Durée 3 heures 30
L’usage de la calculatrice est interdit, sans document
I . Restitution organisée des connaissances. (10 points)
Critères des liens de parenté et lignée humaine
La diversité du monde vivant a amené les biologistes à proposer des outils permettant d’établir des relations de parenté entre les espèces actuelles et fossiles.
On souhaite préciser comment les scientifiques justifient le positionnement de fossiles dans le règne animal, puis dans la lignée humaine.
Ø Exposez le principe permettant d’établir des liens de parenté entre les organismes. Indiquez la place de l’homme actuel dans le règne animal, puis détaillez les critères d’appartenance à la lignée humaine.
Votre exposé comportera une introduction, un développement structuré et une conclusion .Aucun schéma n’est exigé.
CORRIGE
Introduction
L’observation des différents êtres vivants montre des similitudes (cellule, ADN…..), mais aussi des différences. Cela nous permet de penser à une origine commune mais aussi à une évolution. Il est important de préciser ces liens de parenté. C’est pour cela que sera exposé le principe permettant d’établir des liens de parenté entre les organismes, puis nous situerons l’Homme dans le règne animal et retrouverons les caractères qui le différencient des autres primates et qui le placent dans la lignée humaine.
I. La recherche de parentés.
Les liens de parenté s’établissent sur les comparaisons de caractères homologues dérivés.
A.Les caractères.
Les caractères correspondent à des attributs observables à différentes échelles, il peut s’agir ;
-de données morpho-anatomiques comme par exemple l’organisation du membre antérieur (les différents os)
-de données embryonnaires comme la présence de différentes annexes (amnios, placenta).
-de données moléculaires (étude de séquences d’acides aminés)
B. Homologie.
Pour pouvoir être comparés, ces caractères doivent être homologues. L’homologie est la ressemblance héritée d’un ancêtre commun, c'est-à-dire qui a la même origine.
C.Notion de dérivé.
Au cours de l’histoire, les caractères se transforment, évoluent.Suite à des mutations, des innovations génétiques, des caractères à l’état ancestral deviendront des caractères dérivés.
II. L’Homme dans le règne animal et parmi les primates.
A.L’Homme dans le règne animal.
L’Homme est un eucaryote : les cellules possèdent un noyau individualisé
L’Homme est un vertébré : possèdent un squelette, des os sur lesquels se rattachent les muscles.
L’Homme est un tétrapode : présence d’un membre articulé
L’Homme est un amniote : développement de l’embryon dans un milieu clos rempli d’eau la conséquence sera l’affranchissement du milieu aquatique.
L’Homme est un mammifère : possession d’un placenta et glandes mammaires
L’Homme est un primate : présence d’un pouce opposable et d’ongles
L’homme est un hominoïde (perte de la queue), hominidé,homininé.
B.Critères d’appartenance à la lignée humaine.
1. Caractères liés au squelette.
• Bipédie : trou occipital centré ●Crane : grande capacité
colonne vertébrale : 4 courbures angle enroulement petit
Bassin court et large angle facial grand
Fémurs obliques mâchoire en V
Orteil aligné dent : taille réduite canines
Membres inférieurs plus longs que membres supérieurs
2. Caractères liés au comportement socioculturel
●fabrication d’outils
●maitrise du feu
●rites funéraires
●art, peinture, sculpture
Tout fossile présentant au moins un de ces caractères appartient à la lignée humaine.
Conclusion
La comparaison des caractères dérivés homologues permet d’établir des relations de parenté entre les différents êtres vivants. Ainsi l’homme est un eucaryote, vertébré, tétrapode amniote, mammifère, primate, homininé.
La lignée humaine est caractérisée par une bipédie franche et un volume crânien important couplés à des nouveaux comportements.
II. Pratique du raisonnement scientifique. (10 points)
Exercice 1 : Extraire des informations d’un document. (4 points)
Certains enfants sont atteints d’une maladie génétique grave, la mucoviscidose .Cette maladie est la conséquence directe de l’existence d’une mutation affectant le gène CFTR responsable de la synthèse d’une protéine membranaire.
ØTirez du document proposé les informations qui permettent de comprendre que l’enfant est malade alors que les parents sont sains.
En comparant les deux séquences d’ADN non transcrits, on voit qu’il y a des différences de nucléotides à partir du triplet 507.Il manque un triplet CCT à l’allèle A2 (dernier nucléotide du triplet 507 et deux premiers nucléotides du triplet 508 de l’allèle A1) et donc un décalage les 2 séquences
Les conséquences sur la protéine membranaire :
Puisque l’on donne une séquence d’ADN non transcrit, par lecture directe on trouve l’ARN m en changeant tout de même T par U.On trouve les séquences d’acides aminés correspondant aux 2 allèles A1 etA2
Extrait Acides aminés correspondant à l’allèle A1 : …- lys - a.glu – asp – isol – isol – phe – gly – val -…
Extrait Acides aminés correspondant à l’allèle A2 :…- lys - a.glu – asp – isol – isol – gly – val – ser -…
Les 2 parents sont hétérozygotes et ne développent pas la maladie car ils possèdent un allèle normalA1 et l’allèle A2 qui est l’allèle morbide impliqué dans la maladie. L’enfant est malade car il a hérité de chaque parent l’allèle A2 et est donc homozygote. Les protéines membranaires ayant un aa en moins (phénylalanine) ne seront pas fonctionnelles, l’origine de l’allèle A2 est une mutation.
ENSEIGNEMENT OBLIGATOIRE
Exercice 2 : Extraire des informations d’un document. (6 points)
Chronologie dans le canyon du Colorado
Les parois du grand canyon du Colorado exposent sur plusieurs milliers de mètres des archives de l’histoire géologique de la région.
Ø En utilisant les documents 1 à 3 et vos connaissances, situez dans le temps les évènements géologiques antérieurs au dépôt de la couche à trilobites. Dites pourquoi l’âge du cambrien proposé pour cette couche est compatible avec l’ensemble des données.
Document 1
1a : image du Canyon :
1b :
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observations
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interprétations
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-Les différentes roches métamorphiques sont empilées
- Roche magmatique (granite) coupe les différentes roches métamorphiques
- La surface d’érosion coupe la roche magmatique
- Filon coulée de laves recoupe la roche magmatique, les roches métamorphiques et la surface d’érosion la plus basse.
-La surface d’érosion la plus haute est horizontale et coupe les différentes strates qui sont obliques
-Les couches à trilobites du Cambrien sont au dessus de la surface d’érosion
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-les plus anciennes sont en dessous, les plus récentes sont au dessus : principe de superposition
Roche magmatique est arrivée après les roches métamorphiques
- L’érosion est postérieure à la roche magmatique
- Filon coulée de laves est plus récent que la roche magmatique, les roches métamorphiques et la surface d’érosion la plus basse : principe de recoupement
L’érosion est arrivée après un basculement des différentes strates, il y a discordance angulaire (contact anormal)
-Les couches à trilobites du Cambrien sont arrivées après l’érosion: principe de superposition
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Chronologie des évènements : -dépôt couches trilobites Cambrien
-érosion
+ RECENT -basculement
-dépôts différentes couches qui sont au dessus du filon entre les 2 surfaces d’érosion
-filon coulées de laves
-dépôt d’une couche
-érosion
-Roche magmatique (granite)
+ ANCIEN -dépôts successifs de roches métamorphiques
Document 2
Rapport 40Ar/40K de la coulée de laves =0.07
Lecture du graphe : 0.07 correspond sur le graphe du rapport en fonction du temps à 0.9 GA soit 900 millions d’années.
La coulée de laves a 900 millions d’années.
Document 3
Le cambrien qui correspond à la couche à trilobites est compris entre -544 et -505 Ma.
Mise en relation
On peut rappeler l’ordre des évènements géologiques (document 1) grâce aux principes de la datation relative. Grâce à la datation absolue, l’âge du Cambrien d’environ -530 Ma (doc 3) est compatible avec l’ensemble des données car cette couche qui est au dessus ,est plus récente que le filon relié à la coulée de laves qui est estimé à -900 Ma (doc 2) qui est en dessous.
