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Corrigé personnel qui n’engage que moi !

Exercice I (8pts)

Il s’agit ici, à partir de l’exemple proposé dans le document de référence d’illustrer par quels mécanismes la reproduction sexuée aboutit à une diversité phénotypique.

Le reproduction sexuée est l'alternance d'une phase diploïde et d'une phase haploïde assurée sur deux mécanismes : la méiose et la fécondation.

La méiose est le mécanisme à l’origine de la formation des gamètes, en assurant le passage de cellules diploïdes (2n chromosomes) à des cellules haploïdes (à n chromosomes). Une phase de réplication de l’ADN la précède, puis deux divisions se succèdent : la première est caractérisée par une séparation aléatoire des chromosomes homologues et la deuxième par une séparation des chromatides.

-->schéma simplifié d’une méiose avec dédoublement des chromosomes puis 1ère et 2ème division. On utilise dans ce schéma les données du documents de référence.

Ainsi, les individus de la population1, doubles homozygotes dominants, de génotype (e+//e+, vg+//vg+) produisent 100% de gamètes (e+, vg+).

Ceux de la population 2, doubles homozygotes récessifs, de génotype (e-//e-, vg-//vg-) produisent 100% de gamètes (e-,vg-).

La fécondation est le mécanisme qui permet de rétablir la diploïdie par la fusion de deux gamètes haploïdes. Ainsi, une génération F1 apparaît dont tous les individus ont le même génotype : (e+//e-, vg+//vg-), donc de phénotype <e+,vg+>.

-->schéma de la fécondation pour cet exemple

Ce premier croisement ne permet pas de montrer qu’une diversité phénotypique apparaît. Voyons le résultat d’un croisement test : F1 croisé avec un double homozygote récessif, la population 2.

Les gamètes produits par la F1 sont de 4 types, dans des proportions de 25% chaque : (e+, vg+), (e+, vg-), (e-, vg+) et (e-,vg-).

--> tableau de croisement :

                        Gamètes F1

Gamètes P2

(e+,vg+)

(e+,vg-)

(e-, vg+)

(e-,vg-)

(e-,vg-)

(e+//e-, vg+//vg-)

(e+//e-, vg-//vg-)

(e-//e-, vg+//vg-)

(e-//e-, vg-//vg-)

Phénotypes

<e+vg+>

<e+ vg->

<e- vg+>

<e- vg->

Le deuxième croisement produit une nouvelle génération dont 50% des individus ont un phénotype parental et 50% ont un phénotype recombiné, qui n’existait pas auparavant (<e+vg-> et <e-vg+>). Le mécanisme qu’est la méiose, de part le hasard dans la séparation des chromosomes en première division, est un facteur important de diversité des combinaisons alléliques et donc phénotypique après fécondation. La fécondation ajoute une part de hasard dans la réunion des gamètes.

En conclusion, dans la reproduction sexuée, deux mécanismes dans lesquels le hasard intervient permettent un brassage interchromosomique des allèles efficace : la méiose et la fécondation.D’autres phénomènes peuvent contribuer à augmenter encore la diversité phénotypique : le brassage intrachromosomique notamment grâce au crossing-over.

Exercice IIA (3pts)

1-C

2-A

3-C

4-A

5-A

Exercice IIB enseignement obligatoire (5pts)

L’anxiété chronique se caractérise par des contractions musculaires involontaires (tremblements) et se soigne avec des médicaments contenant des benzodiazépines. On cherche à savoir l’origine de ces symptômes musculaires et à comprendre l’action des benzodiazépines.

Les motoneurones sont les neurones qui stimulent les fibres musculaires et donc sont responsables de leur contraction. Ils reçoivent des informations d’autres neurones grâce à des synapses. La transmission d’une information nerveuse se fait sous forme de trains de potentiels d’action qui se propage le long de l’axone dans un seul sens. La formation de ces potentiels d’action dépend d’une dépolarisation suffisante, au-dessus d’un certain seuil.

Admettons un motoneurone recevant des informations de deux autres neurones. Une stimulation du neurone 2 provoque une dépolarisation de la membrane du corps cellulaire du motoneurone, qui dépasse le seuil et induit la formation de potentiels d’action sur l’axone, ce qui provoque une contraction musculaire. Une stimulation du neurone 1 ne provoque pas de dépolarisation de la membrane, mais une hyperpolarisation. Dans ce cas, aucun potentiel d’action n’apparaît sur l’axone du motoneurone. Quand le neurone 1 et 2 sont stimulés en même temps, une dépolarisation de la membrane du motoneurone se réalise mais elle est insuffisante pour induire la formation de potentiels d’action : le motoneurone a intégré les deux messages. Le message apporté par le neurone 1 empêche la formation de message nerveux moteur sur le motoneurone.

Comment expliquer que le neurone 1 n’a pas le même effet que le neurone 2 ?

Les neurones communiquent avec le motoneurone par des synapses neuro-neuronales. On constate que l’injection de GABA dans la fente synaptique 1 (F1) a le même effet que la stimulation du neurone 1. Quand on injecte de l’acétylcholine dans la F2, cela a le même effet qu’une stimulation du neurone 2. On en déduit que ces neurones ne libèrent pas le même neuromédiateur : le neurone 1 libère du GABA et le neurone 2 libère de l’acétylcholine. Le GABA inhibe le motoneurone, l’acétylcholine le stimule.

Quand on bloque les récepteurs du GABA avec une toxine, l’effet inhibiteur du neurone 1 est stoppé. De fait, il n’y a plus d’hyperpolarisation sur les motoneurones. Les tremblements liés à l’anxiété chronique ont pour origine un déficit de la libération de GABA, ce qui a pour effet la formation plus fréquente de PA sur les motoneurones sous l’effet des neurones excitateurs sécréteurs d’acétylcholine.

A partir de ces connaissances, comment diminuer les effets de l’anxiété chronique ? Comment les benzodiazépines agissent-ils ?

L’injection de benzodiazépines avec du GABA au niveau des synapses inhibitrices provoque une hyperpolarisation plus importante qu’une injection de GABA seul. Ce sont des molécules capables de se fixer spécifiquement aux récepteurs du GABA : ce sont des molécules analogues qui ressemblent au GABA et qui ont le même effet, voire même un effet plus important : l’hyperpolarisation sur les motoneurones est telle que le potentiel de membrane est très éloigné du seuil de dépolarisation, ce qui empêche la formation de potentiels d’action sur l’axone des motoneurones. Les contractions musculaires cessent donc.

Pour conclure, les contractions musculaires liées à un état d’anxiété chronique sont dus à une sous-activité des neurones inhibiteurs sécréteurs de GABA. Les médicaments anti-dépresseurs éliminent ce symptômes en mimant l’action du GABA et en ayant même une action plus importante.

Exercice IIB enseignement de spécialité (5pts)

Il s’agit de trouver un procédé permettant de produire du jus de banane clair et peu sucré. La saveur sucrée dépend de la quantité de glucose et l’opacité de la quantité d’amidon. Le Jus de banane frais contient beaucoup d’amidon. Pour le clarifier, il faut donc éliminer l’amidon. Pour cela il est possible d’utiliser une des enzymes que l’industriel dispose dans ses outils. Une enzyme est un catalyseur biologique accélérant des réaction chimique. C’est une molécule qui agit spécifiquement sur un substrat et qui a toujours la même action. Il y en a 3 qui sont proposée : l’amylase, la maltase et la maltose-synthase.

Laquelle utiliser pour faire disparaître l’amidon ?

L’amylase semble être une enzyme efficace mais à certaines conditions. L’amylase n’agit sur l’amidon qu’à une température de 37°C (et pH neutre). Elle catalyse la réaction suivante : Amidonà Maltose. En effet on constate qu’après action de l’amylase sur l’amidon à 37°C (et pH neutre), le test à la liqueur de Fehling est positif mais pas le glucotest.

Comment faire pour éliminer le glucose en quantité trop importante dans le jus de banane initial ?

Là aussi les enzymes vont être utiles. Il en reste 2 dans la panoplie du parfait industriel en boisson peu sucrée : la maltase et la maltase synthase. La maltase catalyse la réaction Maltoseà Glucose. Ce n’est sûrement pas la bonne enzyme à utiliser.

La maltose synthase permet de relier deux glucoses pour former du maltose, peu sucrant, à 37°C. Cette enzyme est donc celle à utiliser pour réduire la quantité de glucose et augmenter celle du maltose.

En conclusion, voici le procédé que nous pourrions conseiller à l’industriel : A partir du jus de banane initial, ajouter les deux enzymes suivantes : amylase et maltose synthase, dans les conditions suivantes : température de 37°C et pH neutre (probablement pas attendu, c’est un apport de connaissance). On obtiendra ainsi un jus clair et peu sucré, pauvre en amidon et glucose et riche en maltose.


Date de création : 20/06/2014 - 17:28
Dernière modification : 20/06/2014 - 17:30
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