DS : Diversification du vivant. Partie 1 (septembre 2014 métropole

DS : Diversification du vivant.
Partie 1 (septembre 2014 métropole)
A la suite des résultats d’une analyse de sang, un médecin a proposé à une femme enceinte la réalisation
du caryotype de son fœtus.
Document : caryotype du fœtus :
Afin d’interpréter le caryotype, répondre au QCM ci-dessous. (pensez à rendre cette feuille)
QCM : à partir des informations tirées du document, cocher la bonne réponse, pour chaque série de
propositions
1- Ce caryotype est celui d’une cellule :
d’un homme dont la formule chromosomique est 2n+1=47
d’une femme dont la formule chromosomique est 2n+1=47
d’un homme dont la formule chromosomique est 2n=46
d’une femme dont la formule chromosomique est 2n=46
2- Ce caryotype présente : !
une monosomie 21.!
! une translocation du chromosome 2 sur le chromosome 18.!
une trisomie 18.
une trisomie X.
3- Ce caryotype peut être issu de la fécondation :
! de 2 gamètes porteurs d’une mutation ponctuelle sur le chromosome 5.!
d’un gamète au caryotype normal par un gamète porteur de deux chromosomes 21!
! d’un gamète au caryotype normal par un gamète résultant d’une méiose dont la première division a
présenté une anomalie
d’un ovocyte par deux spermatozoïdes.
(suite du sujet à synthèse, en entraînement à la maison page 4)
Exercices 2.1
Exercice 1 : l’histoire d’une plante
Les séneçons sont des plantes appartenant à la famille des astéracées.
- Senecio squalidus est un hybride issu de deux espèces siciliennes diploïdes
(2n = 20) : Senecio aethnensis (Sa) et Senecio chrysanthemfolius (Sch).
- Introduit en Grande-Bretagne, il s’est hybridé avec le séneçon commun local,
espèce diploïde comportant 40 chromosomes, pour donner par
alloplyploidie Senecio cambrensis (Sca) qui comporte 60 chromosomes.
Reconstituez l’histoire de cette plante : expliquez, sous forme de schémas
précisement annotés, la formation de Senecio cambresis.
Vous définirez les termes employés dans vos annotations.
Deux hypothèses peuvent être envisagées. (une seule est demandée)
Exercice 2 : Une expérience sur des bactéries.
On étudie les besoins en acides aminés (arginine
et tryptophane) de 2 souches de bactéries
mutantes
*incuber : préparation placée pendant le temps necessaire
dans les conditions optimales de croissance des bactéries.
*milieu minimal : sans aucun acide aminé.
Choisissez LA ou LES propositions exactes.
Les résultats de cette expérience nous
apprennent que :
Les bactéries de l’expérience
1
« mélange »ont trouvé les acides aminés
dont elles ont besoin dans la gélose
Aucune mutation spontanée ne s’est
2
produite dans les groupes témoins.
Un transfert de gènes s’est produit dans
3
l’expérience « mélange »
Les souches [arg+, tr-] ont acquis la
4
capacité de synthétiser le tryptophane
dans l’expérience « mélange »
Justifiez la (ou les) proposition(s) choisie(s).
Exercice 2.2 (polynésie 2014)
Les épinoches à trois épines (Gasterosteus aculeatus) sont des poissons qui se présentent sous deux formes
(épinoche marine et épinoche d'eau douce), selon le lieu où ils vivent.
Leurs prédateurs varient selon les milieux de vie.
À l'aide des documents ci-dessous et de vos connaissances, proposer une hypothèse pour expliquer le
mécanisme à l'origine de la morphologie des épinoches d'eau douce.
Document 1 : Morphologie des épinoches en fonction de leur milieu de vie
Les épinoches marines ont une
nageoire pelvienne épineuse
proéminente sur leur face ventrale,
ce qui les protège des gros poissons.
Les formes d'épinoche d'eau douce
n'ont plus de nageoire pelvienne et
sont ainsi moins vulnérables vis-àvis des larves d'insectes prédatrices,
qui ont plus de mal à s'accrocher.
D’après Cresko et al.2004. Parallel genetic basis for repeated evolution of armor loss in Alaskan threespine stickleback populations.
Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 101/6050-6055
Document 2 : Expression du gène PITX1 impliqué dans la mise en place de la nageoire pelvienne
épineuse au cours du développement des épinoches
Les biologistes ont recherché les endroits de l'organisme où l'on peut détecter la présence d'ARNm du
gène PITX1 au cours du développement. Ces territoires sont colorés en grisé par la méthode utilisée sur
des embryons d'épinoche. Les flèches indiquent la zone d'expression du gène PITX1 observé sur la face
ventrale des embryons d'épinoche.
D’après Genetic and developmental basis of evolutionary pelvic reduction in threespine sticklebacks
Shapiro et colli. Nature 428, 717-723
Document 3 : Données moléculaires du gène PITX1
Document 3a : Comparaison des séquences du gène PITX1 impliqué dans le développement de la
nageoire pelvienne épineuse chez les deux formes d'épinoches
La portion du gène étudié est représentative des résultats obtenus sur l'ensemble du gène. La première
ligne correspond au gène de l'épinoche marine et la deuxième ligne au gène de l'épinoche d'eau douce.
Chaque tiret indique une identité de nucléotide.
Document 3b : La régulation de l'expression du gène PITX1
Des segments d'ADN appelées séquences régulatrices présents à côté des gènes, contrôlent l'expression
des gènes.
Ces séquences de régulation jouent un rôle central dans l'évolution de la morphologie des animaux.
L'expression du gène PITX1 est activée lorsque des facteurs de transcription se lient à des sites de fixation
de la séquence régulatrice PEL. Le complexe ainsi formé déclenche la transcription du gène PITX1 en un
ARNm par l'enzyme polymérase.
D’après Pour La Science n°378 Janvier 2009
Document 4 : Expériences de transgenèse sur une épinoche lacustre
Une séquence régulatrice du gène PITX1 a été identifiée en 2010 et a été appelée « pel ».
Pour détecter si des changements dans cette séquence pouvaient être à l'origine du changement
morphologique, les chercheurs ont réalisé une expérience de transgénèse.
Ils ont injecté dans des œufs d'épinoche d'eau douce, une construction génique comprenant la région
régulatrice « pel » des épinoches marines et le gène PITX1 noté ([pel-PITX1]). Les résultats de cette
transgenèse montrent chez l'épinoche d'eau douce une nageoire pelvienne épineuse.
Les sujets auxquels vous avez echappé…pour s’entraîner à la maison.
Questions de synthèse (suite de la partie 1)
Le QCM permet d’identifier une anomalie majeure du caryotype.
Décrire un des mécanismes pouvant aboutir à cette anomalie.
L’exposé sera structuré avec une introduction, une conclusion, accompagnées de schémas titrés et
légendés de méiose et de fécondation.
- Le schéma concernant la méiose débutera par une cellule simplifiée comportant deux paires de chromosomes dont
celle concernée par l’anomalie.
- 2 mécanismes sont envisageables, vous n’en traiterez qu’un au choix.
Exercice 2.2
Un modèle possible de l'histoire évolutive des gènes qui codent la lactico-déshydrogénase, enzyme
présente chez tous les êtres vivants, est représenté dans le document de référence.
Montrez, à l’aide de vos connaissances, que les informations apportées par les documents valident le
modèle proposé de l'histoire évolutive des gènes de la lactico-déshydrogénase.
Document de référence : modèle
proposé pour illustrer l'histoire
évolutive qui a conduit aux gènes
qui codent la lacticodéshydrogénase chez l'Homme
Document1: La lactico-déshydrogénase (LDH) est une enzyme
constituée par l'association de quatre chaînes polypeptidiques
qui peuvent être identiques ou non.
Chez l'Homme, il existe trois types de chaînes (LDH-A, LDH-B
et LDH-C).
2- localisation des gènes de la LDH sur les chromosomes de
l'Homme :
3 - séquences partielles d'acides aminés des chaînes
polypeptidiques LDH-A, LDH-B et LDH-C humaines, après
alignement :
Dans les séquences de LDH-B et LDH-C un tiret indique un acide
aminé identique à celui présent dans la séquence de LDH-A, laquelle
est prise arbitrairement comme référence.

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