CORRECTION DES EXERCICES DE BIOLOGIE I) RESTITUTION DES CONNAISSANCES : 1.) Schémas à titrer et à légender : Schéma 1 : Titre : Observation de la réplication au microscope électronique. A : ADN B : 2 molécules d ADN C : œil de réplication Schéma 2 : Titre : Schéma de la morphologie d un végétal supérieur. 1 : bourgeon terminal 2 : feuilles 3 : nœud 4 : bourgeon axillaire 5 : entre-nœud A : appareil caulinaire B : appareil racinaire 2) Question issues de différents concours : a) Une racine pousse par production de nouvelles cellules par le méristème situé à son extrémité et par allongement de cellules nouvellement produites. b) Une cellule différenciée présente des structures spécialisées en lien avec sa fonction tandis qu une cellule méristématique est indifférenciée et pourra donner n importe quel type de cellules. c) G1, S, G2, M. d) Au moment de la prophase. e) Dès la prophase, les chromosomes dupliqués se condensent. f) 92. g) L auxine agit rapidement et directement sur la paroi, action à court terme, alors qu elle agit dans un laps de temps plus grand sur divers gènes, action à long terme. 3) a) V b) F (dans un bourgeon, il y a un méristème apical mais aussi les massifs méristématiques de futurs bourgeons axillaires). c) F (toutes les cellules d une racine proviennent du méristème situé à son extrémité). d) F (lors d un cycle cellulaire, la réplication de l ADN précède la mitose). e) V. f) F (la croissance d une cellule requiert sa turgescence). g) V. h) F (la lumière détruit l auxine ou modifie sa répartition dans la plante). i) V. 1
4) QCM 1. a, d 2. b, c, d 3. a 4. c 5. a 6. b, c, d, e 7. g 8. e 9. a 10. a, e 11. e 12. a, c, d 13. b 14. e 2
II) EXERCICES Exercice 1 : Les faux de Verzy 1. Concernant le déterminisme du phénomène tortillard, on peu trouver des arguments en faveur de 2 hypothèses : => l origine serait génétique : les possibilités de transmission du phénotype tortillard par l intermédiaire des graines. => l origine serait à chercher dans l environnement : le phénomène tortillard n est pas systématiquement transmis à la descendance. L autre argument est le fait que ce phénomène touche d autres espèces. La seule conclusion temporaire, que l on puisse réellement apporter, est que l on ne peut pas choisir l une ou l autre des 2 hypothèses. 2. Parmi les expériences simples possibles : plantation de graines d espèces variées (y compris et surtout de hêtres) provenant de sites où le phénomène tortillard n a jamais été décrit. Récupération des graines provenant d arbres tortillards de Verzy. Plantation de ces graines sur un site qui n a jamais connu le phénomène tortillard. Comment poussent les arbres? Autres expériences et études plus complexes : analyse du génome des faux de Verzy et comparaison avec des arbres témoins, analyse fine des propriétés physico-chimiques. Exercice 2 : Plantes de montagne 1. La forme de montagne est plus petite et plus compacte que la forme de plaine. Elle présente des feuilles en rosette. Plante de plaine Plante de Montagne Tige Longue Courte Feuilles Alternes Disposées en rosette Racine Très développée Peu développée Entrenoeud Long Inexistant 2. Etant de petite taille, la forme de montagne ne dépasse pas de la neige et supporte mieux le gel et le froid. De plus, elle est moins soumise à la force du vent. 3. Le développement est sous l influence de l environnement. Les conditions réunies en montagne, comme une température basse, semblent inhiber la croissance. Exercice 3 : Etape A : Les molécules d ADN sont répliquées, elles sont reliées par ce qui va devenir le centromère mais elles ne sont pas encore condensées. Cet état correspond à une phase G2. Etape B : La condensation de l ADN commence, elle se poursuit à l Etape C. Nous sommes en prophase de mitose et les chromosomes apparaissent. 3
Etape D : Les chromosomes bichromatidiens sont au maximum de leur condensation. Nous sommes en métaphase de mitose. Etape E : Il se produit un clivage des centromères, les chromatides se séparent. Nous sommes en anaphase mitotique. Etape F : Les chromatides commencent à se décondenser. Nous sommes en télophase. Etape G : L ADN est revenu à son niveau de décondensation initial, nous revenons au début de cycle (Phase G1). Une nouvelle réplication se produira (Phase S) et l on reprendra le cycle à l étape A. Exercice 4 : Les phases de la mitose 1. La figure C représente la prophase : les chromosomes sont individualisés par condensation de la chromatine. La figure A représente la métaphase : les chromosomes se disposent dans le plan équatorial. La figure D représente l anaphase : chaque chromosome se scinde en 2 chromatides qui migrent chacune à des pôles opposés. La figure B représente la fin de l anaphase : la télophase va débuter et les chromosomes se décondensent. Le cytoplasme se répartit entre 2 cellules filles. Ordre : C A D B Mitose et ADN 4
Exercice 5 : ADN et cycle cellulaire 1. Le pic A est caractérisé par une fluorescence de 35 UA, le pic B par une fluorescence de 70 UA. Il y a donc 2 fois plus d ADN dans le noyau des cellules correspondant au pic B que dans celles correspondant au pic A. Les cellules du pic B ont donc subi la réplication de l ADN. Elles sont situées donc subi la réplication de l ADN. Elles sont situées après la phase B, alors que celles du pic A sont situées avant la phase S. 2. Entre les pics A et B, la fluorescence augmente, et donc la quantité d ADN aussi. Les cellules sont en cours de réplication de l ADN. Elles sont en cours de phase S. Exercice 6 : Sur ces 3 schémas, nous distinguons les asters donc il s agit d une cellule animale. Schéma a : Deux lots de chromatides se séparent au sein d un fuseau de division, elles subissent une ascension polaire qui fait suite à un clivage des centromères. On observe un début d étranglement. C est une fin d anaphase de mitose. Schéma b : Les chromosomes sont bichromatidiens, mais ils ne sont pas au maximum de leur condensation. L enveloppe nucléaire est en cours de disparition, le fuseau n est pas encore totalement formé. C est une prophase de mitose. Schéma c : Les chromosomes, au maximum de leur condensation, sont regroupés dans le plan équatorial d un fuseau de division et alignement des centromères. C est une métaphase de mitose. L ordre est donc : b c a Exercice 7 : 1. Meselsohn et Stahl (1951) ont mis au point une technique qui permet de séparer des ADN de densité très légèrement différents : ainsi des ADN contenant des atomes d N lourd ( 15 N) peuvent être séparés des ADN analogues contenant des atomes d N normal ( 14 N). Des bactéries sont cultivées dans un milieu de culture dont la source d N contient seulement de l N lourd ( 15 N). L ADN extrait de ces Bactéries est centrifugé (la centrifugation correspond à un ADN de densité de 1,80. Des bactéries de la même espèce, cultivées dans un milieu dont la source d N contient uniquement du 14 N (azote «ordinaire») et dont l ADN est centrifugé, donne le résultat du tube n 1. De l ADN est extrait de bactéries cultivées dans un milieu contenant de l 15 N, puis placées dans un milieu contenant de l 14 N. L aspect des tubes correspond au n 3 et au n 4. Nous allons établir, sous forme de schémas respectant la nature bicaténaire de la molécule d ADN, les résultats de l expérience de Meselsohn et Stahl. 5
Représentons l ADN des Bactéries cultivées sur un milieu 15 N : Représentons l ADN des Bactéries cultivées sur un milieu 14 N : Dans le tube 3, on a une densité comprise entre celle de l 14 N et de l 15 N donc on a 50% d N lourd et 50% d ADN léger. Dans le tube 4, on a une densité correspondant à l 14 N et une densité comprise entre celle de l 15 N et de l 14 N. 6
Comment passe-t-on de 2 à 3 et à 4? On constate la conservation d un brin ancien et la présence d un brin nouveau. L expérience de Meselson et Stahl démontre que la réplication est semi-conservative. 7
2. L aspect d un cinquième tube obtenu à partir d ADN de bactéries de la culture sur milieu 15 N. 8