devoi̇r commun n°8

ACTIVITES ELEVES TS
2.1
19/09/14
La diversité des êtres vivants (biodiversité) et son évolution
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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ACTIVITES ELEVES TS
19/09/14
2.1.1 Évolution et pression du milieu
2.1.1.1 Évolution et facteurs de milieu
Mise en relation de documents et de connaissances rédaction type 2b:
La phalène du bouleau est un papillon qui passe ses journées
immobile, les ailes déployées sur les tronc d'arbres et les murs. Il existe 2
phénotypes alternatifs, papillon blanc acheté de noir (forme claire) et
papillon entièrement noir (forme sombre). Un gène présentant 2 allèles D
(sombre dominant) et d (clair récessif) gouverne la couleur du papillon.
Sujets 2.2:
Livre Nathan page 131 et Hatier page 100.
Comment expliquer l'évolution des fréquences allèliques chez la phalène du bouleau ?
Document a: évolution des population de
phalènes:
Jusqu'au XIXème siècle, la forme claire
prédominait dans les populations britanniques.
La première forme sombre fut observée en 1848
à Manchester, grande ville industrielle. La
fréquence de cette forme s'est rapidement
accrue dans cette région alors que la forme
claire restait prédominante en région rurale.
Dans le même temps, les lichens donnant une
couleur claire aux troncs d'arbres disparaissaient
progressivement des zones industrielles en
raison de leur sensibilité à la pollution.
Document b: une étude de terrain:
En 1955 une étude de terrain dans une région industrielle (troncs noirs) et dans une région rurale (troncs
blancs) s'est déroulée dans les conditions suivantes:
1- on piège des papillons autochtones pour évaluer la fréquence des 2 formes naturellement.
2- un grand nombre de papillons issus d'élevages sont marqués, relâches, et recapturés quelques jours plus
tard.
3- on place le même nombre de phalènes sur des troncs d'arbres et on observe la prédation par les oiseaux
Région industrielle
Phénotype
clair
Région rurale
mélanique clair mélanique
% dans la population naturelle
11
89
100
0
% de phalènes d'élevage recapturées
25
52
12
6
% de phalènes tuées par les oiseaux
74
26
14
86
Document c: les effets de la lutte antipollution:
Cette législation mise en place dans les années 50 a permis le retour progressif des lichens donnant la
couleur claire aux troncs d'arbres.
1960
1995
Forme mélanique
0,94
0,18
Forme claire
0,06
0,82
Allèle d
0,25
0,91
Allèles D
0,75
0,09
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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19/09/14
Analyse de document, type 2a
Différentes espèces de renoncules sont fréquentes dans les prairies de nos régions. La comparaison de
différents types de prairies montre la présence d'espèces différentes.
Vous proposerez une explication à la différence constatée entre le type de renoncules d'une pelouse
et celles d'un champ voisin.
Document :
Les 2 photographies ont été prises à la même date, le champ et la pelouse sont sur le même sol et sont
exposées de la même manière. La pelouse est tondue tous les 15 jours pendant la période de croissance de
l'herbe, le champ est coupé à 2 reprises.
Renoncule de la pelouse
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
Renoncule du champ
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19/09/14
2.1.2
Évolution et hasard
Préalable, Aide à la rédaction d'une analyse de croisement :
- déterminer la dominance/récessivité ou codominance
- rechercher systématiquement les phénotypes génotypes gamètes
- utiliser des tableaux de croisements quand au moins un individu n'est pas homozygote pour le gène étudié (homozygote =
2 allèles identiques)
- utiliser toujours les mêmes conventions (voir ci-dessous)
les allèles:
Deux allèles d’un même gène symbolisés par une même lettre, la lettre choisie est la première lettre du mot désignant l’allèle récessif.
· l’allèle récessif est désigné par une minuscule sans autre signe
b = souris blanche
· L’allèle dominant est désigné par la lettre choisie en minuscule associée à un +
b+ = souris grise
Les cas de codominance sont symbolisés en associant les 1ères lettres des 2 allèles codominants
Exemple: les groupes sanguins
Les allèles a et b sont codominants, la symbolisation sera
ab
le phénotype:
Le symbole de l’allèle qui s’exprime est placé entre crochets. 2 lettres associées en cas de codominance.
ex:
[b]:
phénotype d’une souris blanche
ex:
[a+]:
phénotype d’une souris grise
ex :
[ab]
phénotype d’un individu de groupe sanguin ab
le génotype (les allèles présents dans une cellule)
Chaque chromosome est matérialisé par un trait, la lettre de l’allèle porté par ce chromosome est notée au dessus du trait.
Dans un gamète (haploïde, 1 seule version du gène) :
ex :
a
1 gène
ex :
Xa
1gène sur le chromosome X
ex:
ab
2 gènes sur le même chromosome
ex :
ab
2 gènes sur 2 chromosomes différents
Dans une cellule (diploïde 2 versions du gène)
ex:
A
1 seul gène, 1 seule paire de chromosomes : individu hétérozygote pour ce gène
ex:
AB
2 gènes sur 2 paires de chromosomes différents (indépendants), individu hétérozygote pour les 2 gènes,
a b
ex:
AB
2 gènes sur 1 paire de chromosomes différents (liés), individu hétérozygote pour les 2 gènes
a b
ex:
XA
hérédité liée au chromosome X seul
Y
l’échiquier de croisement doit comporter
les génotypes de gamètes et leurs pourcentages
les génotypes et les phénotypes des descendants ainsi que leurs pourcentages
Analyse de document REDACTION type 2a:
Le cochon d'Inde est un petit mammifère originaire des prairies d'Amérique du Sud.
Différentes lignées stables (donnant une descendance présentant toujours les mêmes
caractéristiques) ont été sélectionnées en particulier au niveau de la couleur du pelage,
lignée blanche et lignée noire.
Un groupe de ces animaux s'est échappé de son lieu d'élevage. Il est constitué de 3
animaux noirs (2 mâles et une femelle ) et d'une femelle blanche. Deux couples se
forment et ont chacun un petit (génération F1). Ces individus F1 se croisent et donnent 2
individus F2. On précise que ce caractère n'est pas porté par les chromosomes sexuels.
D'après les résultats de croisement présentés ci-dessous, quelle chance/risque y a t' il que l'allèle
blanc disparaisse de la population en F2 ?
Document 1: croisement 1
P
Mâle noir
X femelle noire
Document 2: croisement 2
P
ê
F1
100 % [N]
Mâle noir
X femelle blanche
ê
F1
100 % [N]
Utilisez autant que possible le vocabulaire de génétique qui dans vos explications (phénotype, génotype, gène, allèle,
dominant, récessif, homozygote, hétérozygote).
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19/09/14
Analyse de document REDACTION type 2a:
La mucoviscidose est la maladie héréditaire la plus fréquente (une naissance sur 2000). Elle se caractérise
notamment par une insuffisance respiratoire qui résulte de l’épaississement des sécrétions des bronches. Les
individus hétérozygotes représentent un individu sur 22 dans la population générale.
En vous appuyant sur le croisement II2 par II3, montrez le rôle du hasard dans l'évolution d'une
population d'une génération à la suivante. Des données quantitatives sont attendues.
I
1
2
3
Homme
4
femme
non atteint
II
1
III
2
3
2
1
4
3
5
4
atteint
Arbre généalogique relatif
à la transmission de la
mucoviscidose
5
Analyse de document REDACTION type 2a:
En vous appuyant sur le croisement I1 par I2, montrez le rôle du hasard dans l'évolution d'une
population d'une génération à la suivante. Des données quantitatives sont attendues.
L’épithélioma adenoïdes cysticum est une maladie héréditaire humaine qui se traduit par la présence sur
le visage de petits nodules colorés. Le reste du corps porte également des petites tumeurs de dimensions
variables.
2
1
I
II
1
III
1
3
2
2
4
3
5
6
4
7
5
8
6
7
9
8
arbre généalogique relatif à la transmission de l’épithélioma adenoides cysticum
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19/09/14
2.1.3 Évolution et concurrence
Mise en relation de documents et de connaissances rédaction type 2b:
Lors de son voyage dans les îles Galapagos (ouest de l'Amérique du sud), Darwin s'est intéressé en
particulier à différentes populations de pinsons (genre Geospiza).
Compte tenu des éléments à votre disposition, proposez une explication à la fréquence des différents
types de becs observée dans les îles de Santa cruz, Daphne et Los Hermanos.
Document 1 : Les pinsons et leur nourriture.
On trouve, dans l'archipel des Galapagos, quatorze espèces de pinsons de
Darwin, dont beaucoup différent très visiblement par la taille et la forme du bec. Ces
caractères sont liés au choix des aliments et à l'efficacité de l'alimentation.
Espèce
Taille du
bec
G magnirostris
Gros bec
2 sec
7 sec
4à6
0
Bec moyen
7 (ouverture partielle)
15 sec
1à2
2à5
Petit bec
non consommé
G fortis
G fuliginosa
Temps pour ouvrir un
Temps pour
Nombre de
Graines non
fruit de Tribulus c.
manger les graines graines mangées consommées
Document 2 : Localisation des différentes espèces.
Plus récemment, des observations ont été reprises concernant certaines espèces habitant les îles de Santa
cruz, Daphne et Los Hermanos ayant des ressources en graines sensiblement identiques (travaux de Schuter et
al).
Localisation des différentes espèces de pinsons Géospiza fortis Géopsiza fuliginosa
Santa cruz
oui
Daphne
oui
Los Hermanos
oui
oui
Document 3 : Fréquence de différents phénotypes dans les populations de pinsons des îles de Santa cruz,
Daphne et Los Hermanos.
Compte tenu des ressources en nourriture, les scientifiques ont pu calculer quelle devrait être la fréquence
des différentes tailles de becs dans les populations (courbe de « densité calculée »). Ils ont ensuite déterminé la
fréquence réelle de ces différentes tailles de bec (histogrammes de «densité observée »).
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2.2
19/09/14
Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique intraspécifique
2.2.1 La méiose , étape essentielle du brassage génétique
2.2.1.1 Rappel : évolution du matériel nucléaire lors de la mitose
Analyse de document SANS REDACTION :
L'étude de l'évolution de la quantité d'ADN et du
nombre de chromosomes par cellule a permis de mieux comprendre les mécanismes de transmission de
l'hérédité d'une cellule à ses descendantes lors d'une mitose.
QC : Vous classerez les étapes de la mitose visibles ci-dessous dans l'ordre chronologique.
Différentes étapes d'une mitose (dans le désordre) cellule de lys Haemanthus katherinae
Doc 1
Doc 2
Doc 3
Doc 4
Doc 5
Construit sur la base d’un document extrait et modifié de « biologie et physiologie cellulaire » de Berkaloff Hermann éditeur
Analyse de document REALISATION DE TABLEAU:
En vous appuyant sur vos connaissances, indiquez sous forme de tableau l'évolution du nombre de
chromosomes et du nombre de chromatides par cellule en relation avec l'évolution de la quantité d'ADN.
Quantité
d’ADN
Évolution de la quantité
d’ADN dans une cellule lors
d'une division cellulaire
conforme
q
temps
1
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2
3
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19/02/11
2.2.1.1 Mitose, chromosomes et chromatides
Phase
Rappel : information
Doc 1
Doc 2
Doc 3
Doc 4
Doc 5
Interphase
Interphase
(fin phase S)
Prophase
(début)
Prophase
Métaphase
Anaphase
Télophase
2n
2n
2n
2n
2n
4n
4n
1
1
1
1
1
1
2
Chromosomes total par cellule
4 = 2n
4 = 2n
4 = 2n
4 = 2n
4 = 2n
8 = 4n
4 = 2n
Chromatides par cellule
4 = 2n
8 = 4n
8 = 4n
8 = 4n
8 = 4n
8 = 4n
4 = 2n
Nombre de paquets de chromosomes
1
1
1
1
1
2
2
Nombre de chromosomes par paquet
4 = 2n
4 = 2n
4 = 2n
4 = 2n
4 = 2n
4 = 2n
4 = 2n
Chromatides par paquet
4 = 2n
8 = 4n
8 = 4n
8 = 4n
8 = 4n
4 = 2n
4 = 2n
État du chromosome (simple ou dupliqué)
Chromosomes total sur la photographie
Exemple
2n = 4,
n=2
Nombre de cellules
Bilan: Lors d'une mitose normale, le nombre de chromosomes/chromatides est soit de 2n soit de 4n, jamais moins.
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19/09/14
2.2.1.2 Les étapes de la méiose
Travail pratique REALISATION DE SCHEMA :
Matériel disponible:
microscope
coupes de fleurs de lys (formation de gamètes donc méiose)
Sur les lames proposées, identifiez les principales étapes de la méiose, faire vérifier.
chaque étape visible en utilisant 3 paires de chromosomes. Les classer dans l'ordre.
Schématiser
Analyse de document SANS REDACTION :
Les photographies ci-dessous correspondent à différentes étapes de la méiose. Replacer les
photographies dans l'ordre chronologique.
A
B
C
D
F
G
H
I
E
Analyse de document REALISATION DE TABLEAU:
Quantité
d’ADN
Évolution de la quantité
d’ADN dans une cellule au
cours de la formation des
spermatozoïdes
q
temps
1
2
3 4
En vous appuyant sur vos connaissances, indiquez sous forme de tableau l'évolution du nombre de
chromosomes et du nombre de chromatides par cellule en relation avec l'évolution de la quantité d'ADN.
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19/02/11
2.2.1.2 1ère division de Méiose chromosomes et chromatides
Phase
Analyse de document SANS REDACTION:
Interphase
Interphase
(fin phase S)
Prophase 1
(début)
Prophase 1
Métaphase 1
Anaphase 1
Télophase 1
1
1
1
1
1
1
2
Chromosomes, total par cellule
6 = 2n
6 = 2n
6 = 2n
6 = 2n
6 = 2n
6 = 2n
3=n
Chromatides par cellule
6 = 2n
12 = 4n
12 = 4n
12 = 4n
12 = 4n
12 = 4n
6 = 2n
Nombre de paquets de chromosomes
1
1
1
1
1
2
2
Nombre de chromosomes par paquet
6 = 2n
6 = 2n
6 = 2n
6 = 2n
6 = 2n
3=n
3=n
Chromatides par paquet
6 = 2n
12 = 4n
12 = 4n
12 = 4n
12 = 4n
6 = 2n
6 = 2n
État du chromosome (simple ou dupliqué)
Exemple
2n = 6,
n=3
Nombre de cellules
Chromosomes, total par cellule
Chromatides par cellule
Nombre de paquets de chromosomes
Nombre de chromosomes par paquet
Chromatides par paquet
Nombre de cellules
Bilan: Lors de la première division de méiose, le nombre de chromosomes est divisé par 2 entre la cellule mère et chaque cellule fille et passe de 2n à n.
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19/02/11
2.2.1.2 2ème division de Méiose chromosomes et chromatides
Phase
Analyse de document SANS REDACTION:
Prophase 2
(début)
Prophase 2
Métaphase 2
Anaphase 2
Télophase 2
1
1
1
1
2
Chromosomes, total par cellule
3=n
3=n
3=n
6 = 2n
3=n
Chromatides par cellule
6 = 2n
6 = 2n
6 = 2n
6 = 2n
3=n
Nombre de paquets de chromosomes
1
1
1
2
2
Nombre de chromosomes par paquet
3=n
3=n
3=n
3=n
3=n
Chromatides par paquet
6 = 2n
6 = 2n
6 = 2n
3=n
3=n
État du chromosome (simple ou dupliqué)
Exemple
2n = 6,
n=3
Nombre de cellules
Chromosomes, total par cellule
Chromatides par cellule
Nombre de paquets de chromosomes
Nombre de chromosomes par paquet
Chromatides par paquet
Nombre de cellules
Bilan: Lors de la deuxième division de la méiose, le nombre de chromosomes par cellule reste identique (n).
Finalement la méiose est une double division d'une cellule diploïde conduisant à la production de 4 cellules haploïdes.
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2.2.2
19/09/14
Brassage par création de nouveaux chromosomes en prophase de 1ère division de méiose
2.2.2.1 brassage intrachromosomique chez la drosophile
Analyse de document SANS REDACTION:
Des drosophiles homozygotes pour les gènes étudiés (souches pures) ont été croisées (parents P). Leur
descendance (individus F1) est uniforme et identique au parent de type sauvage.
caractères/gènes étudiés è
sauvage
mutant
1- type d’ailes
longues
vestigiales (courtes)
symbole
vg+
vg
2- couleur des yeux symbole
rouge
pr+
pourpre
pr
Utilisez les symboles du tableau pour réaliser cet exercice. Faire corriger chaque réponse avant de passer à la question suivante
on croise les individus obtenus en F1 par
un homozygote récessif, les résultats obtenus
sont les suivants :
43,5% [Vg+ pr+]
43,5% [ Vg pr]
6,5% [Vg+ pr]
6,5%[ Vg pr+]
Analysez les 2 croisements décrits et proposez une explication aux phénotypes observés. Appeler
après l'analyse du premier croisement pour faire vérifier votre démarche.
2.2.2.2 Brassages chromosomique, analyse pratique
Travail pratique REALISATION DE TABLEAU:
Matériel disponible:
lame avec drosophiles issues d'un croisement test (hétérozygote par homozygote récessif)
Des drosophiles homozygotes à ailes vestigiales et corps noir ont été croisées avec des drosophiles
homozygotes à aile longues et corps jaune (individu « sauvage »). Ce croisement a donné une génération F1
avec 100% de drosophiles à ailes longues et corps jaune. Un croisement test a été réalisé sur les individus F1.
Le résultat de ce croisement test se trouve sur les plaques qui vous sont proposées.
gène contrôlant la longueur des ailes
gène contrôlant la couleur du corps
F1 de phénotype [Vg+, b+]
allèle Vg+ = ailes longues
allèle b+ = corps jaunatre
allèle Vg = ailes courtes (vestigiales)
allèle b = corps noir
L'objectif du TP est de déterminer la localisation des 2 gènes l'un par rapport à l'autre (même chromosome
ou chromosomes différents).
Vous réaliserez une analyse statistique simple du résultat de ce croisement (calcul de fréquence de
chaque phénotype). Les résultats sont attendus en pourcentage sous forme de tableau en utilisant les codes
imposés.
Codage des résultats :
Code
1
2
3
4
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Phenotypes
[Vg+,b+]
[Vg+,b]
[Vg,b+]
[Vg,b]
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2.2.3
19/09/14
Brassage par répartition aléatoire des chromosomes homologues en anaphase
2.2.3.1 Raisonnement théorique
Analyse de document REALISATION DE SCHEMA:
Les chromosomes d'une même paire venant de 2 individus différents, on peut admettre qu'ils sont
généralement différents. Nous admettrons ce fait dans la suite du raisonnement et le marqueront par des
couleurs.
Lors de la méiose, les chromosomes d'une même paire se répartissent au hasard dans les cellules filles.
Cette répartition au hasard conduit à la formation de gamètes contenant des assemblages de chromosomes
différents, ces gamètes sont donc génétiquement différents (voir activité sur les cochons dinde ou l'arbre
généalogique).
Exemple :
2 chromosomes
1 paire de chromosomes
2 gamètes différents possibles
En utilisant le symbolisme utilisé dans le schéma ci-dessus, schématisez toutes les cellules haploïdes
pouvant être produites à partir d'une cellule à:
4 chromosomes (2 paires)
faire vérifier avant de poursuivre
6 chromosomes (3 paires)
faire vérifier avant de poursuivre
pour les rapides
8 chromosomes (4 paires)
faire vérifier avant de poursuivre
Analyse de document REALISATION DE TABLEAU:
Présentez le résultat sous forme de tableau puis en déduire une formule pour calculer le nombre de
gamètes différents pouvant être produits à partir d'une cellule diploïde à 2n chromosomes.
Enfin calculer le nombre de gamètes différents produits par un être humain (46 chromosomes) par ce
mécanisme.
2.2.3.2 Du raisonnement théorique à un premier niveau du réel
Prenons le cas à 1 paire de chromosomes :
plaçons 2 gènes distincts sur cette paire.
Combien de gamètes différents seront produits ?
Notion de gènes liés
Prenons le cas à 2 paires de chromosomes :
plaçons 2 gènes distincts, 1 sur chacune des paires.
Combien de gamètes différents seront produits ?
Notion de gènes indépendants
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2.2.3.3 Brassage interchromosomique chez la drosophile
Mise en relation de documents et de connaissances rédaction type 2b:
Les biologistes souhaitent savoir si 2 gènes de la drosophile sont localisés sur le même chromosome (liés)
ou sur des chromosomes différents (indépendants).
En vous appuyant sur les documents proposés, donnez une réponse argumentée à cette question.
Symboles à utiliser:
caractères/gènes étudiés è
sauvage
mutant
1- type d’ailes
longues
vestigiales (courtes)
symbole
vg+
vg
2- couleur du corps
gris
ébène
symbole
eb+
eb
Document 1: Photographie de chromosomes d'une drosophile femelle et d'une drosophile mâle
Document 2: Croisement de drosophiles homozygotes des 2 souches
Des drosophiles homozygotes pour les gènes étudiés
(souches pures) ont été croisées (parents P). Leur descendance
(individus F1) est uniforme et identique au parent de type
sauvage.
Document 3: Croisement de drosophiles de F1 par des doubles homozygotes récessifs
Ce croisement donne une deuxième génération (F2) avec les résultats suivants
25% [Vg+ eb+]
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[25% Vg eb] [25% Vg+ eb]
[25% Vg eb+]
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19/09/14
2.2.4
Des anomalies de la méiose et leurs conséquences
2.2.4.1 Anomalies de nombre
Analyse de document REALISATION DE SCHEMA:
Certains caryotypes présentent trop ou trop peu de chromosomes par rapport au nombre attendu compte
tenu du nombre de chromosomes de l'espèce. Cette différence peut être due à une anomalie de déroulement de
la méiose.
Réaliser un schéma des étapes d'une méiose anormale suivie d'une fécondation normale pouvant
aboutir à un des caryotypes présentés ci-dessous.
Document 1: Caryotypes anormaux (à gauche trisomie 21, à droite syndrome de Turner)
Document 2: déroulement normal de la formation d'une cellule œuf (une paire de chromosomes représentée)
Cellule germinale
de testicule
Cellule germinale
d’ovaire
DM1
DM1
DM2
DM2
fécondation
1ère mitose de la cellule oeuf
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2.2.4.2 anomalies de la structure d'un chromosome : Les familles multigéniques anagène/phylogène
Analyse de document REALISATION DE SCHEMA (arbre):
Les gènes d'une famille multigénique sont issus d'un gène ancestral par duplication puis mutation. Ainsi
les gènes codant pour plusieurs globines du sang intervenant dans le transport du dioxygène sont issus d'un
même gène ancestral. Dans cet exemple, on constate une conservation de la fonction initiale de la protéine
après duplication et mutations.
A partir des données extraites du logiciel, construire l'arbre illustrant l'histoire des molécules
myoglobine, beta, delta gammaA, gammaG et epsilon.
Matériel disponible:
ordinateur
avec logiciel phylogène
fichier comportant les séquences de différentes globines (protéines du sang)
globines.pir
Ouvrir la collection des primates
Ouvrir le tableau de séquences globines.pir
Attention, dans la fenêtre d'ouverture de fichier, le logiciel n'affiche spontanément que les fichiers ALN.
Dans la zone de choix « types de fichiers », il faut sélectionner *.pir pour voir le fichier sur les globines.
Utiliser les fonctions indiquées ci-dessous pour :
déterminer le nombre de différences entre les différentes molécules
(sélectionner les molécules qui vous intéressent puis fonction aligner)
afficher le nombre de différences (fonction matrice des distances) :
Construire l'arbre sur votre feuille pour les molécules qui vous intéressent
faire vérifier par l'enseignant
vérifier avec la fonction arbre du logiciel
Analyse de document REALISATION DE TABLEAU:
Les gènes d'une famille multigénique sont issus d'un gène ancestral par duplication puis mutation. Ainsi
les gènes codant pour plusieurs hormones hypophysaires (voir chapitre reproduction) sont issus d'un même
gène ancestral.Dans cet exemple, on constate une modification de la fonction initiale de la protéine.
Matériel disponible:
ordinateur
avec logiciel anagène
fichier des séquences de plusieurs hormones hypophysaires
1- (10 points)
Dans les thèmes d'étude, vous ouvrirez les gènes des hormones LH, FSH, TSH et HCG. Vous réaliserez
leur comparaison de manière à argumenter le fait qu'il s'agit d'une famille multigénique et à montrer des
mutations ayant permis leur différenciation. L'hormone HCG sera utilisée comme référence.
Faire vérifier
2- (5 points)
Vous présenterez vos résultats sous forme de tableau.
3- (5 points)
Résumez les principaux éléments permettant de dire qu'il s'agit d'une famille multigénique.
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2.2.4.3 Anomalies de structure des chromosomes
La technique de Multicolore-FISH (M-FISH) utilise des sondes complexes d’ADN générées par PCR et
marquées avec de la fluorescence (“sondes painting”). Ces sondes ont une affinité élevée avec les chromosomes
complets et sont les plus appropriées pour diagnostiquer des réarrangements chromosomiques par exemple:
Répétition d'un morceau de chromosome
= duplication
Déplacement d'un morceau de chromosome
= translocation
Perte d'un morceau de chromosome
= délétion
Elles sont également utilisées pour l’établissement de la carte génétique de points de rupture observés
dans de nombreux types de tumeurs.
Ce type de sonde est conçu pour différencier chacun des chromosomes individuellement, ou détecter
simultanément les 46 chromosomes humains complets.
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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ACTIVITES ELEVES TS
2.3
19/09/14
Diversification génétique et diversification des êtres vivants
Des mécanismes de diversification des êtres vivants
Matériel disponible:
poste 1 (15 min)
poste 2 (15 min)
poste 3 (30 min)
poste 4 (15 min)
poste 5 (15 min)
2 postes
2 postes
2 postes
2 postes
31 photocopies
ordinateur avec logiciel anagène et séquences hox
ordinateur avec logiciel anagène et séquences syncitines
ordinateur avec logiciel audacity et chants d'oiseaux
microscope avec coupe de lichen + lichen
document sur la spartine
Après une étude rapide du matériel proposé, vous compléterez le schéma proposé ci-dessous afin de
caractériser 5 mécanismes participant à la création de nouvelles espèces. Chaque cadre rectangulaire doit
comporter moins de 5 mots caractérisant un mécanisme, chaque cadre ovale doit indiquer l'exemple
illustrant ce mécanisme.
Sur le plan pratique, je vous laisse organiser la rotation mais, privilégiez les postes avec matériel. Réaliser
le poste sur document quand vous êtes (éventuellement) bloqués au niveau matériel ou à la fin de la séance.
Schéma à compléter
Avec modification du génome
Diversification
Sans modification du génome
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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19/09/14
Diversification des êtres vivants : L’apparition d’une nouvelle espèce, Spartina anglica
D'après les documents mis à disposition, quelle pourrait être l'origine de la nouvelle espèce Spartina
anglica ?
Les spartines sont des plantes de la famille des poacées (nouveau nom des graminées), se développant le
plus souvent sur les vasières salées du littoral.
Document 1 : Les espèces de spartines.
Jusqu’à la fin du XIXe siècle, une seule espèce de Spartine, Spartina maritima,
peuplait les vasières des côtes de la baie de Southampton, au sud de l’Angleterre.
L’introduction par l’homme d’une autres espèce de Spartine (Spartina alterniflora, en
provenance d’Amérique) fut rapidement suivie par l’apparition, vers 1870, d’une
nouvelle espèce hybride Spartina x townsendii, qui se reproduisait uniquement de
façon asexuée (les nouveaux individus se formaient à partir des tiges souterraines
rampantes d’une plante mère).
Vers 1880, on vit émerger une nouvelle espèce appelée Spartina anglica, issue de
S.x townsenddi, et qui, cette fois, se reproduisait de façon sexuée, par l’intermédiaire
de graines. Spartina anglica s’est rapidement propagée sur les côtes européennes et
elle est aujourd’hui introduite sur plusieurs continents.
Spartina anglica
Document 2 : Spartina anglica.
Espèce
Nombre de chromosomes
Chromosomes par gamète
Spartina maritima Spartina alterniflora Spartina x townsendii Spartina anglica
60
30
62
31
61
Pas de reproduction sexuée
122
61
Document 3 : Un mécanisme possible de formation de spartina anglica.
Chez les végétaux, le pollen d’une espèce est fréquemment déposé sur le pistil d’une fleur d’une autre
espèce. Un tel croisement (appelé hybridation) conduit occasionnellement à l’apparition de plantes hybrides
qui, le plus souvent, sont stériles et se maintiennent par reproduction asexuée, en effet, la méiose est
généralement impossible car certains chromosomes se retrouvent sans chromosome homologue.
Parfois, cependant, chez quelques individus hybrides, un doublement de nombre de chromosomes se
produit au cours d’une mitose où il y a un comportement normal des chromosomes mais où il n’y a pas de
division du cytoplasme. Cette mitose anormale peut se dérouler dès le développement de la cellule œuf ou plus
tardivement dans les organes qui contribueront à la formation des fleurs. Les chromosomes se retrouvent ainsi
en double exemplaire (au minimum) dans la cellule ce qui implique une méiose toujours possible (chaque
chromosome a un chromosome homologue).
Chez un tel hybride, la méiose se déroule normalement et conduit à des gamètes viables.
Schématisation de la formation d'une nouvelle espèce par hybridation / polyploïdisation
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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19/09/14
Diversification du vivant : Mise en place des membres chez les Vertébrés
D'après les éléments à votre disposition concernant le développement du poisson zèbre, vertébré sans
patte, et celui de la souris, vertébré avec pattes, quelle pourrait être l'origine des vertébrés à pattes au
cours de l'évolution.
Document 1 : exemples de squelettes de vertébrés
squelette d'une souris
squelette d’un poisson
(groupe des Tétrapodes, vertébrés munis de 4 membres)
Document 2 : TP séquences de gènes impliqués dans le développement des vertébrés (utiliser anagène)
Les gènes Hox, présents chez tous les animaux à symétrie bilatérale sont des gènes de développement. Ils
contrôlent la mise en place des organes suivant l’axe antéro-postérieur de l’animal. Parmi eux, le gène Hox
D13.
Matériel disponible:
Logiciel anagène + fiche technique
Séquence du gène Hox D13 de la souris (Mus musculus)
Fichier HoxD13 MusMusculusADN.edi à l'emplacement indiqué
Séquence du gène Hox D13 du poisson zèbre (Danio rerio)
Fichier HoxD13 DanioRerioADN.edi à l'emplacement indiqué
Document 3 : Expression du gène Hox D13 gène lors de la formation des membres postérieurs chez
l’embryon du poisson-zèbre et celui de la Souris.
Lors du développement embryonnaire des deux animaux, la formation des membres débute par
l’apparition d’un bourgeon (phase 1), qui s’allongera pour devenir un pli (phase 2).
Dans une première phase, pour le membre comme pour la nageoire, l’expression des gènes Hoxd9 et 10
conduit à la formation d'un os (humérus du membre antérieur des tétrapodes). Dans une deuxième phase,
l’expression des gènes Hoxd11 et 12 conduit à la formation de 2 os (radius cubitus du membre antérieur des
tétrapodes). Enfin chez les tétrapodes, l'expression de longue durée du gène Hoxd13 (2 jours contre 4 heures
chez le poisson zèbre) conduit au développement de la main.
Une durée insuffisante d'expression du gène Hoxd13 conduit à la disparition de certaines parties de la
main (phalanges), une absence d'expression de ce gène (individu double mutant) conduit à une absence de
formation de la main.
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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19/09/14
Diversification des êtres vivants :Les modalités d'acquisition du chant chez les oiseaux
Documents fournis par V Palomares Lycée de Tournon.
D'après les éléments à votre disposition concernant le chant du pinson des arbres, quelle pourrait
être l'origine des différences de chants observées selon les populations de pinsons ?
Document 1. L’élaboration d’un chant
L’unité de base est la note, l’unité suivante est la syllabe, composée de plusieurs notes. Deux ou plusieurs syllabes
regroupées forment une phrase. La syntaxe d’un chant correspond à la durée et à l’ordre des notes, syllabes ou phrases.
Phrase
Note
Syllabe
Suite à l’éclosion, on constate une évolution du chant en trois étapes :
-
Emission des premiers chants, ou subsongs,
série de sons désordonnés et doux, analogue au
babillage des bébés humains .
-
Emission d’un chant ressemblant au chant des
adultes, ou plastic song.
-
Etape de cristallisation avec expression des
variations normales de volume, de durée et de
syntaxe. Ce chant sera alors conservé toute la
vie, même si l’oiseau se déplace, sans
possibilité de modifier le répertoire de chants
de l’individu.
Babil doux (faible hauteur de son) et continu subsongs
Babil continu et chant proche de celui des parents
Caractéristique de l'espèce
Document 2. TP : Différents chants de pinsons des arbres selon les régions.
Matériel disponible:
Ordinateur dont logiciel Audacity
+ une banque de chants d'oiseaux
B1 : chant d’un pinson des arbres en Allemagne (Augsburg) – XC100541
B2 : chant d’un pinson des arbres en Allemagne (Feldbeg, Forêt Noire) – XC57273
B10 : chant d’un 1er pinson des arbres en Espagne (Catalogne) – XC76890
B14 : chant d’un pinson des arbres en France (Moirans - Isère) – XC89960
Fiche technique Audacity (voir ci-dessous + dossier SVT sur le bureau)
Document 3. Type de chant de jeune pinson des arbres selon ses conditions d'élevage
Le pinson des arbres est une espèce exclusivement forestière, cherchant prioritairement à nicher dans la forêt où il
est né. Dans les grands massifs forestiers, les populations sont stables et constituent des foyers d’émigration, l’excédent
de population se déplaçant ailleurs à l’issu de la période de reproduction. Dans les bosquets isolés, la population n’est pas
durable et correspond à des individus immigrés, pouvant changer d’origine chaque année.
Le territoire d’étude choisi (Midi-Pyrénées) a été marqué par une importante déforestation au cours des derniers
siècles au profit de terres agricoles ; malgré la présence de quelques forêts de grande superficie, la couverture forestière se
retrouve ainsi très fragmentée.
Résultats de l’étude :
- chaque grande forêt héberge un dialecte particulier, restant identique d’année en année.
- lorsqu’un bosquet est voisin d’un grand massif forestier, le chanteur en a le même dialecte.
- lorsqu’un bosquet est équidistant de plusieurs massifs forestiers, cela devient aléatoire et d’une année sur
l’autre le dialecte peut changer.
-
Exploitation des fichiers mp3 sur Audacity
pour ouvrir plusieurs fichiers mp3 : cliquer sur Fichier  importer  Audio (ou Ctrl+Shift+I) : choisir le fichier mp3 (rechercher les fichiers au niveau de
leur emplacement sur l’ordinateur)
NB : dans le cas où le fichier est ouvert par  Ouvrir, une nouvelle fenêtre s’ouvre à chaque ouverture de fichier, ce qui rend difficile leur comparaison…
pour comparer des sons issus de différents fichiers mp3, ouvrir différents fichiers puis passer de stéréo à mono (2 e étape = en haut à droite sélectionner 1
canal d'entrée) pour l’ensemble des fichiers.
Pour ne lire qu’un seul fichier parmi les divers fichiers visibles à l’écran, cliquer sur « solo » dans l’encart à gauche de l’oscillogramme ; dans le cas
contraire toutes les pistes non muettes (en bleu sur le logiciel) sont lues en même temps ! …
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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19/09/14
Diversification des êtres vivants : les Lichens
Préparer une lame de manière à mettre en évidence que le lichen est un être
vivant issu de la symbiose entre une algue et un champignon. Faire vérifier.
Document 1 : TP Structure d'un lichen
Les lichens sont constitués de 2 types de cellules :
- des cellules allongées et disposées en files nommées hyphes. Ce type de
cellule se rencontre habituellement chez les champignons.
- des cellules arrondies, isolées et chlorophylliennes. Ce type de cellule se rencontre habituellement
chez les algues.
Matériel disponible:
Microscope
2 par poste
pinces fines
1 par poste
scalpel ou équivalent
1 par poste
préparations de lichens en coupe verticale
lichens frais
lames lamelles
chiffons
1 par poste
1 par poste
1 par poste
1 par poste
Coupe de thalle de lichen au microscope et schématisation d'une coupe du thalle
Document 2 : Particularités des deux types de cellules.
1- 2a. Les hyphes
1- Elles représentent 90% de la masse du lichen.
2- Elles sont dépourvues de chlorophylle, ne peuvent pas réaliser la photosynthèse.
3- En conséquence, elles sont hétérotrophes (ne peuvent fabriquer leurs molécules organiques qu’à partir de
molécules organiques déjà fabriquées).
4- Elles produisent des molécules organiques importantes pour le lichen à partir des molécules organiques
issues de la photosynthèse réalisée par les cellules chlorophylliennes:
- mannitol et arabitol qui sont deux glucides permettant de limiter la dessiccation du lichen.
- acides lichéniques qui protègent les cellules chlorophylliennes d’un excès de lumière.
5- Elles sont en relation directe avec l'atmosphère et le substrat où elles captent l'eau et les sels minéraux
nécessaires à la photosynthèse réalisée par le cellules chlorophylliennes.
2- 2b- les cellules chlorophylliennes
1- Elles représentent 10 % du lichen
2- Elles possèdent des chloroplastes contenant la chlorophylle et peuvent ainsi réaliser la photosynthèse .
3- En conséquence, elles sont autotrophes : elles élaborent des molécules organiques à partir de matière
minérale uniquement (CO2 eau et sels minéraux fournis par les hyphes) et grâce à l’énergie lumineuse,
4- Elles produisent les molécules organiques nécessaires au champignon.
Document 3 : Les nouvelles propriétés liées à l'association des 2 types de cellules.
L'association lichénique apporte des propriétés que l'on ne trouve pas chez l'un ou l'autre des 2 types de cellules :
- la reviviscence : la capacité de passer rapidement, réversiblement et à répétition de l'état sec à l'état hydraté ;
- le pouvoir lithogène : qui leur permet de s'installer en pionnier sur des substrats difficiles ;
- la résistance aux températures extrêmes : l'assimilation peut encore être active à - 40 °C ;
- l'originalité des voies métaboliques avec l'élaboration de substances spécifiques, les métabolites secondaires encore
appelées acides lichéniques protégeant les cellules chlorophylliennes de l’excès de lumière et des glucides permettant
de résister à la sécheresse.
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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19/09/14
Diversification du vivant : Mise en place du placenta chez les mammifères.
D'après la structure et la fonction de la syncitine 1, quelle pourrait être l'origine du gène contrôlant
la synthèse de cette protéine ?
Document 1 : TP Structure de la syncitine
Matériel disponible:
Ordinateur dont logiciel anagène avec fiche technique d'anagène
Séquence protéique de la syncytine 1 :
Lecteur L\SVT\Anagène\Sauve\Placenta\Syncytine1.edi.
Document 2 : La mise en place du placenta.
Comme leur nom l’indique, les placentaires ont en
commun d’avoir un placenta. Cette innovation évolutive permet
le développement embryonnaire au sein même de l’organisme
maternel
Dans l’espèce humaine et chez les grands primates,
l’embryon juste avant sa nidation dans la paroi utérine est
constitué par un massif cellulaire, à partir duquel se formera
l’organisme, et d’une couche cellulaire externe, le trophoblaste.
L’embryon s’implante dans la paroi utérine grâce à son
trophoblaste qui prolifère. Surtout, les membranes des cellules
du trophoblaste fusionnent, ce qui en fait une couche
multinucléée, le syncytiotrophoblaste, à l’origine du placenta par
la suite. Dans ce trophoblaste, les chercheurs ont identifié deux
protéines, les syncytines 1 et 2, impliquées dans la fusion
cellulaire conduisant au syncytiotrophoblaste.
Document 3 : Rétrovirus et cycle viral
Certains virus, parasites intracellulaires obligatoires de très petite taille doivent pénétrer dans une cellule
hôte . Ils disposent pour cela de protéines fusiogènes (permettant la fusion de la membrane de la particule virale
avec celle de la cellule hôte).
 Exemple 1 : Le rétrovirus GALV
Ce virus parasite les lymphocytes des Gibbons et peut entraîner des leucémies. La structure de ce virus est
typique de celle des rétrovirus telle qu’elle est schématisée par la figure suivante.
Cette structure comporte en particulier des des protéines d'enveloppe fusiogènes codées par un gène
nommé env.
 Exemple 2 : Le rétrovirus KoRV
C’est un rétrovirus appartenant à la même famille que GALV. Il parasite le Koala mais il est faiblement
infectieux (il se reproduit peu) et peu pathogène. Son cycle peut donc être celui d'un rétrovirus classique. Mais
chez beaucoup de Koalas, le virus KoRV se trouve dans toutes les cellules du Koala parasité et notamment dans
les cellules germinales.
Document 4 : TP Structure la protéine d'enveloppe du virus MSRV (qui infecte les grands primates)
Matériel disponible:
Ordinateur dont logiciel anagène avec fiche technique d'anagène
Séquence protéique de la protéine de l’enveloppe du rétrovirus MSRV et de la syncytine humaine
Fichier Syncytine1-VirusMSRV.edi à l'emplacement indiqué
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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19/09/14
2.3.1 Diversification des êtres vivants avec modification du génome
2.3.1.1 Mise en évidence du complexe (ensemble de gènes) homeobox (hox) chez la drosophile
Analyse de document historique INFORMATION:
Exemples de phénotypes de la drosophile
Drosophile normale
Arthropode, Insecte, Diptère. Une tête avec une paire d'antenne, un thorax
composé de 3 segments portant 3 paires de pattes, une paire de balanciers sur le second
segment et une paire d'ailes sur le troisième et enfin un abdomen avec 8 segments.
Mutation antennapedia
Mutation qui fait apparaître une paire de pattes au niveau des antennes. Cette
mutation fut observée pour la première fois en 1948. Cette mutation provoque l'expression
du gène antennapedia au niveau de la tête ce qui provoque l'apparition de pattes à la place
des antennes.
Mutation ultrabithorax
On observe sur cette mouche 2 paires d'ailes, les balanciers ayant été transformés
en ailes. L’inactivation du gène ultrabithorax ne permet pas le développement des
balanciers, des ailes se développent à la place.
Modifié de INRP
Ces mutations provoquant le remplacement d'un organe par un autre se trouvant
normalement ailleurs dans l'anatomie de l'animal ont été qualifiées de mutations homéotiques. Le terme
"homeosis" a été utilisé pour la première fois par le naturaliste William Bateson en 1894 pour désigner le
phénomène de transformation d'un organe en un autre. L'existence de mutations homéotiques révèle qu'il existe
des gènes sélectionnant le destin des cellules lors du développement (gènes de développement).
Lieux d'expression des
gènes du complexe Hox
(couleurs) et intensité de
l'expression (intensité de
la couleur) chez la
drosophile
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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19/09/14
2.3.1.2 Le rôle du complexe de gènes Hox chez les vertébrés
Mise en relation de document avec rédaction de texte type 2b
D'après les données fournies, proposez un rôle pour les gènes hoxc6 au cours du développement des
vertébrés. En conclusion, proposez un moyen de tester votre hypothèse sur une abeille.
Document 1: Squelettes de vertébrés
Poule (chick)
Souris (mouse)
Python
Document 2: Activité de gènes du complexe Hox dans différentes espèces de vertébrés
Les traits verticaux marquent le début de l'activité du gène indiqué après le trait
Document 3: Comparaison de la composition des protéines codées par le gène Hox6 chez différents animaux
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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19/09/14
2.3.1.3 Le rôle du complexe de gènes Hox chez le vertébrés, gènes d'identité segmentaire
Sur la base des documents proposés, argumentez l'idée que c'est la combinaison de l'activité des
gènes du complexe hox qui confère son identité à un segment.
Document 1: gènes Hox activés en fonction de la position des cellules dans l'organisme
Gènes du complexe Hox activés
en fonction de la position des
cellules dans l'organisme
(souris)
Document 2: Observation de mutants pour le gène Hox11 au niveau des vertèbres lombaires
En rouge nombre de vertèbres lombaires
Phénotype au niveau des
vertèbres de 3 types de souris
Souris sauvage (a)
Mutant b
Mutant c
Génotype pour Hoxa11 Hoxa11+/Hoxa11+ Hoxa11+/Hoxa11- Hoxa11-/Hoxa11Génotype pour Hoxd11 Hoxd11+/Hoxd11+ Hoxd11-/Hoxd11- Hoxd11-/Hoxd11Somite (segment) 30
Vertèbre lombaire Vertèbre lombaire Vertèbre lombaire
Somite 31
Vertèbre sacrée
Somite 32
Vertèbre sacrée
Vertèbre sacrée
Vertèbre lombaire
Somite 33
Vertèbre sacrée
Vertèbre sacrée
Vertèbre sacrée
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Vertèbre lombaire Vertèbre lombaire
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2.3.2
19/09/14
Mécanismes de diversification du vivant sans modification du génome
Matériel disponible:
lichens
pinces fines
scalpel ou équivalent
lames lamelles
chiffons
1 par groupe
1 par groupe
1 par groupe
Préparer une lame de manière à mettre en évidence que le lichen est un être vivant issu de la
symbiose entre une algue et un champignon. Faire vérifier.
2.3.3
Diversification et spéciation
Le goéland argenté (Larus argentatus) et le goéland brun (Larus fuscus) sont 2 espèces d'oiseaux
présentes en France. En Europe, les deux espèces sont distinctes. Elles ne se reproduisent pas entre elles et
sont tout à fait différentes d'aspect et de comportement.
Cependant, lorsqu'on se déplace vers l'est à travers la Russie et la Sibérie, on ne trouve pas de goélands
argentés, mais le goéland brun s'éloigne de plus en plus du type européen et se rapproche graduellement,
lorsqu'on arrive au détroit de Behring, du goéland argenté.
De la même façon, si l'on voyage vers l'ouest à travers l'Atlantique, on ne rencontre pas de goélands
bruns, mais on constate que le goéland argenté que l'on ne trouve que dans les régions septentrionales de
l'Amérique du Nord, en vient progressivement à ressembler au goéland brun.
En Sibérie orientale, il existe une forme de goéland quasi intermédiaire entre le goéland brun et le
goéland argenté. Les différentes races se croisent toutes entre races adjacentes sauf aux deux extrémités de la
boucle, où les deux formes sont des espèces distinctes sans croisement. On peut retracer pas à pas la formation
des deux espèces en suivant les sous-espèces se rapprochant l'une de l'autre par gradation tout autour de
l'hémisphère nord.
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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19/09/14
2.4 Un regard sur l'évolution de l'Homme
2.4.1 L'homme au sein des primates
L'homme appartient au groupe des primates. Parmi ces primates quelles sont les espèces les plus proches
d'Homo sapiens ?
Pour déterminer la plus ou moins grande proximité entre les espèces, il est possible de s'appuyer en
particulier sur des données anatomiques ou moléculaires.
À l'aide du logiciel phylogène, et en vous appuyant sur les caractères anatomiques mis à votre
disposition, vous réaliserez un arbre phylogénétique des primates suivants : chimpanzé gibbon gorille homme
saki et tarsier. Ajouter le toupaïe qui sera utilisé comme espèce extérieure au groupe (espèce extragroupe)
vous indiquant donc les états ancestraux des caractères étudiés.
L'arbre doit comporter les états dérivés (nouveaux) caractérisant chaque branche.
Les étapes du travail :
Construire une matrice (un tableau) de comparaison
Polariser la matrice (déterminer les états ancestraux et les états dérivés et les colorer)
Classer les espèces
Recopier le classement emboité et l'arbre obtenus
Afin de préciser la proximité entre l'homme, le chimpanzé, le gibbon et le gorille vous comparerez les
séquence du gène codant pour la NAD à l'aide du logiciel anagène en utilisant l'homme comme espèce de
référence. Sur votre feuille, reconstruire l'arbre obtenu avec Phylogène à partir des données obtenues
avec anagène. L'arbre doit comporter les données chiffrées justifiant la position des espèces adoptée.
Liste du matériel disponible:
Un ordinateur avec le logiciel phylogène
Collection des primates
Une fiche d'aide (ou aide en ligne)
Aide technique:
Aide en ligne sur http://acces.ens-lyon.fr/evolution/logiciels/phylogene/documentation-2011-2012/index.html
Accès aux données:
une collection doit être ouverte pour accéder aux données (liste des collections en bas de le première page)
Réaliser une matrice:
- cliquer sur construire
- sélectionner les animaux en cliquant sur l'image en bas de l'écran (pour enlever du tableau cliquer à nouveau )
- sélectionner les caractères en cliquant sur leur nom en bas à gauche (pour enlever du tableau cliquer à nouveau)
- remplir le tableau en cliquant sur chaque case et en utilisant l'information en bas et à droite
- vérifier le tableau et le rectifier si nécessaire (obligatoire pour pouvoir polariser)
Polariser :
- définir l'extragroupe (espèce extérieure au groupe étudié)
- colorer les états ancestraux (existant à l'extérieur du groupe) en cliquant sur le bouton correspondant
- colorer les états dérivés (apparus dans le groupe) en cliquant sur les cases restantes
- vérifier la polarisation
Classer les espèces
Cliquer sur classer,
Cliquer sur l'icone au niveau de la fenêtre de gauche
cliquer sur les caractères souhaités
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19/09/14
2.4.2
Le chimpanzé, parent proche de l'Homme.
Comparer les génotypes de chimpanzé et humain.
Comparaison des caryotypes de l'homme et du chimpanzé:
• 13 paires de chromosomes sont identiques morphologiquement chez l'homme et le chimpanzé
• le caryotype humain se distingue de celui du Chimpanzé par le nombre de chromosomes (2n = 46 chez
l'Homme - 2n = 48 chez le Chimpanzé). Si l'on observe les caractéristiques des chromosomes, on peut
faire l'hypothèse d'une fusion de deux chromosomes distincts chez le chimpanzé pour constituer le
chromosome 2 humain
• la comparaison des chromosomes de certaines paires permet de mettre en évidence différentes modalités
d'évolution génétique: inversion d'un fragment de chromosome dans la région voisine du centromère
(chromosomes 4, 5, 12, 17, 18); délétion d'un fragment chromosomique (chromosomes 1, 13);
remaniements plus importants (chromosomes 9)
A l'aide du logiciel lignée humaine, comparez l'anatomie de l'homme et du chimpanzé. Faire un tableau
récapitulatif des différences.
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19/09/14
2.4.2.1 Comparaison entre êtres vivants actuels: comparaison Pan troglodytes (chimpanzé) Homo
sapiens (être humain)
État dérivés propres aux Hominines (lignée humaine)
D'après classification phylogénétique du vivant Le guyader, belin éditions
Capacité crânienne ~
1500 cm3
Glissement du trou
occipital sous la
calotte cranienne
Bassin élargi et court
Prémaxillaire à
redressement vertical
Arcade dentaire
parabolique
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19/02/11
2.4.2.2 L’ évolution humaine, les critères d’appartenance à la lignée humaine liés à la station bipède.
Livre Bordas page 40-41 Hatier page 46-48
Singes anthropoides
caractéristique
le centre de gravité
être humain
conséquences
caractéristique
muscles
fessiers
servant
uniquement pour la locomotion
- muscles fessiers peu développés
- bassin haut et long
- main nécessaire au maintien de
l’équilibre (support pour le
déplacement)
conséquences
- muscles fessiers pour la
locomotion et le maintien de la
position verticale
- muscles fessiers très développés
- bassin large et évasé
- libération de la main
le trou occipital
sa position
- besoin de muscles puissants pour
tenir la tête
- importante zone d’insertion des
muscles à l’arrière de la tête
- muscles peu puissants pour tenir la
tête
- zone d’insertion musculaire peu
importante
la colonne vertébrale
sa courbure
X
X
les membres
postérieurs
dont pied
antérieurs
dont main
courts
fémurs en position verticale
fonction locomotrice et préhensile
stature bipède avec brachiation
(déplacement avec l’aide des bras)
à fonction locomotrice
fonction locomotrice et préhension
pouce opposable
pas de voute plantaire
longs
fémurs en position oblique
fonction locomotrice
stature bipède plantigrade
+ longs que les jambes (appui)
longue
spécialisée dans la préhension
pouce non opposable
voute plantaire et talon
courte
pouce très opposable
Sujet 2.1:
D'après les 3 premières lignes de ce tableau, comment peut on justifier que les singes anthropoïdes ne soient pas inclus dans la lignée humaine 5TEXTE
COURT°?.
ACTIVITES ELEVES TS
2.4.3
19/09/14
Le crâne humain, un exemple d'attribut évoluant au cours du temps
Vous allez, au cours de cette séance :
- élaborer un protocole de mesure d’angle facial pour évaluer le prognathisme
- effectuer une mesure d’angle facial. Cette mesure d’angle facial est utilisée par les
paléontologues pour identifier un crâne.
L’angle facial : un critère utilisé pour distinguer les espèces de la lignée humaine:
Pour les espèces du genre Homo, la face est verticale alors que chez les homininés plus anciens cette
face est inclinée et la mâchoire est très avancée. L'inclinaison de la face est l'un des critères permettant
de distinguer les espèces de la lignée humaine, il est possible de la mesurer en déterminant l’angle
facial (fig.1).
Fig. 1 : angle facial d’un crâne de chien
Les étapes du travail de détermination d'un crâne inconnu:
Dans un premier temps, il est nécessaire de disposer de valeurs de référence mesurées sur des
crânes connus des différentes espèces. Dans un second temps, par comparaison avec les valeurs de
référence, il est possible de déterminer l'espèce du crâne inconnu.
La méthode de mesure employée:
Pour mesurer un angle facial et comparer cette mesure avec les résultats obtenus sur d'autres
crânes, nous allons choisir sur le crâne 4 points facilement identifiables pour tracer 2 droites D1 et D2
définissant l'angle. Une droite D1 approximativement horizontale, une droite D2 donnant la direction
de la face.Nous réaliserons ensuite une projection orthogonale de ces points sur un plan de manière à
effectuer la mesure de l'angle sur ce plan. Cette projection peut être réalisée à l'aide d'un aquarium,
d'un transparent et d'un faisceau laser (fig 2.). Pour cela, le plan de symétrie du crâne doit être parallèle
au transparent sur lequel sont reportés les points et le laser doit être perpendiculaire à ce même
transparent (vérification à effectuer à l’aide d’une équerre).
Fig. 2 : méthode de mesure par Projection
orthogonale
Liste du matériel disponible:
crâne numéroté
crâne sans mâchoire inférieure
gommettes autocollantes
laser
support vertical transparent
transparents + feutres non permanents
support de hauteur réglable
scotch
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1 par groupe de 3
1 par groupe de 6
5 par groupe
1 par groupe
1 par groupe
2 par groupe
1 par groupe
1 par classe
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Travail à réaliser
Mesurer l’angle facial sur deux crânes et rédiger un protocole expérimental
Important : Vous allez concevoir un protocole de mesure. Votre protocole devra satisfaire les trois
critères suivants :
- être pertinent par rapport à la question posée :
il mesure bien un angle facial;
il est applicable à tous les crânes;
- être reproductible : les différentes mesures réalisées sur un crâne conduisent au même résultat ;
- être communicable, c’est-à-dire rédigé (texte et/ou schéma) de manière suffisamment précise pour
être lu, compris et réalisé par un autre groupe d'élèves.
1. Pour élaborer votre protocole : choisissez, sur le crâne à votre disposition, 4 points permettant de
tracer 2 droites D1 et D2 dont l’angle permet d’estimer le prognathisme puis réalisez la mesure.
2. Détaillez votre protocole de mesure en utilisant éventuellement les schémas de crane mis à votre
disposition, puis expliquez comment vous avez choisi ces 4 points. Donner au moins deux critères qui
vous ont permis de choisir ces points. (ne pas détailler l'usage de laser, du support élévateur … ?
centrer votre explication sur les points choisis).
3. Pour vérifier la communicabilité de votre protocole : donnez votre protocole et votre crâne à un
autre groupe qui va réaliser votre protocole. Faites de même avec son crâne et son protocole.
Attention au point ci dessous (différent du travail de mesure réalisé précédemment) :
Collez des gommettes sur le crâne pour matérialiser les points choisis par l'autre groupe.
Faites vérifier la position des points au groupe qui a écrit le protocole avant de réaliser la mesure.
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2.4.3.1 Quantifier le prognathisme, la mesure de l'angle facial
TPCrâne conception du tp.odt
L'évolution du crâne dans la lignée humaine est caractérisée par une augmentation de l'angle facial
(diminution de l'avancement de la mâchoire = prognathisme).
Vous déterminerez la position des points O, P, M et N, puis, par projection, vous tracerez les droites
OP et MN afin de déterminer l'angle facial. Vous ajouterez les points B et Q afin de déterminer le
rapport Hauteur sur longueur (BP/NQ).
Après avoir identifié le crâne, et en vous appuyant sur les différents cranes proposés, vous
expliquerez le choix des points retenus par les paléontologues pour réaliser la mesure de l'angle facial.
Liste du matériel disponible:
crâne numéroté
1 HSS 2 HSN 3 HE
1 par groupe de 3
4 chimpanzé
5 HH
crâne sans mâchoire inférieure
gommettes autocollantes
laser
support vertical transparent
transparents + feutres non permanents
support de hauteur réglable
scotch
6 A Afarensis
7 A robustus
1 par groupe de 6
5 par groupe
1 par groupe
1 par groupe
2 par groupe
1 par groupe
1 par classe
B est le point de rencontre des sutures fronto-pariétales et sagittale.
P est le point le plus haut du trou auditif
N est le point de rencontre de la suture des os nasaux et du frontal
Q est le point postérieur le plus proéminent de l’occiput.
O est le point le plus bas de l’orbite oculaire
M est le point le plus proéminent de l’os maxillaire supérieur entre les alvéoles des deux incisives supérieures centrales
Protocole de mesure :
1- Localiser les points sur le crâne, tels que définis
ci-dessus et ci-contre
2- Le crâne est posé dans l’aquarium, son plan de
symétrie parallèle à la face de l’aquarium sur
laquelle a été préalablement fixé le transparent
3- Viser les points indiqués à l’aide du rayon laser
émis par le stylo, fixé sur la potence.
4- Noter la projection des ces points sur le
transparent.
5- Mesurer la hauteur et la longueur, puis calculer le
rapport.
Le rayon lumineux doit être bien perpendiculaire à la glace
de l’aquarium.
La mesure s’effectue conventionnellement sur le profil
gauche.
Localisation des points de référence
Tableau 1 : valeurs de référence des paléontologues :
les valeurs d'angle sont données à 1 degré près ; les valeurs du rapport H/L sont à 5% près
Critères
Espèces Australopithecus (boisei,
afarensis, et gracilis)
Inclinaison de la face
Rapport hauteur / longueur de crâne
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56° à 75°
0,58 à 0,67
Homo
habilis
Homo
erectus
65° à 68°
75° à 81°
0,48 à 0,66 0,46 à 0,54
Homo
neanderthalensis
Homo
sapiens
71° à 89°
0,45 à 0,63
82° à 88°
0,59 à 0,64
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2.4.3.2 relation entre mécanismes de l’évolution et génétique: Mutations de gènes intervenant dans les
durées de développement (hétérochronie)
Mise en relation de documents et de connaissances rédaction type 2b:
Sujet 2.2:
Livre Nathan page 138-139.
Les scientifiques considèrent que l'Homme et les grands singes descendent d'un ancêtre commun. Les
grands singes auraient conservé un développement du crâne du même type que cet ancêtre commun alors que la
lignée humaine serait un descendant de cet ancêtre commun ayant conservé des caractéristiques du jeune
individu.
A l'aide des documents (Nathan TS), argumentez cette affirmation. Utilisez des modifications dans
le fonctionnement des gènes de développement dans votre proposition d'explication.
Document 1:
Document 3:
Les neurones se multiplient pendant la phase
embryonnaire et la phase fœtale. La croissance cérébrale
entraîne la croissance du crâne.
Document 2:
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GENETIQUE TS SUJETS DE TYPE 1
1. Sous forme d’un exposé clair, organisé et illustré, expliquez les mécanismes créateurs de la diversité génétique intraspécifique au
cours de la reproduction sexuée. NB : les mutations ne sont pas à considérer comme des mécanismes de reproduction sexuée. On
limitera les illustrations aux phases essentielles.
2. Expliquez, à partir de 3 couples d’allèles judicieusement placés sur les chromosomes, comment la méiose assure un brassage des
gènes. Votre exposé devra s’appuyer sur des schémas pour lesquels des symboles précis représenteront les allèles choisis.
3. Présentez le brassage génétique au cours de la méiose et de la fécondation. Vous illustrerez votre exposé en prenant deux couples
d’allèles (A,a), (B,b) situés respectivement sur 2 paires différentes de chromosomes.
4. Chaque individu d’une population est unique. Vous montrerez que la méiose conduit à des combinaisons alléliques nouvelles, à
l’origine de l’unicité des individus; vous appuierez votre exposé sur des schémas soigneusement légendés.
5. Selon François Jacob, « la sexualité est considérée comme une machine à faire du différent ». Justifier cette affirmation en
exposant les conséquences génétiques de la méiose dans le cas où 3 couples d’allèles (A,a), (B,b), (D,d) sont répartis sur 2 paires de
chromosomes. La réponse sera illustrée par des schémas.
6. Montrez comment la méiose conduit à des gamètes génétiquement différents, en partant d’un schéma d’une cellule diploïde à 4
chromosomes et 3 gènes (chacun sous deux formes alléliques). Chaque étape essentielle du brassage génique sera illustrée par un
schéma.
7. L’idée d’évolution biologique implique l’existence de mécanismes introduisant chez les êtres vivants des innovations génétiques
qui doivent être transmises de générations en générations. Vous exposerez les principales modalités de modifications héréditaires du
génome d’une espèce et vous indiquerez comment l ’environnement peut intervenir pour conserver ou éliminer la diversité ainsi
obtenue.
8. L’innovation génétique conditionne la diversification des espèces et donc l’évolution des êtres vivants. Exposez les principaux
événements, sources de cette innovation.
9. Après avoir présenté les généralités sur les mécanismes de l'évolution des espèces, vous utiliserez un exemple basé sur l'histoire
des primates pour illustrer de manière détaillée un de ces mécanismes. Vous conclurez par une définition de la notion d'espèce. Un
ou plusieurs schémas d'illustration sont attendus.
10. Après avoir présenté les généralités sur les mécanismes de diversification des espèces, vous utiliserez un exemple basé sur un des
mécanismes de diversification pour montrer de manière détaillée comment une espèce peut évoluer en une (ou deux) autre(s)
espèce(s). Vous conclurez par une définition de la notion d'espèce. Un ou plusieurs schémas illustrant l'exemple détaillé sont
attendus.
11. Montrez comment, chez les organismes à reproduction sexuée, la méiose contribue à la diversité des génotypes individuels.
Chaque étape essentielle sera illustrée par un schéma. L'étude se limitera au cas d'une cellule à 2n = 4 chromosomes et deux gènes a
et b portés par des chromosomes différents. Un des parents possède les allèles a1, a2 et b1, b2 l'autre parent possède les allèles a3, a4
et b3, b4.
12. Sans détailler les mécanismes créateurs de diversité, vous présenterez les principaux mécanismes naturels pouvant expliquer
l'évolution d'une espèce. Votre exposé s'appuiera sur des exemples précis et sera illustré.
13. Des anomalies de la méiose peuvent conduire à des caryotypes différents des caryotypes habituels. Après avoir expliqué le
fonctionnement normal de la méiose, vous présenterez 2 types d'anomalies liés à un dysfonctionnement de la méiose. Votre exposé
s'appuiera sur des exemples précis et sera illustré.
14. L'homme appartient au groupe des primates. Comme tous les êtres vivants, Homo sapiens est issu de l'évolution d'autres espèces.
Tout en présentant les principales caractéristiques de l'espèce humaine, vous proposerez une explication à l'apparition de cette espèce
en Afrique de l'Est.
1- Regrouper les sujets présentant une grande ressemblance
biologique/géologique et donner un intitulé au groupe ainsi constitué.
2- Lister les mots clés pour cet intitulé.
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au
niveau
de
l'aspect
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L’idée d’évolution biologique implique l’existence de mécanismes introduisant chez les êtres vivants des
innovations génétiques qui doivent être transmises de générations en générations. Vous exposerez les
principales modalités de diversification génétique des espèces et vous indiquerez comment
l ’environnement peut intervenir pour conserver ou éliminer la diversité ainsi obtenue.
Proposition 1:
Proposition 2:
Introduction:
Introduction:
1. diversification avec modification du génome
1. les mécanismes de diversification génétique
2. diversification sans modification du génome
2. l'influence de l'environnement
3. diversification et évolution
Conclusion évolution des primates
Conclusion diversité et évolution
Proposition 3:
Proposition 4:
Introduction:
Introduction:
1. l'évolution, une caractéristique du vivant
1. l'évolution, une caractéristique du vivant
2. la diversification intraspécifique
2. diversification avec modification du génome
3. la diversification interspécifique
Conclusion diversité et évolution
Conclusion évolution des primates
Un sujet de type 1 vous est proposé.
1- Indiquez le/les thèmes central(aux) du sujet (1 ou 2 mots)
2- Parmi les propositions de plan, choisissez celle qui vous convient et écartez les
autres de manière justifiée.
Hors sujets
Organisation peu/pas efficace
3- en conséquence classez les sujets du meilleur au pire.
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Montrez comment, au cours du cycle biologique d'un organisme diploïde, la reproduction sexuée permet
d'assurer le maintien du nombre de chromosomes caractéristique de l'espèce d'une génération à l'autre.
Votre exposé sera structuré et illustré de schémas explicatifs des mécanismes des deux phénomènes
fondamentaux du cycle. Vous considérerez un organisme diploïde dont la formule chromosomique est 2n = 6.
Proposition 1:
Proposition 2:
Introduction:
Introduction:
1. meïose et fécondation, un équilibre
1. meïose et brassage intrachromosomique
2. meïose et réduction chromatique
2. meïose et brassage interchromosomique
3. meïose et production de gamètes
3. fécondation et brassage
Conclusion: cycle, haploïdie diploïdie
Conclusion cycle, diploïdie haploïdie
Proposition 3:
Proposition 4:
Introduction:
Introduction:
1. le cycle biologique
1. le cycle biologique
MEE de production de gamètes et de fécondation
MEE de production de gamètes et de fécondation
2. les rôles de la meïose
2. le rôle de la meïose
Meïose et stabilité
Passage de l'état diploïde à l'état haploïde
Meïose et brassage
3. le rôle de la fécondation
3. les rôles de la fécondation
Fécondation et stabilité
Passage de l'état haploïde à l'état diploïde
Conclusion: cycle, haploïdie diploïdie
Fécondation et brassage
Conclusion: cycle, haploïdie diploïdie
Un sujet de type 1 vous est proposé.
1- Indiquez le thème central du sujet (1 ou 2 mots)
2- Parmi les propositions de plan, choisissez celle qui vous convient et écartez les
autres de manière justifiée.
Hors sujets
Organisation peu/pas efficace
3- en conséquence classez les sujets du meilleur au pire.
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Montrez comment, chez les organismes à reproduction sexuée, méiose et fécondation contribuent à la fois à la stabilité du
génome de l`espèce et à la diversité des génomes individuels. Chaque étape essentielle sera illustrée par un schéma. Votre réponse
structurée, se limitera au cas d'une cellule à 2n = 4 chromosomes et deux gènes a et b portés par des chromosomes différents, l'un des
parents possédant les couples d'allèles al, a2 et b1, b2, l'autre parent les couples d'allèles a3, a4 et b3, b4.
Proposition 1:
Proposition 2:
Introduction:
Introduction:
1. reproduction sexuée et stabilité
1. la meïose: ses caractéristiques
1.1. meïose : de la diploidie à l'haploidie
2. la fécondation: ses caractéristiques
1.2. fécondation: de l'haploidie à la diploidie
3. conséquences de meïose et fécondation
2. reproduction sexuée et diversité
3.1. stabilité
2.1. meïose et brassage intra
2.2. meïose et brassage inter
3.2. diversité
conclusion
2.3 fécondation et brassage
conclusion
Proposition 3:
Proposition 4:
introduction
introduction
1. reproduction sexuée et stabilité
1. la reproduction sexuée, cycle (meïose et fécondation)
1.1. meïose : de la diploidie à l'haploidie
2. les conséquences de la meïose
1.2. fécondation: de l'haploidie à la diploidie
2.1. stabilité
2. reproduction sexuée et diversité
2.2. meïose et brassage interchromosomique
2.2. diversité
3. les conséquences de la fécondation
2.3 fécondation et brassage
3.1. stabilité
conclusion
3.2. diversité
conclusion
Proposition 5:
introduction
1. meïose et production d'une grande diversité de gamètes haploïdes
1.1. 1ère division et brassage interchromromosomique.
1.2. 2ème division et production de gamètes
2. fécondation et production d 'une grande diversité d'individus diploïdes
Conclusion:
Un sujet de type 1 vous est proposé.
1- Indiquez le thème central du sujet (1 ou 2 mots)
2- Parmi les propositions de plan, choisissez celle qui vous convient et écartez les autres de manière
justifiée.
Hors sujets
Organisation peu/pas efficace
3- en conséquence classez les sujets du meilleur au pire.
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