Mutations et biodiversité — Exercices

Du vocabulaire à l'analyse de documents, jusqu'au raisonnement évolutif. Corrigé en fin de document.

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1Maîtriser le vocabulaire/ 4 pts

Réponds aux questions suivantes en rédigeant une phrase complète.

Qu'est-ce qu'une mutation ? (1 pt)
Cite deux types d'agents mutagènes et donne un exemple concret pour chacun. (2 pts)
Quelle est la différence entre une mutation somatique et une mutation germinale ? (1 pt)

2Identifier une mutation/ 3 pts

On compare la séquence d'ADN d'un individu sain à celle d'un individu muté :

Séquence originale : A – T – G – C – C – T – A – G
Séquence mutée : A – T – G – T – C – T – A – G

Compare les deux séquences et indique à quelle position se trouve la modification. (1 pt)
Quel type de mutation s'est produit ? Justifie ta réponse. (1 pt)
Cette mutation modifie-t-elle forcément le phénotype de l'individu ? Explique. (1 pt)

3Le mélanisme industriel/ 5 pts

Le papillon Biston betularia existe en deux formes : claire (typica) et sombre (carbonaria). La forme sombre résulte d'une mutation sur un gène de pigmentation. Au XIXe siècle, l'essor industriel noircit les troncs d'arbres par la suie. On observe alors une augmentation rapide de la fréquence des papillons sombres dans les régions industrielles.

Quelle est l'origine de la forme sombre carbonaria ? (1 pt)
Avant l'industrialisation, quel était l'effet de cette mutation dans le milieu ? Justifie. (1 pt)
Après l'industrialisation, comment expliquer l'augmentation de la fréquence des individus sombres ? (2 pts)
Comment cet exemple illustre-t-il le lien entre mutations et biodiversité ? (1 pt)

4Mutations et résistance aux antibiotiques/ 3 pts

Dans une population de bactéries, une mutation aléatoire confère à quelques individus une résistance à un antibiotique. Lorsqu'on administre cet antibiotique, les bactéries non résistantes meurent, mais les bactéries résistantes survivent et se multiplient rapidement.

La mutation de résistance a-t-elle été provoquée par l'antibiotique ? Explique. (1 pt)
Quel mécanisme permet aux bactéries résistantes de devenir majoritaires dans la population ? (1 pt)
Propose une conséquence médicale concrète de ce phénomène. (1 pt)

Corrigé détaillé

1Maîtriser le vocabulaire

Q1 \(\text{Définition :}\) \(\text{Une mutation est une modification aléatoire et héréditaire de la séquence d'ADN.}\)

Q2 \(\text{Agents mutagènes :}\) \(\text{Physiques : les UV du soleil. Chimiques : les composés du tabac. (Accepter : rayons X, pesticides, certains virus.)}\)

Q3 \(\text{Transmission :}\) \(\text{Somatique : touche une cellule du corps, non transmise aux enfants. Germinale : touche un gamète (ovule ou spermatozoïde), transmissible à la descendance.}\)

2Identifier une mutation

Q1 \(\text{Comparaison position par position :}\) \(\text{À la position 4, le nucléotide C (originale) est remplacé par T (mutée). Les 7 autres nucléotides sont identiques.}\)

Q2 \(\text{Un nucléotide (C) est remplacé par un autre (T), sans ajout ni suppression de nucléotide.}\) \(\text{Il s'agit d'une substitution.}\)

Q3 \(\text{Non, pas nécessairement. De nombreuses mutations sont neutres : elles ne modifient pas la protéine codée}\) \(\text{et n'ont donc aucun effet observable sur le phénotype de l'individu.}\)

3Le mélanisme industriel

Q1 \(\text{Origine de la forme sombre :}\) \(\text{La forme carbonaria résulte d'une mutation aléatoire sur un gène de pigmentation, apparue indépendamment de l'environnement.}\)

Q2 \(\text{Avant l'industrialisation, les troncs sont clairs. Les papillons sombres sont visibles des prédateurs.}\) \(\text{La mutation est défavorable : les individus sombres sont davantage prédatés et se reproduisent moins que les individus clairs.}\)

Q3 \(\text{Les troncs noircis par la suie camouflent les individus sombres qui survivent mieux et se reproduisent davantage.}\) \(\text{C'est la sélection naturelle : les individus sombres transmettent leur allèle muté à leur descendance. La fréquence de cet allèle augmente de génération en génération.}\)

Q4 \(\text{Lien mutations-biodiversité :}\) \(\text{La mutation a introduit un nouveau phénotype dans la population. La sélection naturelle a modifié la proportion des formes au fil du temps, montrant comment mutations et environnement façonnent ensemble la biodiversité.}\)

4Mutations et résistance aux antibiotiques

Q1 \(\text{Non. La mutation est aléatoire et préexistait à l'exposition à l'antibiotique.}\) \(\text{L'antibiotique n'a pas provoqué la mutation ; il a sélectionné les individus qui la portaient déjà dans la population.}\)

Q2 \(\text{C'est la sélection naturelle. L'antibiotique est un facteur de sélection qui élimine les bactéries sensibles.}\) \(\text{Les bactéries résistantes survivent, se multiplient et transmettent leur mutation à leur descendance : elles deviennent progressivement majoritaires.}\)

Q3 \(\text{Conséquence médicale :}\) \(\text{Des souches bactériennes résistantes se développent et se propagent, rendant certains traitements antibiotiques inefficaces — c'est un problème majeur de santé publique.}\)