Symbiose et polyploïdie

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Restitution des connaissances | Année : 2012 | Académie : Inédit
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Symbiose et polyploïdie

Génétique et évolution

Corrigé

8

Ens. Spécifique

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Sujet inédit

restitution des connaissances • 8 points

Cette partie I se présente sous la forme d’une question de synthèse complétée par un QCM.

Question de synthèse

> Un processus de diversification est la symbiose. Après avoir défini ce terme, montrez, sur un exemple, son importance dans l’histoire évolutive du monde vivant.

QCM

Les documents 1 et 2 sont relatifs à l’histoire des blés. On désigne respectivement par A, B et D le stock haploïde de chromosomes des blés Triticum monococcum, Triticum speltoïdes et Triticum tauschii qui sont tous des espèces diploïdes.

Document 1

Le blé cultivé

Les deux espèces de blé cultivées actuellement sont le blé tendre, Triticum aestivum, et le blé dur, Triticum turgidum. Les données archéologiques indiquent que, dans les premiers millénaires de la domestication du blé (10 000 – 6 000 ans), une autre espèce de blé a été domestiquée, le Triticum monococcum.

Document 2

L’origine des espèces de blé cultivé

Les études cytologiques et moléculaires ont permis d’établir l’origine des espèces de blé cultivées à partir des espèces sauvages. Le document ci-après indique le nombre total de chromosomes de chacune des espèces impliquées.


> À partir des informations extraites des documents 1 et 2, indiquez, pour chaque question, la seule proposition fausse.

1. Le stock chromosomique des espèces de blé peut s’écrire :

a) AA pour Triticum monococcum.

b) DD pour Triticum tauschii.

c) AADD pour Triticum turgidum.

d) AABBDD pour Triticum aestivum.

2. Au cours de la première division de la méiose, on voit :

a) 7 paires de chromosomes appariés chez Triticum speltoïdes.

b) 14 paires de chromosomes appariés chez Triticum aestivum.

c) 14 paires de chromosomes appariés chez Triticum turgidum.

d) 7 paires de chromosomes appariés chez Triticum tauschii.

3. L’histoire des blés indique que le blé tendre Triticum aestivum :

a) pourrait provenir de l’union de deux gamètes produits par deux espèces, l’un à 14 chromosomes, l’autre à 28 chromosomes.

b) pourrait provenir de l’union de deux gamètes, l’un à 7 chromosomes, l’autre à 14 chromosomes, suivie d’un doublement du nombre de chromosomes chez l’hybride formé.

c) peut posséder, pour certains gènes, six exemplaires de ce gène.

d) ne possède aucun chromosome issu de l’espèce Triticum speltoïdes.

Question de synthèse

Comprendre le sujet

  • Choisir un exemple permettant de reconstituer la naissance de la symbiose et de dégager l’importance évolutive de celle-ci.
  • Préciser les caractéristiques principales des organismes impliqués.
  • Montrer en quoi cette association est à bénéfice réciproque donc correspond bien à la définition de la symbiose.

Mobiliser ses connaissances

Une diversification des êtres vivants est possible sans modification des génomes : association (dont symbiose) par exemple.

QCM

Comprendre le sujet

  • Analyser avec soin les documents afin d’envisager l’ensemble du processus.
  • Noter quel est le nombre de chromosomes des blés initiaux et bien voir que les blés à 28 ou 42 chromosomes sont polyploïdes.
  • Repérer les hybridations et leur résultat du point de vue du nombre de chromosomes.
  • S’interroger sur la polyploïdisation : existence d’espèces intermédiaires, non figurées ici, subissant une polyploïdisation ou fécondation impliquant des gamètes diploïdes chez les espèces parentales.

Mobiliser ses connaissances

Une espèce cultivée peut provenir d’hybridations naturelles ou de l’application de techniques de croisement permettant d’obtenir de nouvelles plantes qui n’existaient pas dans la nature.

Corrigé

Question de synthèse

I. Définition

  • Une source de diversification des êtres vivants sans modification des génomes est constituée par l’association permanente entre organismes ou symbiose.
  • Une symbiose est une association à bénéfice réciproque, étroite et durable, entre deux organismes.

II. Importance évolutive de la symbiose

Elle peut être mise en évidence en étudiant l’origine des mitochondries présentes dans la cellule eucaryote.

Les mitochondries

  • Ce sont des organites limités par une double membrane : une membrane externe et une membrane interne présentant des replis (crêtes). Elles sont le siège de la respiration cellulaire : oxydation de matières organiques avec utilisation du dioxygène. Cette respiration cellulaire assure la conversion de l’énergie des matières organiques venues du cytoplasme en énergie chimique sous forme d’ATP (Adénosine triphosphate) utilisable, hors de la mitochondrie, pour les diverses activités cellulaires.
  • Les mitochondries se multiplient à l’intérieur de la cellule, de manière autonome, en dehors de la mitose.
  • Contrairement aux autres organites cellulaires (mis à part le noyau), elles possèdent leur propre ADN. Il s’agit d’un ADN circulaire comme celui des bactéries. Il comprend un certain nombre de gènes qui codent pour des protéines mitochondriales, dont celles qui sont impliquées dans la respiration. Elles possèdent des ribosomes, ce qui traduit une synthèse protéique active.

La symbiose mitochondries – cellules eucaryotes

  • Par tous leurs caractères morphologiques et physiologiques, les mitochondries apparaissent comme très proches des cellules procaryotes actuelles.
  • L’hypothèse de la symbiose, suivant laquelle les mitochondries seraient d’anciennes bactéries « capturées » par des cellules préexistantes, rend compte de l’ensemble de ces caractéristiques.
  • En ne considérant que les mitochondries (et non les autres organites), on peut dire que la cellule eucaryote résulte d’une association symbiotique. La cellule fournit à la mitochondrie les matières organiques nécessaires à son métabolisme et les mitochondries fournissent, sous forme d’ATP, l’énergie nécessaire aux activités de la cellule.

La naissance de la symbiose mitochondriale

  • Il est nécessaire de revenir sur les formes vivantes qui existaient il y a des milliards d’années.
  • Les premières formes de vie sont datées d’il y a environ 3,5 milliards d’années. Ce sont des cyanobactéries autotrophes grâce à des pigments chlorophylliens et des bactéries hétérotrophes. L’activité photosynthétique des cyanobactéries a eu pour effet d’oxygéner leur milieu de vie (aquatique).
  • Les bactéries capables de respirer sont apparues il y a 2 milliards d’années environ. Ces bactéries capables de respirer ont été englobées (endocytose) par des cellules hétérotrophes, eucaryotes primitives ou procaryotes, incapables de respirer. Ces bactéries n’ont pas été digérées par les cellules hôtes et ont donné les mitochondries.
  • Il semble que toutes les mitochondries actuelles résultent d’un seul événement d’endocytose : elles dérivent toutes de cette bactérie ancestrale capable de respirer.
  • La naissance de cette endosymbiose a donc considérablement modifié l’histoire de la vie puisque tous les eucaryotes actuels, animaux ou végétaux, dérivent de cette association.

Conclusion

La mise en place de la symbiose mitochondriale il y a 2 milliards d’années a été un événement considérable, à l’origine d’une diversification fondamentale du monde vivant. Ainsi, certaines cellules eucaryotes, contenant déjà des bactéries qui étaient devenues leurs mitochondries, ont incorporé des cyanobactéries, capables de photosynthèse, qui sont devenues les chloroplastes. Cette nouvelle symbiose a été à l’origine des eucaryotes autotrophes d’abord unicellulaires puis pluricellulaires.

QCM

1. La proposition fausse est la c) (AABB et non AADD).

2. La proposition fausse est la b) (21 paires de chromosomes et non 14).

3. La proposition fausse est la d) (car à l’origine du blé tendre il y a une première hybridation qui implique Triticum speltoïdes).