Opsines et liens de parenté entre primates

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re ES - 1re L | Thème(s) : Représentation visuelle : synthèse
Type : Partie 3 | Année : 2012 | Académie : Polynésie française
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet & Corrigé
 
Opsines et liens de parenté entre primates
 
 

Représentation visuelle

SVT

sci1_1206_13_00C

 

Polynésie française • Juin 2012

Représentation visuelle • 6 points

Question 1

On peut établir des relations de parenté en comparant l’enchaînement des acides aminés constituant une protéine (séquence de la protéine).

Le document ci-dessous correspond à un arbre de parenté de 4 primates.

Document 1

Arbre de parenté de 4 primates


 

On cherche à valider cet arbre de parenté à partir de la comparaison des séquences protéiques d’un pigment photorécepteur commun à tous ces primates : l’opsine bleue.

Parmi les tableaux ci-dessous, présentant le nombre d’acides aminés différents entre les opsines bleues de ces primates, cochez celui vous permettant de justifier l’arbre de parenté.

Tableau 1

 

Espèces

Cebus

Homme

Chimpanzé

Macaque

Cebus

0

25

25

26

Homme

 

0

0

13

Chimpanzé

 

 

0

13

Macaque

 

 

 

0

 

Tableau 2

 

Espèces

Cebus

Homme

Chimpanzé

Macaque

Cebus

0

25

25

26

Homme

 

0

13

0

Chimpanzé

 

 

0

13

Macaque

 

 

 

0

 

Tableau 3

 

Espèces

Cebus

Homme

Chimpanzé

Macaque

Cebus

0

13

25

26

Homme

 

0

0

25

Chimpanzé

 

 

0

13

Macaque

 

 

 

0

 

Tableau 4

 

Espèces

Cebus

Homme

Chimpanzé

Macaque

Cebus

0

0

25

26

Homme

 

0

25

13

Chimpanzé

 

 

0

13

Macaque

 

 

 

0

 

QUESTION 2

Les graphiques ci-après montrent la densité des photorécepteurs (cônes et bâtonnets) et l’acuité visuelle en fonction de l’excentricité dans la rétine.

Document 2a

Graphique représentant la répartition des photorécepteurs dans la rétine en fonction de l’excentricité


 

L’excentricité correspond à l’éloignement d’un point donné de la rétine par rapport au centre de celle-ci, repéré par 0 sur le graphe. Plus on s’éloigne du centre de la rétine et plus l’excentricité augmente.

Document 2b

Graphique représentant l’acuité visuelle de la rétine en fonction de l’excentricité


 

L’acuité visuelle définit la qualité de la vue d’une personne. Elle permet de mesurer la capacité à discerner deux points différents situés à la distance minimale de vision distincte. En France, l’acuité visuelle est exprimée en dixièmes.

On cherche à établir un lien entre la répartition des photorécepteurs et l’acuité visuelle.

Cochez uniquement la réponse exacte.

La mise en relation des informations apportées par ces deux graphiques permet de déduire que l’acuité visuelle est maximale dans la région de la rétine où sont présents :

❑ uniquement des bâtonnets.

❑ uniquement des cônes.

❑ autant de cônes que de bâtonnets.

❑ moins de cônes que de bâtonnets.

Question 3

Le graphique ci-dessous montre le seuil de sensibilité des photorécepteurs de l’œil en fonction de la longueur d’onde. Le seuil de sensibilité correspond à l’éclairement minimal provoquant une réponse.

Pour le réaliser, les photorécepteurs (cônes et bâtonnets) ont été soumis à des lumières de longueurs d’ondes différents. Pour chaque longueur d’onde, ils ont reçu d’abord un éclairement (mesuré en lux) faible, puis de plus en plus fort.


 

Sachant que l’intensité lumineuse reçue par l’œil une nuit de pleine lune est d’environ 1 lux, exploitez le graphique pour expliquer pourquoi on ne perçoit pas les couleurs dans ces conditions d’éclairement.

Interpréter les questions

  • Les deux premières questions sont des QCM (questionnaire à choix multiple). Il faut cocher dans chaque question uniquement la réponse exacte.
  • Il ne vous est demandé aucune justification, cependant nous avons choisi d’expliquer les choix pour vous aider à mieux comprendre.
  • La question 3. nécessite une exploitation du document pour produire un court texte.

Comprendre les documents

  • Le document de la question 1. contient un arbre de parenté entre 4 primates dont l’homme ; il s’agit de justifier cet arbre en se servant de 4 tableaux possibles de comparaison des séquences protéiques d’opsines. Il faut se rappeler que, plus des espèces sont proches, plus les séquences des gènes ou des protéines qu’ils possèdent sont semblables.
  • Le document de la question 2. contient un graphe présentant la densité des différents photorécepteurs, et un autre l’acuité visuelle, en fonction du degré d’excentricité du côté nasal et temporal.
  • Le document de la question 3. présente la sensibilité des différents photorécepteurs en fonction de l’intensité de la longueur d’onde. À propos des quatre photorécepteurs, il présente, pour chaque longueur d’onde, l’intensité lumineuse minimale qu’il faut pour stimuler ce photorécepteur.
Corrigé

Question 1

Le tableau qui justifie l’arbre de parenté présenté est le tableau 1. Plus les séquences des opsines sont différentes pour deux espèces, plus ces deux espèces sont éloignées du point de vue évolutif. Les espèces les plus proches sur l’arbre de parenté sont l’Homme et le Chimpanzé, ensuite le Macaque puis le Cebus.

Le tableau 1 est donc valide : aucune différence entre Homme et Chimpanzé, et nombre croissant de différences quand on s’éloigne de l’Homme vers le Cebus. Le tableau 2 est invalide car il ne montre aucun acide aminé différent entre l’Homme et le Macaque, ce qui signifierait que ces deux espèces sont les plus proches. Le tableau 3 est invalide car il montre seulement 13 différences entre l’Homme et le Cebus, contre 26 entre l’Homme et le Macaque, alors que l’Homme est plus proche du Macaque. Le tableau 4 est invalide car il ne montre aucune différence entre l’Homme et le Cebus, ce qui signifierait que ces espèces sont les plus proches.

Question 2

La mise en relation des informations apportées par ces deux graphiques permet de déduire que l’acuité visuelle est maximale dans la région de la rétine où sont présents uniquement des cônes.

En effet, les graphes de la question 2 montrent que :

  • le maximum d’acuité visuelle se situe à 0 degré d’excentricité, et le point aveugle à 18 degrés d’excentricité côté nasal ;
  • les cônes sont présents au maximum à 0 degré d’excentricité, il n’y a par contre pas de bâtonnets à cet endroit, les bâtonnets étant au maximum présents vers 20 degrés d’excentricité côté temporal et nasal.

Question 3

Le graphe présente l’intensité lumineuse (IL) permettant l’excitation des différents photorécepteurs, en fonction de la longueur d’onde.

Les cônes S, M et L ne réagissent qu’à une IL de 1 000 lux et plus.

Les bâtonnets réagissent à une IL de 1 lux et plus (1 lux vers une longueur d’onde de 500 nm).

Or l’IL reçue par l’œil une nuit de pleine lune est seulement de 1 lux ; dans ces conditions d’éclairement, seuls les bâtonnets sont mis en jeu. Comme les bâtonnets ne sont pas sensibles aux couleurs, contrairement aux trois types de cônes, on ne peut percevoir les couleurs dans ces conditions d’éclairement.