple modification entraîne un défaut de transport du dioxygène et de la plasticité des globules rouges qui prennent la forme de faucilles, peuvent obstruer les vaisseaux sanguins et sont détruits au cours de crises hémolytiques.(à anémie) (maladie mortelle)

Le paludisme est dû à un parasite (transmis par un moustique anophèle) : le Plasmodium, qui se multiplie activement dans les globules rouges des sujets normaux, mais beaucoup plus rarement dans les globules rouges des sujets de génotype hétérozygote pour la drépanocytose.(avantagés) Cette maladie provoque des accès fébriles très graves dus à des destructions massives des globules rouges parasités (maladie mortelle)

1  à  5%  

5  à  10%  

10  à  15%  

15  à  20%   Distribution  et  fréquence  de  l’allèle  S    

Distribution  du  plasmodium    

Il existe une correspondance dans les zones de répartition des 2 maladies; la fréquence de l’allèle HbS, responsable de la drépanocytose est particulièrement élevée dans les zones où sévit le plasmodium, responsable du paludisme (Afrique équatoriale). La drépanocytose est une maladie très invalidante et mortelle due à la mutation du gène codant pour la bêta globine à allèle HbS. Compte tenu de sa gravité, on peut s’étonner qu’elle soit aussi fréquente (défavorable). Le paludisme est aussi une maladie mortelle, mais les parasites ne se développent que dans les globules rouges normaux, non déformés et touchent donc moins les porteurs de l’allèle HbS, dont les GR vont être anormaux Je sais qu’en fonction de l’environnement, les individus les plus aptes (possédant des allèles avantageux) survivent plus, se reproduisent plus et donc transmettent leurs allèles dont la fréquence augmente dans la population : c’est la sélection naturelle. Je peux en déduire que dans l’environnement particulier de l’Afrique équatoriale, touchée par le paludisme, l’allèles HbS, pourtant responsable d’une maladie mortelle, représente un avantage sélectif.

Document 3 : Évolution des fréquences génotypiques au cours du temps en fonction de la persistance ou de la disparition du paludisme dans la zone considérée

     

Dans une région impaludée : les % des différents génotypes sont stables, il existe un équilibre : - A//Aà {normal] : non drépanocytaires, les globules rouges, normaux sont parasités par le plasmodium (70%) ; ils sont désavantagés, d’ailleurs lorsque le paludisme disparaît leur fréquence augmente. - S//S à [drépanocytaires] : les globules rouges anormaux ne sont pas parasités (avantagés), mais ils meurent de drépanocytose (5%), lorsque le paludisme disparaît, leur fréquence diminue. - A//S à [forme atténuée de la maladie] ils ne souffrent pas de drépanocytose de façon aigue et échappent en partie au plasmodium, lorsque le paludisme disparaît, leur fréquence diminue ß (î fréquence des S//S)

Les hétérozygotes représentent un « réservoir de diversité » Ainsi en fonction de l‘environnement l’allèle HbS représente ou pas un avantage sélectif.

En Afrique équatoriale, il représente un avantage puisqu’il protège du paludisme, ce qui explique sa fréquence élevée alors qu’il est responsable d’une maladie mortelle. Mise en relation (= conclusion ARGUMENTÉE)

La persistance de l’allèle HbS en Afrique équatoriale (doc 2) représente un avantage sélectif pour les populations.

Dans cette région, la présence du plasmodium, responsable du paludisme, est cause de nombreux décès (doc1), mais on constate que dans cette même région la fréquence de l’allèle HbS, responsable de la drépanocytose est anormalement élevée (doc2).

Il existe un équilibre subtil entre les influences de ces 2 maladies. - La présence du paludisme a permis la persistance de HbS, allèle pourtant morbide,(doc3) car il favorise une forme de résistance au paludisme en limitant la contamination des individus hétérozygotes(doc1/2) (qui par ailleurs ne souffrent pas de drépanocytose). Les individus survivent mieux, se reproduisent, transmettent leurs allèles dont la fréquence augmente dans la population (doc3). - La persistance de HbS confère un avantage aux populations qui résistent mieux au paludisme. - Les hétérozygotes se trouvent avantagés (pas de paludisme ET pas de drépanocytose) C’est la sélection naturelle qui est responsable de l’évolution génétique de ces populations, en fonction d’un facteur environnemental : la présence d’une maladie : ici le paludisme ;

Fréquence des génotypes d'une population vivant dans une région ou le paludisme a disparu depuis T0

0  

10  20  

30  40  

50  60  

70  

80  

0   5   10   15  Générations  

Fréquence  du  génotype  %  

A//A//S//S  

Fréquence des génotypes d'une population vivant dans une région avec paludisme

0  

10  

20  

30  

40  

50  

60  

70  

80  

0   5   10   15  Générations  

Fréquence  du  génotype  %  

A//A  A//S  S//S  

Maintien de l’allèle HbS malgré sa morbidité

Diminution de la fréquence de HbS mais pas disparition grâce aux hétérozygotes