T - CH2 - La complexification des génomes

TSPé - Thème 1A - Génétique & évolution

Merci à Mmes DUCROS, RINALDO et ROGER qui ont largement contribué à ce travail.

Chapitre 2 - La complexification des génomes sans reproduction sexueé

Exercices

Activités

Source des documents/exercices : SVT Terminale spécialité, BELIN ; SVT Terminale spécialité, BORDAS ; SVT Terminale spécialité, HACHETTE ; SVT Terminale spécialité, NATHAN

Elysia

TSPé - Thème 1A - Génétique & évolution

ORAUX

Chapitre 2 - La complexification des génomes

Activité 8

1. Transferts horizontaux

Activité 9

2. Endosymbioses

1. Transferts horizontaux : un phénomène majeur dans l'évolution

La transmission de gènes de parents à enfants est qualifiée de verticale. Des gènes peuvent aussi être échangés entre organismes de la même génération : ce sont des transferts horizontaux.

1. Transferts horizontaux : un phénomène majeur dans l'évolution

La transmission de gènes de parents à enfants est qualifiée de verticale. Des gènes peuvent aussi être échangés entre organismes de la même génération : ce sont des transferts horizontaux. Ces transferts ont d’abord été mis en évidence chez les bactéries...

https://actu.epfl.ch/news/la-bacterie-du-cholera-peut-voler-jusqu-a-150-gene/

1. Transferts horizontaux : un phénomène majeur dans l'évolution

La transmission de gènes de parents à enfants est qualifiée de verticale. Des gènes peuvent aussi être échangés entre organismes de la même génération : ce sont des transferts horizontaux. Ces transferts ont d’abord été mis en évidence chez les bactéries... mais on sait aujourd'hui qu'ils existent au sein de tous les groupes du vivant.

1. Transferts horizontaux : des expériences historiques pour les mettre en évidence

Analysez les expériences de Griffith, Avery, Mc Leod et Mc Carty afin de mettre en évidence l'existence de transferts horizontaux de matériel génétique.

Vous veillerez à indiquer : - quelles sont les expériences témoins, - quelles expériences doivent être comparées 2 à 2 afin d'interpréter les résultats.

1. Transferts horizontaux

En 1928 : Frederick Griffith met en évidence une modification des bactéries. En 1943 : Oswald Avery et son équipe découvre le « facteur responsable ». Nous allons maintenant étudier les expériences de Lederberg et Tatum, qui ont mis en évidence un autre mécanisme de ces transferts horizontaux.Analyser rigoureusement leurs expériences.

1. Transferts horizontaux : des mécanismes variés

Il existe plusieurs modalités de transfert entre bactéries.

1. Transferts horizontaux

Ces transferts ont d’abord été mis en évidence chez les bactéries.

1928 : Frederick Griffith met en évidence une modification des bactéries. 1. Analyser rigoureusement son expérience (doc 1).

1943 : Oswald Avery découvre le «facteur responsable».2. Analyser rigoureusement son expérience (doc 2).

3. Identifier le mécanisme mis en jeu et en proposer une définition à l’aide de ce schéma :

1. Transferts horizontaux

En 1946 : Lerberg et Tatum montrent que des bactéries en contact peuvent s'échanger des capacités métaboliques.4. Analyser rigoureusement leurs expériences (doc 1 + 2). 5. Identifier le mécanisme mis en jeu et en proposer une définition à l’aide du doc 3 et de ce schéma :

1. Transferts horizontaux

A. Limace de mer adulteIdentité : animal Taille : 1 à 3 cm de long Durée de vie : 10 mois

Localisation : zone de battement des marées - côte Atl NE. Particularités : ressemble à une feuille de couleur vert émeraude ; un seul et unique repas lui suffit au cours de son existence.

Aide

Réaliser un schéma expliquant l’origine de l’énergie d’Elysia chlorotica, en utilisant la maquette fournie (les éléments à positionner sur la maquette doivent être découpés et collés au bon endroit).

*organite : petit compartiment cellulaire assurant une fonction précise dans la cellule. Exemples : noyau, chloroplaste, mitochondrie

1. Transferts horizontaux

Exemple 3 - Importance des transferts horizontaux dans le monde vivant

Exemple 1 - Importance des transferts horizontaux pour la santé humaine

Cliquer sur les images pour accéder au(x) document(s)

Exemple 2 - Importance des transferts horizontaux dans les biotechnologies

Exemple 4 - Importance des transferts horizontaux dans l'adaptation des animaux à leur environnement

Exploiter rigoureusement ces documents afin de montrer que les transferts horizontaux ont des effets très importants sur la santé humaine.

Exploiter rigoureusement ces documents afin d'expliquer comment la connaissance des mécanismes des transferts horizontaux permet des applications biotechnologiques utiles à l'humanité.

Exploiter rigoureusement ce document afin de montrer l’existence de transferts horizontaux de gènes dans l’histoire du génome humain et identifier l’importance de ces transferts.

Exploiter rigoureusement ce document afin de montrer l’intérêt du transfert horizontal de gènes dans l’adaptation de certains animaux à leur environnement.

2. Endosymbioses

2. Endosymbioses

Dans les années 1960, la biologiste Lynn Margulis proposa une théorie selon laquelle les organites énergétiques (mitochondries et chloroplastes) seraient des « descendants » de bactéries devenues, après phagocytose et endosymbiose* avec des cellules eucaryotes primitives, des composants permanents des cellules eucaryotes.

La symbiose est définie comme une association durable, à bénéfices réciproques, entre deux êtres vivants. On parle d'endosymbiose si l'un des partenaires vit à l'intérieur des cellules de son hôte.

Nous allons chercher à établir des arguments de cette endosymbiose passée, à plusieurs échelles d'observation.

2. Endosymbioses

Ressources et recherches à mener

Doc 2 - La RuBisCo, une enzyme-clé pour la photosynthèse.

L’enzyme RuBisCo est une enzyme importante du métabolisme photosynthétique chez les végétaux verts. Elle est également présente chez les cyanobactéries, et est directement impliquée dans la fixation du dioxyde de carbone lors de la photosynthèse. La RuBisCo est une protéine située chez les végétaux verts dans les chloroplastes, et est constituée, comme chez les cyano-bactéries, de 2 sous-unités dont chacune est gouvernée par un gène différent.

Doc 1 - Cyanobactéries formant une couche verte à la surface de l'eau ; et observées au microscope optique (x600)

Doc 3 - La couleur verte des plantes... une histoire de pigments.

Les végétaux sont verts car ils possèdent des pigments, notamment la chlorophylle, contenue dans des organites appelées chloroplastes.

Les cyanobactéries sont des bactéries chlorophylliennes photosynthétiques. On les trouve notamment dans les environnements aquatiques. Sur le marché, elles sont vendues en tant que compléments alimentaires, la spiruline.

Proposez une stratégie réaliste afin d'argumenter en faveur de la théorie selon laquelle les chloroplastes des cellules végétales seraient issus de l'endosymbiose de cyanobactéries.

On dispose de : - tout matériel couramment utilisé en laboratoire, y compris pour chromatographie, - spirulines et feuilles d'épinard, - bases de données génétiques contenant diverses séquences de cyanobactéries et végétaux chlorophylliens

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Accès aux ressources de l'énoncé

Doc-secours si besoin (MDP requis)

1. Réaliser la chromatographie de la spiruline et de l'épinard. 2. Comparer le spectre d'absorption de la spiruline et des pigments photosynthétiques de l'épinard. Pour cela, suivre le protocole de votre fiche pour observer la solution de spiruline et comparez-la avec les spectres du document suivant : 3. Réaliser la comparaison du gène de la RuBisCo de la spiruline (cyanobactérie) et de l'épinard. Aide : utilisez les fonctionnalités de Geniegen2 afin de déterminer leur taux de ressemblance. 4. Compléter votre étude en analysant les documents suivants : 5. Organiser tous vos arguments dans un tableau récapitulatif.

Protocole pour la chromatographie

Spectre d'absorption de la lumière blanche

Doc-secours si besoin (MDP requis)

Spectre d'absorption des pigments bruts de l'épinard

Accès direct à Geniegen2 & protocole

Accès aux documents

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Ressources et recherches à mener

Doc 2 - La RuBisCo, une enzyme-clé pour la photosynthèse.

L’enzyme RuBisCo est une enzyme importante du métabolisme photosynthétique chez les végétaux verts. Elle est également présente chez les cyanobactéries, et est directement impliquée dans la fixation du dioxyde de carbone lors de la photosynthèse. La RuBisCo est une protéine située chez les végétaux verts dans les chloroplastes, et est constituée, comme chez les cyano-bactéries, de 2 sous-unités dont chacune est gouvernée par un gène différent.

Doc 1 - Cyanobactéries formant une couche verte à la surface de l'eau ; et observées au microscope optique (x600)

Doc 3 - La couleur verte des plantes... une histoire de pigments.

Les végétaux sont verts car ils possèdent des pigments, notamment la chlorophylle, contenue dans des organites appelées chloroplastes.

Les cyanobactéries sont des bactéries chlorophylliennes photosynthétiques. On les trouve notamment dans les environnements aquatiques. Sur le marché, elles sont vendues en tant que compléments alimentaires, la spiruline.

Doc 7 - Arbre phylo-génétique du vivant

Doc 8 - Composition des membranes

Doc 5 - Ultrastructure d'une cyanobactérie

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Doc 6 - Les chloroplastes sont capables de division autonome par division

Doc 4 - Ultrastructure du chloroplaste

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TSPé - Thème 1A - Génétique & évolution

Chapitre 2 - La complexification des génomes

1. Transferts horizontaux

2. Endosymbioses

Activité 9

Activité 8

QCM2

QCM3

QCM

Exercices Activité 8

Exercices Activité 9

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Exploitation doc nathan page 66

D’après BCPST 1e année, Biologie tout-en-un, P. Peycru, D. Grandperrin et C. Perrier, Dunod