Afrique de l'ouest
PARTIE II -Exercice 2 (6 points)
Les enjeux actuels des biotechnologies
Agrobacterium tumefaciens est une bactérie qui se développe dans le sol. Elle constitue aujourd'hui un matériel de choix dans la réalisation de transgenèses végétales.
| A partir des informations issues des documents et de vos connaissances, dégagez les arguments permettant de justifier que cette bactérie effectue une transgènèse naturelle. Présentez ensuite les principales étapes permettant d'obtenir un organisme génétiquement modifié, intéressant en agronomie, à l'aide de cette bactérie |
PARTIE Il -Exercice 2
Les enjeux aculels des biotechnologies
Document 1 : infection des végétaux supérieurs par Agrobacterium tumefaciens
Agrobacterium ulmefaciens infecte naturellement les végétaux supérieurs présentant des blessures à la base de leur tige. En réaction à cette infection, les cellules du végétal se multiplient et forment une tumeur qui libère dans le milieu des opines (deux acides aminés couplés). Les bactéries présentes dans le sol près de la tumeur sont alors capables d'utiliser ces opines comme source d'azote, mais aussi de carbone et d'énergie.
La réaction du végétal est due au transfert d'un petit ADN, l'ADN -T, depuis la bactérie jusque dans le génome des cellules de la plante par l'intermédiaire d'un plasmide appelé plasmide Ti.
Transfert d'un fragment d' ADN d 'Agrobacterium tumefaciens
dans le génome d'une plante supérieure par l'intermédiaire du plasmide Ti.
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« La transgenèse grâce à Agrobacterium tumefaciens» de Marie Weidner et Gilles Furelaud |
Document 2 : caractéristiques du plasmide Ti
Le plasmide Ti est un petit plasmide de 215 milliers de paires de bases. Le
schéma ci-dessous récapitule les régions responsables de ses différentes
propriétés
« La transgenèse grâce à Agrobacterium tumefaciens» de Marie Weidner et
Gilles Furelaud
Document 3: la transgenèse obtenue à partir de d'Agrobacterium
tumefaciens.
Le schéma suivant donne quelques étapes d'une transgenèse réalisée à
partir du plasmide Ti et de plants de colza. L' ADN-T du plasmide Ti a été
remplacée par un ADN comportant deux gènes essentiels:
-un gène permettant l'amélioration de la composition en
acides gras des graines de colza;
-un gène de résistance à un antibiotique.
(Un cal est un amas de cellules indifférenciées)
"Sciences de la vie et de la
Terre" spécialité. Didier
Du passé géologique à l'évolution future de la planète (6 points)
Les données paléoclimatiques concernant la zone désertique africaine sont aujourd'hui assez abondantes pour permettre d'en retracer l'évolution pendant cinq périodes (stades 1 à 5) significatives du dernier cycle climatique.
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A partir de l'exploitation des informations fournies par les documents, montrez l'existence d'une évolution climatique dans l'espace et dans le temps de la zone désertique du Sahara liée à une modification des paramètres orbitaux et/ou à une modification de l'extension des calottes glaciaires. |
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Document 1 : Energie solaire reçue et climat du Sahara de -130 000 ans à -70 000 ans et de -40 000 ans à l'actuel.
D'après Pierre Rognon, Le point sur Sciences de la Terre II, Académie des Sciences, Editions ELSEVIER |
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Document 2a: Reconstitution paléoclimatique de la zone du Sahara à -30 000 ans. |
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Document 2b: Reconstitution paléoclimatique de la zone du Sahara à -15 000 ans.
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Exercice2b : pratique du raisonnement scientifique
La dystrophie myotonique de Steinert est une maladie héréditaire qui touche les muscles. Les muscles atteints s'hypertrophient parce que des graissent s'y déposent alors que les fibres musculaires qu'ils contiennent dégénèrent et s'atrophient.
Le premier enfant du couple I1 et I2, présenté dans le document 1, est atteint de dystrophie myotonique grave. Les parents désireraient connaître le risque pour l'enfant à venir d'être atteint.
Le gène à l'origine de la maladie est porté par un autosome et l'allèle responsable est dominant. Pourtant dans certaines familles on constate à une génération, l'apparition de la maladie.
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A partir de l'exploitation des documents, établissez les génotypes des quatre membres de la famille et discutez du phénotype de l'enfant à naître. |
Document 1 : arbre généalogique de la famille étudiée
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Document 3
:
La dystrophie myotonique de Steinert appartient au groupe des "maladies à
triplets". Les allèles du gène concerné possèdent un nombre, plus ou moins
important, de triplets CTG successifs. Le phénotype dépend du nombre de
triplets.
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Allèles |
Nombre de triplets CTG (n) |
Phénotype clinique d'un individu porteur |
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n = 7 à 35 |
Aucun symptôme |
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n = 36 à 80 |
Aucun symptôme |
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n = 81 à 2000 |
Des symptômes paraissent et sont d'autant plus graves que le nombre de triplets est grand. |
Les allèles dont le nombre de triplets est supérieur à 35 s'expriment normalement mais il peut se produire une augmentation du nombre de triplets d'une génération à l'autre.
Document
3 : on utilise la technique du
Southern blot.
On digère l'ADN du génome en utilisant deux gènes de restriction différents: Bgl
I et Hind III qui coupent de part et d'autre de la séquence de triplets répétés.
Les fragments de restriction sont séparés par électrophorèse puis dénaturés. La
sonde radioactive s'hybride avec les séquences complémentaires et révèle
l'emplacement du fragment recherché.
La technique est réalisée pour les membres de cette famille, les résultats sont les suivants :
Diversité et complémentarité des métabolismes
Dans un écosystème, on distingue deux types d'organismes interdépendants : des êtres vivants autotrophes pour le carbone (comme les végétaux chlorophylliens) et des êtres vivants hétérotrophes (comme les animaux).
| A partir de l'étude des documents mis en relation avec vos connaissances, vous montrerez qu'une telle complémentarité des métabolismes existe aussi entre les organes d'un végétal chlorophyllien. |
On demande d'identifier ces métabolismes à partir des seules données des documents et d'en donner l'équation bilan. Aucun détail du fonctionnement des organites n'est attendu.
Un schéma illustrant votre étude est attendu à l'échelle de l'organisme.
| Document 1 : Un jeune plant de blé, végétal
chlorophyllien.
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| Document 2 : Données biochimiques. Document 2a - Rappel de bilans de transformations de glucides chez les végétaux chlorophylliens :
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| Document 2b - Composition de l'extrémité de la racine : L'extrémité des racines de jeunes plants de blé est prélevé sur un centimètre et broyée à froid. Le jus obtenu est centrifugé. Une chromatographie est aussitôt réalisée pour déterminer les sucres présents. Les résultats obtenus sont présentés ci-dessous avec le calque d'interprétation légendé.
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Document 2c - Composition de la sève élaborée : La sève élaborée se forme dans la feuille, organe source, puis elle est didtribuée à tous les autres organes de la plante, des racines aux bourgeons. Un prélèvement de sève élaborée du blé (document 1) a permis de réaliser une chromatographie dans les conditions que celle de l'extrémité des racines du blé (voir document 2b). On constate qu'un seul glucide est ainsi mis en évidence : le saccharose. |
| Document 3 : Métabolisme des cellules des feuilles et
des racines du plant de blé. Avec une sonde oxymétrique, le dioxygène d'un milieu de culture est mesuré pendant 4 minutes dans différentes conditions expérimentales. (EXAO) Document 3a - Mesures sur cellules de racines : On prélève sur les jeunes plants de blé l'extrémité (1 cm) des racines. Ces fragments de racine sont mis en suspension dans un milieu strictement minéral et exposés à l'obscurité ou à la lumière par période de une minute. Pendant la dernière période, on introduit du cyanure qui bloque le métabolisme respiratoire.
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| Document 3b - Mesures sur cellules de feuilles : On prélève sur les plants de blé des feuilles bien vertes. Les fragments de feuilles sont soumis aux mêmes conditions expérimentales que les fragments de racines.
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Du passé géologique à l'évolution future de la planète
Au début des études sur les glaciations du quaternaire, les géologues pensaient que le Würm (période se situant entre 75000 et 10000 ans B.P.*) représentait la dernière époque froide homogène située entre deux époques interglaciaires plus tempérées. Aujourd'hui en utilisant de nouvelles techniques d'études des paléoclimats, la vision sur cette époque a évolué.
| En utilisant les informations tirées des documents et leur mise en relation, montrez que le Würm correspond à une période glaciaire. Discutez l'homogénéité de cette période. |
*
Before present (avant 1950)Document 1
L'extension des glaciers Würmiens (environ -20000 ans) en Europe du nord déduite de la position des dépôts frontaux de glaciers. Ces dépôts marquent la limite d'extension de ces glaciers.
D'après Stratigraphie et Paléogéographie, ère cœnozoique C. Pomerol, Doin J 973
Document 2
| Document 2a : La variation du δ18O dans les glaces fossiles de Camp Century (Antarctique).
D'après Johnsen, Histoire de l'homme et Climats |
Document 2b : Le δ18O des eaux et des glaces de différentes localités en fonction de la moyenne des températures annuelles D'après A.
Brahic et coll. dans
|
Document 3:
Document 3a:
Variation en quantité de
certaines espèces de grands mammifères
au cours de la première parie du Würm dans les plaines d'Europe.
D'après F. Delpech dans le paléolithique inférieur. Armand Colin
1996
Document 3b
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Paléoécologie de quelques grands mammifères européens du Würm |
| Chevreuil: Le chevreuil würmien est de petite taille et adapté au milieu forestier |  |
| Cerf élaphe: Cette espèce est encore largement présente dans les forêts tempérées de l'Europe actuelle |  |
| Bouquetin: espèce typiquement montagnarde se retrouvant en plaine à certaines périodes du Würm |  |
| Cheval: représenté au Würm par l'espèce actuelle, c'est un animal des espaces découverts généralement occupés par des prairies à graminées |  |
| Renne: cette espèce est le seul cervidé adapté au climat des régions arctiques |
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Des débuts de la génétique aux enjeux actuels des biotechnologies
| A partir de l'analyse rigoureuse des documents fournis, indiquez si l'horticulteur peut créer une variété de rosier « remontant à fleurs roses» qui conserve ce phénotype d'une génération à l'autre lorsqu'elle se reproduit de façon naturelle. |
PARTIE II -Exercice 2 (6 points)
| Document 1 : Reproduction sexuée des
rosiers La reproduction sexuée des plantes à fleurs nécessite une pollinisation : du pollen produit par des étamines (organes reproducteurs mâles) se dépose sur des carpelles (organes reproducteurs femelles). Chez les rosiers, chaque fleur possède à la fois des étamines et des carpelles. Dans les conditions naturelles, les carpelles d'un individu sont le plus souvent pollinisés par du pollen produit par le même individu (auto-pollinisation).
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 |
Document 2 : Expériences d'auto-pollinisations
Chez les rosiers, un horticulteur s'intéresse à deux caractères:
-le caractère « nombre de floraisons »: les rosiers peuvent être
remontants (capables de fleurir plusieurs fois par an) ou non remontants
(ils ne fleurissent qu'une seule fois par an).
-le caractère « couleur des fleurs» : les rosiers peuvent être à fleurs
rouges, blanches ou
L' horticulteur dispose de deux variétés de rosiers :
-la variété Pl est non remontante et à fleurs rouges.
-la variété P2 est remontante et à fleurs blanches.
L 'horticulteur réalise une auto-pollinisation sur des plantes de Pl. Il
n'obtient que des rosiers non remontants à fleurs rouges.
De même, il réalise une auto-pollinisation sur des plantes de P2. [)
n'obtient que des rosiers remontants à fleurs blanches.
Document 3: Expériences de pollinisations croisées
L 'horticulteur réalise une pollinisation croisée entre Pl et P2 : il dépose
du pollen de rosiers Pl sur des carpelles de rosiers P2.
Il obtient la génération de rosiers FI, tous non remontants à fleurs roses.
L 'horticulteur réalise ensuite une pollinisation croisée entre Fl et
P2 : il dépose du pollen de rosiers FI sur des carpelles de rosiers P2.
Il obtient les rosiers suivants (génération F2) :
248 rosiers non remontants à fleurs blanches
253 rosiers non remontants à fleurs roses
249 rosiers remontants à fleurs blanches
250 rosiers remontants à fleurs roses
Enseignement de spécialité : Diversité et complémentarité des métabolismes
Parmi les algues présentes en mer, entre 0 et 30 mètres de profondeur, on trouve des algues de couleur étonnante pour des végétaux autotrophes les algues rouges. On s'intéresse à ces algues que l'on compare aux algues vertes.
| A partir des trois documents fournis, vous présenterez, en comparaison avec les algues vertes, les particularités pigmentaires et photosynthétiques des algues rouges et vous indiquerez en quoi ces particularités sont en relation avec le milieu de vie des algues. |
Document 1 : Spectre d'absorption et spectres d'action des algues vertes et des algues rouges.
Document 2 : Composition des algues étudiées en pigments et spectres d'absorption de ces pigments.
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Chlorophylle a |
Chlorophylle b |
Carotènes
|
Phycoérythrines
|
Phycocyanine
|
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| Algues vertes |
+
|
+
|
+
|
0
|
0
|
| Algues rouges |
+
|
0
|
+
|
+
|
+
|
Document 3 : Profondeur de disparition des différentes radiations lumineuses dans l'eau.
DU PASSE GEOLOGIQUE A L'EVOLUTION FUTURE DE LA PLANETE
L'exploitation des données océaniques et continentales suggère que la déglaciation amorcée il y a 18 000 ans a été associée à des oscillations climatiques brutales et de forte amplitude.
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A l'aide d'informations extraites des documents 1 à 3, montrez que le Dryas récent, intervalle de temps compris entre - 11 000 et - 10 000 ans, est la dernière oscillation du climat dans l'hémisphère nord avant la relative stabilité observée depuis. |
Document 1
1.a : Courbe isotopique d 18O obtenue à partir du sondage de Camp Century dans les glaces du Groenland
1.b : Document de référence
La concentration de la neige en oxygène 18 varie de façon linéaire avec la température. En mesurant la composition isotopique des couches de glace d'une carotte prélevée dans un inlandsis, il est donc possible de déterminer la température qui régnait lors du dépôt de la neige à l'origine de la glace.
Document2
2.a : Diagramme pollinique de sédiments de remplissage des grottes Jean-Pierre 1 et 2 de Saint Thibaud de Couz (Savoie)
2.b :Document de référence
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végétaux actuels |
préférence climatique |
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noisetier, tilleul |
climat tempéré |
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pin, bouleau, sapin |
climats tempéré (domaines continental et montagnard) ou
froid |
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graminées (= poacées), cichoriées (plantes apparentées aux pissenlits) |
climat froid et sec |
D'après P. Bintz et logiciel "la fin des temps glaciaires"
Document 3: Microfossiles d'une carotte de sédiments prélevée près des côtes de Norvège.
Neogloboquadrina pachyderma est un foraminifère dont
l'enroulement du test (coquille) dépend de la température de l'eau de surface de
la mer :
- enroulement dextre (vers la droite) lorsque l'eau de surface est chaude.
- enroulement senestre (vers la gauche) lorsque l'eau de surface est froide.
Proportion de Neogloboquadrina pachyderma à enroulement dextre au cours du temps
Corrigé france-examen
Barème officiel
AMERIQUE DU SUD
2003
Du passé géologique à l'évolution future de la planète
On considère actuellement que les changements climatiques récents à l'échelle des temps géologiques sont dus à des causes astronomiques responsables des variations d'énergie solaire arrivant à la surface de la Terre. D'autre part on constate un réchauffement de la planète dû à un renforcement de l'effet de serre lié en grande partie aux activités humaines productrices de CO2
| A partir de l'exploitation des documents et de la mise en relation avec vos connaissances, reconstituer les variations climatiques des 160 000 dernières années. Précisez en quoi le CO2 est un paramètre qui renforce les variations climatiques initiées par les phénomènes astronomiques. |
Document 1:
a- variation du δ18O
au cours des 160 000 dernières années dans une carotte de glace issue de
l'Antarctique (station de Vostok)
Origine: LSCE - Saclay - CEA (Valérie Masson - Delmotte)
ka = 103 années
b- relation entre le δ18O
des précipitations et la température de l'atmosphère mesurés
actuellement
D'après Sciences de la Terre et de l'Univers (André Brahic...)
Vuibert
Document 2
Variations de la concentration en CO2 de l'air au cours
des 160 000 dernières années obtenues à partir de l'analyse des bulles
d'air emprisonnées dans la glace
Origine: I.g.g.e. UJF Grenoble (Dominique Raynaud)
ppmv: parties par millions
Années BP: before présent (avant le présent)
Document 3:
Coefficient de solubilité du CO2 dans l'eau de mer
D'après "l'homme et le climat" Jacques Labeyrie- éditions Point
Sciences.
Le CO2 atmosphérique peut se dissoudre dans l'eau. Son cœfficient de solubilité (aptitude à se dissoudre) dépend de la température de l'eau. De la même manière, le CO2 dissous dans l'eau peut rejoindre l'atmosphère si la température de l'eau varie en sens inverse.
| Température (°C) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| Coefficient de solubilité du CO2 dans l'eau de mer | 1.41 | 1.17 | 0.99 | 0.85 | 0.74 | 0.65 | 0.57 |
Barème
Document 1
Variations de la température et de la concentration atmosphérique en CO2, établies à partir des carottes glaciaires de Vostock (Antarctique) et variation calculée de l'insolation à 65º de latitude Nord le jour du solstice d'été au cours des 250000 dernières années.
Document 2
Solubilité océanique du CO2 en fonction de la température
Document 3
Variation de la température en fonction de la profondeur des océans
Barème
Des débuts de la génétique aux enjeux actuels des biotechnologies (6 points)
On s'intéresse à une étape essentielle de l'histoire de la génétique la liaison entre la génétique mendélienne et la cytologie.
Exploitez les documents et
mettez-les en relation pour montrer que:
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Document 1 : Quelques repères chronologiques en hérédité et biologie cellulaire.
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Dates
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Travaux
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Théorie
et principes
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| Avant 1865 | Hybridation chez les végétaux | Principe d'uniformité des hybrides de FI |
| 1865 - 1869 | Travaux de Mendel: Nombreuses hybridations chez le Pois | Théorie
particulaire de l'hérédité. Principes de Mendel: -Pureté des gamètes |
| 1879 - 1882 | Travaux
de Fleming: Découverte des chromosomes et observation de leur comportement
au cours du cycle cellulaire .
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| 1885 - 1903 | Travaux de Montgomery, Sutton et Bovery: Observation du comportement des chromosomes au cours de la méiose. | |
| 1903 | Travaux de Sutton sur la sauterelle | Théorie chromosomique de l'hérédité. |
| 1910 | Travaux de Morgan sur la Drosophile | Confirmation de la théorie chromosomique de l'hérédité |
Document 2 : Croisements réalisés par Morgan et son équipe entre deux souches pures de Drosophiles qui diffèrent par un caractère : la couleur de l'œil.
1er croisement
| Parents | Drosophiles mâles aux yeux blancs X femelles aux yeux rouges | |
| F1: première génération fille |
Drosophiles femelles aux yeux rouges Drosophiles mâles aux yeux rouges |
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| F2 = F1 X
F1 deuxième génération fille |
25%
Drosophiles mâles aux yeux rouges 50% Drosophiles femelles aux yeux rouges 25% Drosophiles femelles aux yeux blancs |
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2 éme croisement
| Parents | Drosophiles mâles aux yeux rouges X Drosophiles femelles aux yeux blancs | |
| F1: première génération fille |
Drosophiles femelles aux yeux rouges Drosophiles mâles aux yeux blancs |
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| F2 = F1 X
F1 deuxième génération fille |
25%
Drosophiles femelles aux yeux rouges 25% Drosophiles mâles aux yeux rouges 25% Drosophiles femelles aux yeux blancs 25% Drosophiles mâles aux yeux blancs |
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Document 3: Observation cytologique réalisée pour la première fois en 1905 par Stevens et Wilson : caryotype d'une Drosophile femelle et caryotype d'une Drosophile mâle.
