Exetat Biologie 2021_Pédagogie
Question 1
1. En génétique, un individu possédant deux allèles identiques d’un même gène est appelé :
Réponse correcte : c. \(\mathrm{homozygote}\)
Explication détaillée :
1. Définition de l'homozygote :
Le terme \(\mathrm{homozygote}\) (du grec "homo", semblable et "zygos", paire) désigne un individu qui possède deux allèles identiques pour un gène donné sur ses deux chromosomes homologues.
Par exemple, pour un caractère "couleur", un individu \(AA\) ou \(aa\) est dit homozygote.
2. Analyse des autres options :
- \(\mathrm{All\grave{e}le}\) (a) : C'est l'une des versions possibles d'un même gène.
- \(\mathrm{H\acute{e}t\acute{e}rozygote}\) (b) : Désigne un individu possédant deux allèles différents (ex: \(Aa\)) pour un gène donné.
- \(\mathrm{Hybride}\) (d) : C'est le résultat d'un croisement entre deux individus de lignées pures différentes, il est donc par définition hétérozygote pour les gènes considérés.
- \(\mathrm{G\grave{e}ne}\) (e) : C'est l'unité d'information génétique située à un emplacement précis sur un chromosome.
Conclusion :
La possession de deux allèles strictement identiques définit l'état \(\mathrm{homozygote}\).
2. Le nombre de spermatozoïdes produits par 2 gonies après 2 mitoses est :
Réponse correcte : c. \(32\)
Explication détaillée :
Pour résoudre ce problème de spermatogenèse, il faut décomposer le processus en deux étapes : la multiplication (mitoses) et la maturation (méiose).
1. Étape des Mitoses (Multiplication) :
- On commence avec \(2\) gonies (spermatogonies).
- Chaque mitose double le nombre de cellules. Après \(2\) mitoses successives, le nombre de spermatocytes I (issus des gonies) est donné par la formule :
$$N = \text{Nombre initial} \times 2^{n} \text{ (où } n \text{ est le nombre de mitoses)}$$
$$N = 2 \times 2^{2} = 2 \times 4 = 8 \text{ spermatocytes I.}$$
2. Étape de la Méiose (Maturation) :
- Chaque spermatocyte I subit une méiose complète (méiose I et II) pour produire des spermatozoïdes.
- Il est établi biologiquement qu'un seul spermatocyte I donne naissance à \(4\) spermatozoïdes à la fin de la méiose.
3. Calcul final :
- Puisque nous avons obtenu \(8\) spermatocytes I après les mitoses, le nombre total de spermatozoïdes est :
$$\text{Total} = 8 \text{ (spermatocytes I)} \times 4 \text{ (spermatozoïdes par cellule)}$$
$$\text{Total} = 32 \text{ spermatozoïdes.}$$
Conclusion :
Le processus complet partant de \(2\) gonies subissant \(2\) mitoses aboutit à la production de \(32\) spermatozoïdes, correspondant à l'option (c).
3. Chez les cobayes, la couleur du pelage peut être jaune (JJ), crème (JB) ou blanche (BB).
Indiquez le croisement qui donnera la moitié d'individus à pelage crème et l'autre à pelage blanc.
Réponse correcte : d. \(\mathrm{JB \otimes BB}\)
Explication détaillée :
1. Analyse du mode de transmission :
Le texte indique trois phénotypes pour un seul gène : jaune (JJ), blanc (BB) et un phénotype intermédiaire, le crème (JB). Il s'agit d'un cas de codominance ou de dominance incomplète.
2. Vérification du croisement (d) : \(\mathrm{JB (crème) \otimes BB (blanc)}\)
- Les gamètes fournis par le parent crème (JB) sont : \(\mathrm{J}\) (50\%) et \(\mathrm{B}\) (50\%).
- Les gamètes fournis par le parent blanc (BB) sont : \(\mathrm{B}\) (100\%).
Échiquier de croisement :
\begin{center}
\begin{tabular}{|c|c|c|}
\hline
Gamètes & \(\mathrm{J}\) & \(\mathrm{B}\) \\ \hline
\(\mathrm{B}\) & \(\mathrm{JB}\) (Crème) & \(\mathrm{BB}\) (Blanc) \\ \hline
\end{tabular}
\end{center}
Résultats du croisement :
- \(\mathrm{50\%}\) d'individus \(\mathrm{JB}\) (pelage crème).
- \(\mathrm{50\%}\) d'individus \(\mathrm{BB}\) (pelage blanc).
Ce résultat correspond exactement à l'énoncé qui demande "la moitié d'individus à pelage crème et l'autre à pelage blanc".
3. Pourquoi les autres options sont fausses :
- a. \(\mathrm{JJ \otimes JJ}\) donne 100\% de jaune (JJ).
- b. \(\mathrm{BB \otimes BB}\) donne 100\% de blanc (BB).
- c. \(\mathrm{JJ \otimes BB}\) donne 100\% de crème (JB).
- e. \(\mathrm{JB \otimes JJ}\) donne 50\% de crème (JB) et 50\% de jaune (JJ).
Conclusion :
Le croisement d'un individu hybride (crème) avec un individu de race pure (blanc) est la solution.
4. Le schéma ci-contre représente l'arbre généalogique d'une famille des daltoniens.
Identifiez le génotype du n°1.
Réponse correcte : a. \(\mathrm{XY}\)
Explication détaillée :
1. Analyse de la légende et du phénotype :
Selon la légende de l'image :
- Les carrés représentent les hommes.
- Un carré blanc représente un "homme sain".
- L'individu \(n^{\circ}1\) est représenté par un carré blanc, il est donc un homme phénotypiquement sain.
2. Caractéristiques génétiques du daltonisme :
Le daltonisme est une anomalie héréditaire liée au sexe, portée par le chromosome \(\mathrm{X}\) et de mode récessif.
- Un homme possède un seul chromosome \(\mathrm{X}\) (hémizygote).
- S'il porte l'allèle malade (\(\mathrm{X_d}\)), il est obligatoirement malade (\(\mathrm{X_d Y}\)).
- S'il porte l'allèle sain (\(\mathrm{X}\)), il est obligatoirement sain (\(\mathrm{XY}\)).
3. Déduction pour l'individu n°1 :
- Puisque l'individu \(n^{\circ}1\) est un homme sain, il possède nécessairement un chromosome \(\mathrm{X}\) normal et un chromosome \(\mathrm{Y}\).
- Son génotype est donc \(\mathrm{XY}\).
Note complémentaire :
On remarque que son épouse (n°2) est une femme malade (\(\mathrm{X_d X_d}\)). Tous leurs fils (comme le n°5 et le n°7) sont malades car ils reçoivent obligatoirement le \(\mathrm{X_d}\) de leur mère et le \(\mathrm{Y}\) de leur père (n°1). Cela confirme la cohérence de l'arbre avec un père \(n^{\circ}1\) de génotype \(\mathrm{XY}\).
Conclusion :
Le génotype correspondant à un homme sain dans ce contexte est \(\mathrm{XY}\).
5. L’ornithorynque est l’intermédiaire des :
Réponse correcte : d. Oiseaux – mammifères.
Explication détaillée :
L'ornithorynque (\textit{Ornithorhynchus anatinus}) est un animal fascinant qui présente des caractéristiques mixtes, ce qui en fait un "pont" évolutif ou un intermédiaire entre plusieurs classes de vertébrés.
1. Caractéristiques aviaires (Oiseaux) :
- Il possède un bec corné semblable à celui d'un canard.
- Il est ovipare, c'est-à-dire qu'il pond des œufs à coquille, comme les oiseaux et les reptiles.
- Il possède un cloaque, un orifice unique pour les systèmes digestif, urinaire et reproducteur (caractéristique commune aux oiseaux et reptiles).
2. Caractéristiques des Mammifères :
- Bien qu'il ponde des œufs, il appartient à la classe des mammifères (ordre des Monotrèmes) car il possède des poils.
- Il allaite ses petits grâce à des glandes mammaires, bien qu'il ne possède pas de mamelons (le lait suinte sur sa peau).
- Il possède un diaphragme et trois osselets dans l'oreille moyenne.
3. Analyse phylogénétique :
L'ornithorynque illustre la transition entre les vertébrés amniotes ancestraux (souvent associés aux caractéristiques des reptiles et oiseaux dans les questionnaires classiques) et les mammifères modernes. Dans le cadre de ce questionnaire, il est considéré comme l'intermédiaire entre les oiseaux (pour son bec et ses œufs) et les mammifères (pour ses poils et son lait).
Conclusion :
La combinaison des caractères aviaires (oiseaux) et mammaliens (mammifères) fait de l'ornithorynque l'intermédiaire désigné par l'option (d).
6. La coexistence entre le héron garde-bœuf et la vache s'appelle :
Réponse correcte : b. \(\mathrm{la\: coop\acute{e}ration}\)
Explication détaillée :
1. Nature de l'interaction :
L'interaction entre le héron garde-bœuf et la vache est une relation interspécifique bénéfique pour les deux partenaires, mais elle n'est pas indispensable à leur survie respective. En biologie, ce type d'interaction est défini comme une \(\mathrm{coop\acute{e}ration}\) (ou mutualisme facultatif).
2. Bénéfices mutuels :
- Pour le héron : En suivant la vache, il profite du mouvement de l'animal dans l'herbe qui fait fuir des insectes et petits invertébrés, facilitant ainsi sa chasse.
- Pour la vache : Le héron se nourrit souvent de parasites externes (tiques, mouches) présents sur la peau de la vache, ce qui contribue à son hygiène et à son confort.
3. Analyse des autres options :
- \(\mathrm{Comp\acute{e}tition}\) (a) : Deux espèces luttent pour une ressource commune limitée. Ici, ils ne consomment pas la même nourriture.
- \(\mathrm{Parasitisme}\) (c) : Une espèce vit aux dépens d'une autre en lui nuisant. Ici, personne n'est lésé.
- \(\mathrm{Pr\acute{e}dation}\) (d) : Une espèce en tue une autre pour se nourrir.
- \(\mathrm{Symbiose}\) (e) : Relation bénéfique mais \(\mathrm{obligatoire}\). Or, le héron et la vache peuvent parfaitement vivre l'un sans l'autre.
Conclusion :
Puisque l'association apporte un profit réciproque sans être une nécessité vitale stricte, il s'agit d'une \(\mathrm{coop\acute{e}ration}\).
7. Indiquez la proposition qui associe correctement les organites cellulaires (I) à leurs rôles (II) respectifs.
I
1. Centriole
2. Mitochondrie
3. Noyau
4. Membrane cellulaire
5. Ribosome
II
a. formation du fuseau achromatique
b. synthèse des protéines
c. perméabilité sélective
d. siège d la respiration
e. siège de la photosynthèse
f. centre directeur des activités
Réponse correcte : \textit{Aucune des propositions n'est parfaitement exacte selon l'image, mais la structure logique attendue est :} \(\mathrm{1a,\: 2d,\: 3f,\: 4c,\: 5b}\)
Explication détaillée :
Pour identifier la bonne combinaison, analysons les fonctions biologiques de chaque organite :
1. Centriole \(\rightarrow\) a. formation du fuseau achromatique :
Les centrioles sont essentiels lors de la division cellulaire (mitose/méiose) pour organiser les microtubules qui séparent les chromosomes.
2. Mitochondrie \(\rightarrow\) d. siège de la respiration :
La mitochondrie est la centrale énergétique de la cellule où se déroule la respiration cellulaire pour produire de l'ATP.
3. Noyau \(\rightarrow\) f. centre directeur des activités :
Le noyau contient l'ADN (matériel génétique) et contrôle toutes les fonctions cellulaires.
4. Membrane cellulaire \(\rightarrow\) c. perméabilité sélective :
Elle délimite la cellule et régule les échanges avec l'extérieur en laissant passer certaines molécules et en en bloquant d'autres.
5. Ribosome \(\rightarrow\) b. synthèse des protéines :
Les ribosomes traduisent l'ARN messager en chaînes d'acides aminés pour former des protéines.
Note sur les options proposées :
En examinant le bloc (III) de l'image :
- L'option 1 propose 2e (Mitochondrie = Photosynthèse), ce qui est faux.
- L'option 2 propose 3b (Noyau = Synthèse protéines), ce qui est faux.
- L'option 3 propose 4e (Membrane = Photosynthèse), ce qui est faux.
- L'option 4 propose 4b (Membrane = Synthèse protéines), ce qui est faux.
- L'option 5 propose 5d (Ribosome = Respiration), ce qui est faux.
Conclusion :
Il semble y avoir une erreur de transcription dans les assertions du questionnaire original. Cependant, la correspondance scientifique exacte est : 1a, 2d, 3f, 4c, 5b.
par défaut de l' assertion f , on prend a.
8. Dans l’espèce humaine, indiquez la caractéristique spécifique à la spermatogénèse.
Réponse correcte : b. Elle donne quatre cellules sexuelles.
Explication détaillée :
La question demande d'identifier la caractéristique "spécifique" à la spermatogenèse, c'est-à-dire un trait qui la distingue nettement de l'ovogenèse dans l'espèce humaine.
1. Analyse de la spécificité (Option b) :
Lors de la spermatogenèse, chaque spermatocyte I (cellule diploïde) subit une méiose complète pour produire quatre spermatides, qui deviendront quatre spermatozoïdes (cellules sexuelles) fonctionnels.
À l'inverse, dans l'ovogenèse, un ovocyte I ne produit qu'une seule cellule sexuelle fonctionnelle (l'ovule) et deux ou trois globules polaires qui dégénèrent. La production de quatre cellules sexuelles est donc bien la caractéristique différentielle majeure.
2. Pourquoi les autres options ne sont pas "spécifiques" :
- Option a : Les deux processus (spermatogenèse et ovogenèse) concernent les cellules germinales.
- Option c : Les deux processus aboutissent à des cellules haploïdes ($n$ chromosomes).
- Option d : Les deux processus commencent par des cellules souches diploïdes ($2n$ chromosomes : spermatogonies ou ovogonies).
- Option e : Les phases de multiplication, accroissement et maturation sont communes aux deux formes de gamétogenèse (bien que leurs durées et intensités varient).
Conclusion :
La formation de quatre gamètes viables à partir d'une seule cellule mère est le critère spécifique qui valide l'assertion (b).
9. L’hormone qui active la lactation est :
Réponse correcte : c. \(\mathrm{la\: prolactine}\)
Explication détaillée :
La lactation est le processus de production et de sécrétion de lait par les glandes mammaires. Ce phénomène est sous contrôle hormonal strict.
1. Rôle de la Prolactine (Option c) :
La \(\mathrm{prolactine}\) est une hormone sécrétée par l'antéhypophyse. Son rôle principal est de stimuler la synthèse du lait par les cellules acineuses des glandes mammaires après l'accouchement. Son taux augmente considérablement pendant la grossesse pour préparer les seins, mais son action est bloquée par les hormones placentaires jusqu'à l'expulsion de celui-ci.
2. Pourquoi les autres hormones ne sont pas responsables de l'activation de la lactation :
- \(\mathrm{La\: folliculostimuline (FSH)}\) (a) : Intervient dans la maturation des follicules ovariens chez la femme.
- \(\mathrm{L'\oe strog\grave{e}ne}\) (b) : Favorise le développement des canaux galactophores mais inhibe la production de lait pendant la grossesse.
- \(\mathrm{La\: progest\acute{e}rone}\) (d) : Prépare l'utérus à la nidation et maintient la grossesse ; comme l'oestrogène, elle a un effet inhibiteur sur la lactation avant l'accouchement.
- \(\mathrm{La\: testost\acute{e}rone}\) (e) : Est l'hormone sexuelle mâle dominante, responsable des caractères sexuels secondaires masculins.
Conclusion :
La \(\mathrm{prolactine}\) est spécifiquement l'hormone lactogène qui déclenche la fabrication du lait, validant ainsi l'option (c).
10. On croise des pois à graines lisses, on obtient 74 pois à graines ridées et 226 à graines lisses. Le(s) génotype(s) des individus à croiser aux parents de cette génération pour obtenir des graines lisses et ridées à proportions égale est (sont) :
Réponse correcte : b. \(\mathrm{rr}\)
Explication détaillée :
1. Analyse de la première génération (les parents) :
L'énoncé indique qu'en croisant des pois à graines lisses entre eux, on obtient environ 226 lisses pour 74 ridées.
Le rapport est de \(\frac{226}{74} \approx 3 \text{ pour } 1\) (75% / 25%).
Ce ratio est typique d'un croisement entre deux hétérozygotes (\(\mathrm{Lr \times Lr}\)) où le caractère "lisse" (L) est dominant sur "ridé" (r).
Donc, les parents de cette génération ont pour génotype \(\mathrm{Lr}\).
2. Identification du croisement test (backcross) :
La question demande quel génotype croiser avec ces parents (\(\mathrm{Lr}\)) pour obtenir des proportions égales (50% lisses / 50% ridées).
3. Test de l'option (b) : Croisement \(\mathrm{Lr \times rr}\)
- Gamètes du parent hétérozygote (\(\mathrm{Lr}\)) : \(\mathrm{L}\) (50%) et \(\mathrm{r}\) (50%).
- Gamètes du parent homozygote récessif (\(\mathrm{rr}\)) : \(\mathrm{r}\) (100%).
Échiquier de croisement :
\begin{center}
\begin{tabular}{|c|c|c|}
\hline
Gamètes & \(\mathrm{L}\) & \(\mathrm{r}\) \\ \hline
\(\mathrm{r}\) & \(\mathrm{Lr}\) (Lisse) & \(\mathrm{rr}\) (Ridé) \\ \hline
\end{tabular}
\end{center}
Résultat :
- \(\mathrm{50\%}\) d'individus \(\mathrm{Lr}\) (Phénotype Lisse).
- \(\mathrm{50\%}\) d'individus \(\mathrm{rr}\) (Phénotype Ridé).
Conclusion :
Le génotype à utiliser pour obtenir des proportions égales à partir des parents hybrides est l'homozygote récessif \(\mathrm{rr}\).
11. La forme (espèce) considérée comme ancêtre des oiseaux est :
Réponse correcte : a. \(\mathrm{L'arch\acute{e}opt\acute{e}ryx}\)
Explication détaillée :
1. Identification de l'espèce (Option a) :
L'\(\mathrm{arch\acute{e}opt\acute{e}ryx}\) est un genre de dinosaures à plumes ayant vécu à la fin du Jurassique. Il est mondialement reconnu comme une forme de transition majeure entre les dinosaures théropodes (reptiles) et les oiseaux modernes.
2. Caractéristiques intermédiaires :
- Caractères aviaires : Présence de plumes bien développées et d'ailes permettant le vol ou le planage.
- Caractères reptiliens : Présence de dents dans les mâchoires, d'une longue queue osseuse et de griffes sur les doigts des ailes.
3. Analyse des autres options :
- \(\mathrm{Cynagnothus}\) (b) : (ou Cynognathus) est un reptile mammalien ancêtre possible des mammifères.
- \(\mathrm{Ichtyost\acute{e}ga}\) (c) : Est l'un des premiers tétrapodes, marquant la transition entre les poissons et les amphibiens.
- \(\mathrm{Iguanodon}\) (d) : Est un dinosaure ornithisquien herbivore, sans lien direct avec la lignée des oiseaux.
- \(\mathrm{Seymouria}\) (e) : Est un intermédiaire entre les amphibiens et les premiers reptiles.
Conclusion :
L'\(\mathrm{arch\acute{e}opt\acute{e}ryx}\) est la seule espèce parmi les propositions qui appartient à la lignée phylogénétique menant aux oiseaux.
12. La gestion de l'environnement exige de tous un comportement responsable. Indiquez le comportement que doit adopter un élève pour réduire l'émission des gaz à effet de serre.
Réponse correcte : e. Se déplacer à pied sur les courtes distances.
Explication détaillée :
La question porte sur les actions individuelles concrètes qu'un élève peut entreprendre pour lutter contre le réchauffement climatique en limitant les émissions de gaz à effet de serre (GES), notamment le dioxyde de carbone ($CO_2$).
1. Analyse de l'impact des transports (Option e) :
Le secteur des transports, particulièrement l'usage de véhicules motorisés (voitures, bus, motos), est l'une des sources principales d'émission de $CO_2$ due à la combustion des énergies fossiles. En choisissant de se déplacer à pied pour de courtes distances, l'élève supprime directement une source d'émission liée à son trajet. C'est l'action la plus directe et la plus significative parmi les choix proposés pour un individu à son échelle quotidienne.
2. Analyse des autres propositions :
- Option a : Bien que crucial, "privilégier les énergies renouvelables" dépend souvent de décisions politiques ou d'investissements lourds au niveau des infrastructures nationales, et non directement d'un simple comportement quotidien d'élève.
- Option b : Éteindre les appareils réduit la consommation d'énergie (économie d'électricité), ce qui aide indirectement, mais l'impact sur les GES est moins massif que le changement de mode de transport.
- Option c : L'économie de papier protège les forêts (puits de carbone), mais c'est une action de préservation indirecte comparée à la réduction directe des émissions de transport.
- Option d : Éviter les feux de brousse est essentiel pour la biodiversité et évite des pics de pollution, mais il s'agit d'une action de prévention de catastrophe plutôt que d'un mode de vie quotidien réducteur de GES.
Conclusion :
Le choix de la marche (mobilité douce) est l'exemple type d'éco-geste individuel réduisant directement la dépendance aux énergies fossiles et donc l'émission de GES.