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1 2nde E 2h 24/03/ 2014 DST # 4 EXERCICE 1 : Exploitation de documents : Les mécanismes de l évolution { 10 points, 45 min } Parmi ces 2 exemples, un illustre particulièrement la dérive génétique et l autre la sélection naturelle. A partir de l analyse de ces documents, précisez en justifiant votre réponse quel exemple illustre quelle notion et dressez un bilan pour ponctuer votre développement. Document 1 : Le crépuscule des lions En Tanzanie, une population d une centaine de lions vit dans une région formée par l effondrement de l ancien volcan Ngorongoro. Cette dépression de 20 km de diamètre et 330 km2, réserve naturelle, abonde en animaux sauvages et sources d eau. Pourtant, la population de lions est en mauvaise santé : leur fécondité est basse et leur système immunitaire affaibli. Plusieurs études ont montré que tous ces lions avaient quasiment les mêmes allèles. Il est possible que cette population de lions, qui vivent isolés par le cratère des autres lions vivant à proximité, disparaisse. Cette situation date de A cette époque, une épidémie déclenchée par une mouche piqueuse tue 70 lions sur les 80 existants. Seules 4 femelles survivantes ont pu s accoupler avec succès avec 7 lions qui ont réussi à venir de l extérieur du cratère (il n y avait plus assez de mâles pour leur «barrer l entrée» en défendant le territoire). La plupart des lions actuels sont les descendants directs de ce groupe de 11 individus de Document 2 : Le paludisme chez l Homme Le paludisme est une maladie infectieuse due à un parasite unicellulaire (Plasmodium) qui se développe en partie dans les hématies (=globules rouges). Ce parasite est transmis à l homme lors d une piqûre par un moustique. Le paludisme est l un des principaux fléaux mondiaux, tuant chaque année entre 1.5 et 2.5 millions d enfants de moins de 5 ans. La drépanocytose est une maladie génétique qui se développe uniquement chez les individus portant 2 allèles S responsables de la forme S de l hémoglobine (forme anormale fibreuse). Des études cliniques ont montré que la présence d hémoglobine S dans les hématies réduisait la sensibilité au Plasmodium. Elle atténue ainsi la gravité des crises de paludisme.

2 Aide : - Expliquez pourquoi et comment l épidémie de 1962 est liée à la mauvaise santé de la population actuelle de lions - Quel moyen pourrait-on employer afin d essayer d éviter la disparition de cette population de lions? - Décrivez les cartes A et B et comparez-les. Comment expliquez-vous votre observation? - Réfléchissez s il est possible (à justifier) que des populations où la fréquence de l allèle S est de 20 %, la voient diminuer à 1%? EXERCICE 2 : Exploitation de documents : La photosynthèse { 10 points, 35 min } Montrez en quoi les informations extraites de l analyse des expériences des documents 1 à 3 confirment l affirmation «la production de dioxygène par les végétaux chlorophylliens est associée à la synthèse de molécules organiques». Précisez dans quelles conditions interviennent les réactions productrices de dioxygène et celles d absorption du CO2. Document 1 : On a placé des fragments de feuille d Elodée dans une enceinte fermée contenant de l eau enrichie en CO2. Grâce à deux sondes, l une à CO2 et l autre à O2, reliées à un dispositif de mesure EXAO, on a suivi l évolution de la concentration en O2 et en CO2 dans l eau de l enceinte, lorsque le dispositif est à l obscurité et à la lumière.

3 Document 2 : La même expérience a été réalisée mais en modifiant les conditions expérimentales : au départ, le milieu est de l eau distillée, dépourvue de CO2. On ajoute, au bout d un certain temps, une solution d ions HCO3 - (CO2 + H2O ---> HCO3 - + H +.) Document 3 : Dans cette expérience, on éclaire un géranium pendant 24 heures. Sur une feuille, une bande noire a été rajoutée. Au bout de 24 heures, deux feuilles, dont celle qui contenait la bande, sont prélevées et imbibée d eau iodée. Le résultat est indiqué ci-dessous. (L eau iodée se colore en marron en présence d amidon).

4 EXERCICE 3 : Parenté des vertébrés : Anatomie comparée { 10 points, 25 min } 1/ Placez et nommez les axes de polarité sur la photographie du document1. 2/ Utilisez un code-couleurs pour mettre en évidence l organisation du membre antérieur des Vertébrés (document 2) 3/ Comparez alors ce membre chez le pigeon et le dinosaure. Que remarquez-vous? Comment l expliquer? 4/ Positionnez sur l arbre du document 4 les innovations évolutives de l acquisition des caractères du tableau. 5/ En exploitant cet arbre, indiquez quel(s) caractère(s) possède(nt) l ancêtre commun à toutes ces espèces. Justifiez.

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6 EXERCICE 4 : Mobilisation des connaissances { 10 points, 15 min } Compléter le schéma suivant du cycle planétaire du carbone en le légendant. Vous joindrez donc cette feuille 3 du sujet à votre copie. Les 5 rectangles associés aux flèches désignent des phénomènes impliquant une forme carbonée entre 2 réservoirs. C min = carbone sous forme minérale C org = carbone sous forme organique Un tiret correspond à une lettre pour les 2 cases les plus basses, entre les parenthèses dans la compartiment hydrosphère doit être précisée la forme du CO2, le compartiment hachuré doit être nommé sous l hydrosphère Aide : 1/ compléter le schéma ci-dessous : nommer les réservoirs, dans les 7 rectangles associés aux flèches dire les phénomènes qui permettent les transferts de carbone, dire sous quelle forme est ce carbone dans les réservoirs (molécule), nommer les roches dans les rectangles R, mettre un titre 2/ Quelles sont les conséquences de la perturbation humaine sur le cycle du carbone? C1 res$tuer ses connaissances C32 rédiger avec un bon niveau de langue C28 interpréter, raisonner

7 Corrigé du DST # 4 EXERCICE 1 : Exploitation de documents : Les mécanismes de l évolution { 10 points, 30 min } élément de correction le crépuscule des lions L épidémie de 1962 a brutalement réduit l'effectif de la population de lions, passé de 80 à 10. Seuls dix animaux sont donc à l origine de tous les lions actuels. Or, la diversité génétique de 10 lions est inférieure à celle de 80 individus. Pour chaque gène, les allèles présents dans la population actuelle sont les mêmes (sauf mutation) que ceux des dix individus originaux. Ils peuvent même être moins nombreux (et c est le cas puisque tous les individus, ou presque, présentent les mêmes allèles), certains individus n ayant pas pu se reproduire depuis, et leurs allèles étant perdus. Si un ou plusieurs de ces allèles était «défectueux», il pouvait être compensé, chez les individus sains, par l autre allèle (phénomène de dominance, étudié en troisième - oui, il ne faut rien oublier d une année sur l autre). Mais si la reproduction se fait entre individus d un nombre limité, il y a une forte probabilité pour que deux allèles «déficients» d un même gène se retrouvent dans le même individu (et ce d autant plus que la reproduction entre frères et soeurs, par exemple, vu la faiblesse de l effectif, sera inévitable). Cet individu sera alors affecté par ce gène «moins performant» ou défectueux, influant par exemple sur sa fertilité ou sa résistance aux maladies. C est donc l effectif trop limité des lions «fondateurs» qui est à l origine de la mauvaise santé de la population actuelle de lions / 2 Pour éviter la disparition de cette population de lions, il serait logique de diversifier le stock d'allèles disponibles, de régénérer une biodiversité génétique suffisante. Pour cela, on peut imaginer amener dans la région du Ngorongoro des lions venus de l extérieur, en bonne santé, et en nombre suffisant pour constituer un apport de nouveaux allèles capable de contrebalancer la mauvaise influence du nombre trop limité d allées de chaque gène présent dans la population du Ngorongoro (précisons que cette idée, excellent au plan théorique, se révèle difficilement applicable en pratique, les lions du Ngorongoro étant une centaine à présent, et surtout chaque mâle défendant son territoire contre les nouveaux venus...) / 1 Forte proportion de paludisme en Afrique centrale Forte présence de l allèle S (entre 5 et 20%) en Afrique centrale. On remarque que là où paludisme est fortement présent, la fréquence de l allèle S est plus importante / 1.5 le paludisme Or on sait que cet allèle est responsable de la formation d hémoglobine anormale et que cet allèle réduit la sensibilité au plasmodium Donc les individus possédant cet allèle sont plus présents là où il y le paludisme car cela leur conférer une protection : ils sont mieux adaptés et souffrent moins des conséquences du paludisme, ils peuvent mieux se reproduire : c est la sélection naturelle / 2 Bilan La fréquence de l allèle S pourrait diminuer si le taux de paludisme diminuait car la possession de cet allèle ne confèrerait plus un avantage aux individus porteurs le crépuscule des lions : - Sélection naturelle : seul 10 lions ont survécu : les plus adaptés - Puis dérive génétique : c est par hasard de reproduction qu un seul allèle a été conservé parmi la faible population de lions et qu on se retrouve avec des lions ayant une faible diversité allélique et donc qui risque de succomber à une maladie le paludisme chez l Homme : Sélection naturelle : la diversité allélique et la présence de l allèle S s expliquent par l avantage que ce dernier confère face au paludisme /1 / 1 / 1,5 / 1

8 EXERCICE 2 : Exploitation de documents : La photosynthèse { 10 points, 35 min } Document 1 Elément de correction baisse de la concentration d O hausse de la concentration d O Barème Document 1 Document 1 Document 2 Document 2 Document 3 hausse de la concentration de CO baisse de la concentration de CO baisse nette de la concentration de CO Utilisation de valeurs chiffrées, calculs de variations... Conclusion : réalisation de la photosynthèse d intensité supérieure à la respiration à la lumière avec rejet d O Réalisation de la respiration à l obscurité avec rejet de CO Description de la courbe en présence de lumière et en absence de CO Description de la courbe après incorporation de HCO Le HCO3 - Utilisation de valeurs chiffrées. Conclusion : Le CO2 est nécessaire à la réalisation de la photosynthèse. En son absence, la plante réalise la respiration (utilisation de l O L eau iodée colore les feuilles en marron (changement de couleur jaune => marron) en cas de présence d amidon (sucre). Les feuilles éclairées durant 24 h possèdent une coloration marron donc elles synthétisent des sucres. Les feuilles non éclairées ne synthétisent pas d amidon, elles sont translucides. Document 3 Conclusion : en présence de lumière, les plantes synthétisent des sucres. Cette production nécessite du CO D où le bilan de la photosynthèse: 6 CO TOTAL 10 EXERCICE 3 : Parenté des vertébrés : Anatomie comparée { 10 points, 25 min }

9 EXERCICE 4 : Mobilisation des connaissances { 7 points, 15 min }

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