L’algue et la salamandre

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Énergie et cellule vivante
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2014 | Académie : Moyen-Orient
Corpus Corpus 1
L’algue et la salamandre

Énergie et cellule vivante

svtT_1405_09_03C

SPÉCIALITÉ

41

CORRIGE

Liban • Mai 2014

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

La salamandre maculée, Ambystoma maculatum, présente une particularité : ses œufs sont de couleur verte. Les chercheurs ont établi que cette couleur des œufs résulte d’une association entre l’embryon de salamandre et une algue, Oophila ambystomatis.

> À partir de l’ensemble documentaire et de l’utilisation de vos connaissances, décrivez les deux réactions métaboliques mises en œuvre lors de cette association et montrez leur complémentarité.

 DOCUMENT 1 Association entre l’algue et la salamandre

a. Salamandre adulte et œuf de salamandre

Ambystoma maculatum est un vertébré amphibien qui, au printemps, pond ses œufs dans une mare ou sur les bords d’un lac.

Oophila ambystomatis est une algue verte chlorophyllienne unicellulaire d’eau douce, qui peut pénétrer et se développer dans les œufs de salamandres.

Ambystoma maculatum

 
Œuf de salamandre, de couleur verte

 

b. Cellules d’embryon de salamandre observées au microscope électronique à des grossissements d’ordre croissant et schémas d’observation correspondants


 
 DOCUMENT 2 Échanges gazeux dans l’œuf de salamandre

a. Expérience 1

Dans cette expérience, on utilise un œuf de salamandre qui a été laissé plusieurs heures à l’obscurité. On y mesure la variation de la pression partielle en O2 à la lumière puis à l’obscurité.

Les variations de pression partielle en O2 correspondent aux variations de concentration en O2 dans l’œuf. On obtient les résultats représentés sur le graphique ci-dessous.

Variations de la pression partielle en O2 mesurées dans l’œuf de salamandre

 

b. Expérience 2

On refait la même expérience avec des œufs de salamandre dépourvus d’algues chlorophylliennes.

Les variations observées dans le document a. n’ont pas lieu.

c. Compléments de résultats

D’autre part, il a été mis en évidence que, lors de son développement, l’embryon de salamandre consomme de l’O2 et rejette du CO2.

 DOCUMENT 3 Étude du développement des embryons de salamandre et des algues dans différentes conditions expérimentales

a. Étude du développement d’œufs de salamandre de couleur verte dans deux conditions du milieu de culture

Deux lots de 300 œufs de salamandre de couleur verte sont placés dans des conditions différentes : le premier lot est élevé en absence de lumière, le deuxième lot est élevé en présence de lumière. On obtient les résultats représentés sur le graphique ci-dessous.

Étude du pourcentage d’embryons éclos selon les conditions d’éclairement

 

b. Étude du développement des algues contenues dans la masse gélatineuse de l’œuf (en présence de lumière)

Le nombre de + représente l’importance du phénomène.

 

Algues dans la masse gélatineuse de l’œuf avec embryon (œuf complet)

Algues dans la masse gélatineuse de l’œuf sans l’embryon

Synthèse de matière organique

+++

+

Multiplication

+++

+

 

Tous les documents sont d’après www.pnas.org/content/108/16/6497.full et www.pedagogie.ac-nantes.fr

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

  • Pour être en accord avec le titre du premier thème de spécialité, (Énergie et cellule vivante), la question cible sur les deux réactions métaboliques mises en œuvre dans l’association entre l’embryon de salamandre et les algues unicellulaires. Mais les documents fournis sont surtout axés sur la mise en évidence de l’association (document 1) et sur l’intérêt qu’en retire chacun des partenaires (document 3). En ce sens, ce sujet aurait pu être posé dans la partie diversification du vivant de l’enseignement scientifique. Il faut d’abord exploiter les documents 1 et 3 pour dégager le caractère symbiotique de cette association puis, à l’aide des informations extraites du document 2, montrer de quelle façon le métabolisme de chacun des partenaires profite à l’autre.
  • Attention à l’ambiguïté portant sur la notion d’œuf : il faut distinguer œuf et cellule-œuf. Ici, l’ensemble embryon-algue verte est appelé œuf (sens commun du mot œuf, celui d’un embryon de poule qui se développe à l’abri de la coquille).
  • Pensez à bien voir que la symbiose envisagée a un double aspect : d’une part, c’est une exosymbiose entre les algues de la masse gélatineuse et l’embryon et, d’autre part, c’est une endosymbiose entre les cellules de l’algue présentes dans les cellules de l’embryon et l’embryon. Les données expérimentales se rapportent à l’exosymbiose.
  • Si le libellé fait appel à l’utilisation des connaissances, il ne s’agit pas de faire un exposé exhaustif sur la photosynthèse et la respiration. Les données du document 2 qui s’y rapportent sont élémentaires, et les connaissances exposées ne doivent guère dépasser ce niveau.

Mobiliser ses connaissances

  • Les cellules chlorophylliennes effectuent la photosynthèse grâce à l’énergie lumineuse captée par les pigments chlorophylliens. Le chloroplaste est l’organite clé de cette fonction. Cette photosynthèse aboutit à la synthèse de matières organiques à partir de matières minérales (eau, dioxyde de carbone et ions minéraux) et à la production de dioxygène.
  • La plupart des cellules eucaryotes (y compris les cellules chlorophylliennes) respirent : à l’aide du dioxygène, elles oxydent la matière organique en matière minérale. La mitochondrie est l’organite clé de la respiration cellulaire. L’oxydation des matières organiques par la respiration fournit l’énergie nécessaire à toutes les activités de la cellule, notamment les synthèses.