Martinique Septembre 2004

Partie 1 : Restitution organisée de connaissances. (10 points)

Stabilité et variabilité des génomes - évolution

Chez les organismes présentant une reproduction sexuée, une phase haploïde et une phase diploïde alternent. On cherche à expliquer le maintien de la garniture chromosomique de l'espèce.

Après avoir présenté le cycle biologique d'un Mammifère, vous expliquerez comment méiose et fécondation permettent une alternance des phases haploïde et diploïde maintenant la garniture chromosomique de l'espèce.

On attend un exposé comprenant une introduction, un développement structuré, une conclusion. Des schémas explicatifs des deux mécanismes fondamentaux du cycle sont exigés. Vous considérerez un organisme diploïde dont la formule chromosomique est 2n=6.

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Partie 2 -Pratique du raisonnement scientifique.

Exercice 1 : Recherche d'informations utiles à la résolution d'un problème scientifique. (4 points)

La mesure du temps dans l'histoire de la Terre et de la vie

La datation relative permet d'ordonner les uns par rapport aux autres des structures et des événements géologiques variés. Cette datation repose sur plusieurs principes dont 2 sont systématiquement utilisés:
Le principe de superposition : une couche est plus récente que la couche qu'elle recouvre (dans une région tectoniquement stable).
Le principe de recoupement : un corps rocheux qui en recoupe un autre est plus jeune que celui qu'il recoupe.

Trouvez dans la coupe simplifiée d'une région du Massif Central, les arguments qui permettent d'établir la chronologie relative des événements géologiques suivants:
- mise en place des failles;
- volcanisme;
- dépôts des sédiments A;
- dépôts des sédiments B.

Remarque: les 3 failles se sont mises en place en même temps.

D'après "Initiation aux cartes et aux coupes géologiques" de Denis Sorel et Pierre Vergely.

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Partie 2 -Pratique du raisonnement scientifique - Enseignement obligatoire

Exercice 2 : Résolution d'un problème scientifique à partir de l'exploitation de documents en relation avec les connaissances. (6 points)

Parenté entre les êtres vivants et fossiles-Phylogénèse-Evolution

On cherche à établir les caractéristiques et le caractère buissonnant de la lignée humaine. On considère qu'à partir d'un ancêtre commun se sont séparées:
- la lignée du Chimpanzé;
- la lignée humaine.

A partir de la comparaison des crânes du document 1, mettez en évidence les principales caractéristiques de la lignée humaine. En exploitant les documents 2 et 3, justifiez le fait que l'on puisse placer chaque fossile trouvé sur les sites de Swartkrans et de Koobi Fora dans cette lignée humaine et argumentez son caractère buissonnant.

Document 1 : Comparaison de crâne de Chimpanzé, d'Australopithèque, d' Homo sapiens
Crânes vue de dessous
Chimpanzé, espèce actuelle Capacité crânienne moyenne : 400 cm3	Australopithèque : fossile appartenant à la lignée humaine Capacité crânienne moyenne : 450 cm3	Homo sapiens : espèce actuelle Capacité crânienne moyenne : 1400cm3
Références du document : Human evolution coloring book : Adrienne L.Zihlman. Editeur : Harper Collins Publishers.

Document 2 : Etude du site de Swartkrans à l'est de l'Afrique du Sud
Coupe géologique et situation de quelques fossiles trouvés dans les sédiments remplissant la grotte de Swartkrans : A : Roche sédimentaire la plus ancienne constituant les parois de la grotte. Remplissage de la grotte par les roches sédimentaires B, C, D. B : Roche sédimentaire (travertin) C : Roche sédimentaire (brèche rose) D : Roche sédimentaire (brèche brune datant de - 0,5 à 1 million d'années)
Le fossile SK 847 est un crâne d' Homo habilis econstitution d'un crâne d' Homo habilis en vue latérale droite. Capacité crânienne d'environ 682 cm3	Le fossile SK 48est un crâne d' Australopithecus robustus Reconstitution d'un crâne d' Australopithecus robustus en vue latérale                droite. Capacité crânienne d'environ 500 cm3
La flèche indique la position du trou occipital.
Références du document : Human evolution coloring book : Adrienne L.Zihlman. Editeur : Harper Collins Publisher. Une famille peu ordinaire - jean Chaline; Editeur : Seuil.

Document 3 : Etude du site de Koobi Fora en Afrique de l'est
Les crânes schématisés ci-dessous sont reconstitués d'après les fossiles trouvés dans les couches sédimentaires. La flèche indique la position du trou occipital.
Reconstitution d'un crâne d' Australopithecus robustus	Reconstitution d'un crâne d' Homo habilis	Reconstitution d'un crâne d' Homo erectus
Capacité crânienne d'environ 500 cm3	Capacité crânienne d'environ 775 cm3	Capacité crânienne d'environ 650 cm3
Références du document Aux origines de l'humanité; Yves Coppens et Pascal Picq ; Editions Fayard Les origines de l'Homme ; Pour La Science; Diffusion Belin

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Partie 2 -Pratique du raisonnement scientifique - Enseignement de spécialité

Exercice 2 : Résolution d'un problème scientifique à partir de l'exploitation de documents en relation avec les connaissances. (6 points)

Des débuts de la génétique aux enjeux actuels des biotechnologies

On s'intéresse à une étape essentielle de l'histoire de la génétique la liaison entre la génétique mendélienne et la cytologie.

Exploitez les documents et mettez-les en relation pour montrer que:
- les résultats de certains croisements réalisés par Morgan et son équipe contredisent un des principes énoncés par Mendel et/ou ses prédécesseurs
- les observations cytologiques réalisées par Stevens et Wilson ont permis à Morgan et à son équipe l'interprétation des résultats de ces croisements dans le cadre de la théorie chromosomique de l'hérédité.

Document 1 : Quelques repères chronologiques en hérédité et biologie cellulaire.

Dates	Travaux	Théorie et principes
Avant 1865	Hybridation chez les végétaux	Principe d'uniformité des hybrides de FI
1865 - 1869	Travaux de Mendel: Nombreuses hybridations chez le Pois	Théorie particulaire de l'hérédité. Principes de Mendel: -Pureté des gamètes
1879 - 1882	Travaux de Fleming: Découverte des chromosomes et observation de leur comportement au cours du cycle cellulaire .
1885 - 1903	Travaux de Montgomery, Sutton et Bovery: Observation du comportement des chromosomes au cours de la méiose.
1903	Travaux de Sutton sur la sauterelle	Théorie chromosomique de l'hérédité.
1910	Travaux de Morgan sur la Drosophile	Confirmation de la théorie chromosomique de l'hérédité

Document 2 : Croisements réalisés par Morgan et son équipe entre deux souches pures de Drosophiles qui diffèrent par un caractère : la couleur de l'œil.

1er croisement

Parents	Drosophiles mâles aux yeux blancs X femelles aux yeux rouges
F1: première génération fille	Drosophiles femelles aux yeux rouges Drosophiles mâles aux yeux rouges
F2 = F1 X F1 deuxième génération fille	25% Drosophiles mâles aux yeux rouges 50% Drosophiles femelles aux yeux rouges 25% Drosophiles femelles aux yeux blancs

2ème croisement

Parents	Drosophiles mâles aux yeux rouges X femelles aux yeux blancs
F1: première génération fille	Drosophiles femelles aux yeux rouges Drosophiles mâles aux yeux blancs
F2 = F1 X F1 deuxième génération fille	25% Drosophiles femelles aux yeux rouges 25% Drosophiles mâles aux yeux rouges 25% Drosophiles femelles aux yeux blancs 25% Drosophiles mâles aux yeux blancs

Document 3 : Observation  cytologique réalisée pour la première fois en 1905 par Stevens et Wilson : caryotype d'une Drosophile femelle et caryotype d'une Drosophile mâle.

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