📋 Plan du Cours
- Structure moléculaire et composition de l’ADN
- Règles d’appariement des bases azotées et complémentarité des brins d’ADN
- Variabilité des proportions de nucléotides et information génétique spécifique aux espèces
- Transgénèse et thérapie génique : transfert et modification de gènes
- Code génétique : codons, transcription et traduction des protéines
- Définition et échelles de la biodiversité
- Fonctionnement et équilibre des écosystèmes face aux perturbations
- Classification des espèces selon des critères morphologiques et reproductifs
- Diversité génétique intraspécifique et rôle des allèles dans la variation phénotypique
- Importance de la diversité génétique interspécifique pour la survie des espèces
- Histoire évolutive de la biodiversité et apparition des espèces
- Causes et conséquences des extinctions massives dans l’histoire de la vie
📖 1. Structure moléculaire et composition de l’ADN
🔑 Notions clés & Définitions
-
Nucléotide : monomère constituant un brin d’ADN, formé d’une base azotée, d’un sucre appelé désoxyribose et d’un groupe phosphate.
-
Base azotée : composant du nucléotide qui peut être l’adénine (A), la cytosine (C), la guanine (G) ou la thymine (T), et qui est liée à un sucre.
-
Groupe phosphate : élément du nucléotide relié au désoxyribose ; il participe à l’enchaînement des nucléotides dans la chaîne d’ADN.
-
Dessin annoté : schéma du nucléotide indiquant les trois éléments essentiels : phosphate, pentose et base azotée.
-
Dessin annoté) PHOSPHATE PENTOSE Base : représentation simplifiée d’un nucléotide où le phosphate, le pentose et la base sont identifiés comme les trois parties constitutives.
📝 Points essentiels
- L’ADN est une macromolécule biologique formée de deux brins enroulés l’un autour de l’autre pour former une double hélice.
- Chaque brin d’ADN est un polymère de nucléotides.
- Chaque nucléotide est composé d’une base azotée, d’un sucre désoxyribose et d’un groupe phosphate.
- Les bases azotées mentionnées sont l’adénine (A), la cytosine (C), la guanine (G) et la thymine (T).
- Les nucléotides sont liés entre eux par des liaisons covalentes fortes entre le désoxyribose d’un nucléotide et le groupe phosphate du nucléotide suivant.
- Cette liaison forme une chaîne où alternent sucre et phosphate, avec des bases liées chacune à un sucre.
- À l’intérieur de la molécule d’ADN, il existe une correspondance entre guanine et cytosine d’une part, et entre adénine et thymine d’autre part.
- Il y a toujours la même quantité de guanine et de cytosine, ainsi que la même quantité de thymine et d’adénine, quelle que soit l’espèce étudiée.
💡 À retenir
Comprendre la structure chimique précise de l’ADN permet de saisir qu’il s’agit d’une molécule organisée de façon très régulière, avec deux brins, des nucléotides en chaîne et des appariements constants entre certaines bases. Cette organisation est fondamentale pour comprendre son rôle universel dans la vie.
📖 2. Règles d’appariement des bases azotées et complémentarité des brins d’ADN
🔑 Notions clés & Définitions
- Liaisons hydrogène : Interactions faibles qui permettent l’appariement entre les bases azotées de deux brins d’ADN.
- Double hélice d’ADN : Structure hélicoïdale caractéristique obtenue lorsque deux brins d’ADN aux séquences complémentaires s’apparient.
- Règles d’appariement entre paires : Correspondances imposées entre bases azotées : l’adénine s’apparie avec la thymine et la guanine s’apparie avec la cytosine.
📝 Points essentiels
- L’adénine et la thymine s’apparient par deux liaisons hydrogène.
- L’adénine ne s’apparie normalement pas avec la cytosine, et la guanine ne s’apparie pas avec la thymine.
- Quand les séquences des deux brins sont complémentaires, ils peuvent s’apparier et former la double hélice d’ADN.
- La proportion des différents nucléotides diffère d’une espèce à l’autre mais est égale dans toutes les cellules d’une même espèce.
💡 À retenir
La complémentarité des bases repose sur des appariements précis par liaisons hydrogène : A avec T et G avec C. Cette complémentarité explique la formation de la double hélice et la constance des proportions A=T et G=C dans une espèce.
🔑 Notions clés & Définitions
- Espèce : Ensemble d’organismes dont les cellules présentent une proportion spécifique et constante de nucléotides, distincte de celle des autres groupes biologiques.
- Information génétique : (À annoter/illustrer), La transgénèse permet de montrer que l’ADN est le support universel de l’information génétique et que cette molécule est utilisée par tous les êtres vivants.
📝 Points essentiels
- La proportion relative des quatre nucléotides varie d’une espèce à l’autre mais reste constante dans toutes les cellules d’une même espèce.
- Cette variation des proportions participe à la spécificité de l’information génétique propre à chaque espèce.
- La transgénèse est une technique de transfert d’ADN entre un organisme donneur et un organisme receveur. Le fragment d’ADN (gène) issu du donneur est inséré dans l’organisme receveur au stade de la cellule-œuf. L’organisme résultant du développement de cette cellule-œuf est dit génétiquement modifié, toutes ses cellules sont porteuses du gène transféré et sont potentiellement capables de l’exprimer.
💡 À retenir
La diversité des proportions de nucléotides sous-tend la spécificité génétique des espèces, avec une constance dans toutes les cellules d’un même organisme.
📖 4. Transgénèse et thérapie génique : transfert et modification de gènes
🔑 Notions clés & Définitions
- Transgénèse : Technique de transfert d’un fragment d’ADN d’un organisme donneur vers un organisme receveur au stade cellule-œuf, conduisant à un organisme génétiquement modifié dont toutes les cellules portent le gène transféré.
- Thérapie génique : Comment ça marche ?
📝 Points essentiels
- L’organisme issu du développement de la cellule-œuf modifiée par transgénèse est génétiquement modifié, avec toutes ses cellules porteuses du gène transféré et potentiellement capables de l’exprimer.
- La thérapie génique peut être réalisée ex vivo, en extrayant les cellules, en leur transférant le gène médicament via un vecteur, puis en les réinjectant dans le patient.
- Le fragment d’ADN (gène) issu du donneur est inséré dans l’organisme receveur au stade de la cellule-œuf.
💡 À retenir
L’organisme issu du développement de la cellule-œuf modifiée par transgénèse est génétiquement modifié, avec toutes ses cellules porteuses du gène transféré et potentiellement capables de l’exprimer.
📖 5. Code génétique : codons, transcription et traduction des protéines
🔑 Notions clés & Définitions
- Message génétique : Information constituée de nucléotides qui est traduite par la cellule en une protéine.
- Acides aminés : Vingt molécules différentes qui servent à construire les protéines.
- Tous les êtres : Ensemble des êtres vivants utilisant l’ADN comme support universel de l’information génétique.
📝 Points essentiels
- Le code génétique utilise des codons, des mots de trois bases nucléotidiques, ce qui permet 64 combinaisons possibles et rend le code redondant.
- La transcription produit dans le noyau un ARN messager à un seul brin, complémentaire du brin codant d’ADN, remplaçant la thymine par l’uracile.
- La traduction de l’ARN messager en protéine se déroule dans le cytoplasme via les ribosomes, où 61 codons codent pour des acides aminés et 3 codons signalent l’arrêt.
- Le code génétique est presque universel, identique chez quasiment tous les êtres vivants.
- La transgénèse permet de montrer que l’ADN est le support universel de l’information génétique et que cette molécule est utilisée par tous les êtres vivants.
- Le code génétique fonctionne avec des mots de trois bases : les codons. Avec trois bases, et quatre possibilités pour chacune des bases, il est possible d’obtenir 64 combinaisons (4x4x4) : le code génétique est redondant car un même acide aminé peut être codé par plusieurs codons.
💡 À retenir
Le code génétique traduit l’information contenue dans l’ADN en protéines, assurant ainsi la continuité fonctionnelle de la vie chez presque tous les êtres vivants.
📖 6. Définition et échelles de la biodiversité
🔑 Notions clés & Définitions
- Écosystème : Système composé d’un milieu de vie et des êtres vivants qui y interagissent.
📝 Points essentiels
- Elle s’exprime à différentes échelles : les écosystèmes, les espèces et la génétique.
- La biodiversité englobe la variabilité des organismes vivants de toute origine, incluant la diversité des écosystèmes, des espèces et génétique.
💡 À retenir
La biodiversité est une notion qui rassemble la diversité des écosystèmes, des espèces et de la génétique. Elle se manifeste à plusieurs échelles, de la planète à l’environnement proche.
📖 7. Fonctionnement et équilibre des écosystèmes face aux perturbations
🔑 Notions clés & Définitions
- Chaîne alimentaire : Relation entre espèces d’un écosystème dans laquelle la disparition d’une espèce, notamment d’une espèce prédatrice, peut modifier l’ensemble des autres espèces présentes.
- Changement climatique : Perturbation du milieu qui peut venir déséquilibrer un écosystème et conduire à la disparition d’espèces.
- Peuvent venir perturber cet équilibre : Les changements climatiques et l'action de l'homme peuvent venir perturber cet équilibre et donc conduire à la disparition d'espèces.
- Nombreux composants des écosystèmes (cycle : permette la circulation de nombreux composants des écosystèmes (cycle de l'eau, du carbone, de l'azote).
📝 Points essentiels
- Si les conditions sont stables, un équilibre s’installe dans l’écosystème, mais la disparition d’une seule espèce peut le déséquilibrer.
- La disparition d'une seule des espèces peut conduire au déséquilibre de l'écosystème.
💡 À retenir
Si les conditions sont stables, un équilibre s’installe dans l’écosystème, mais la disparition d’une seule espèce peut le déséquilibrer.
📖 8. Classification des espèces selon des critères morphologiques et reproductifs
🔑 Notions clés & Définitions
- Espèce : Ensemble d'individus capables de se reproduire entre eux et de donner une descendance fertile.
- Critères morphologiques : des critères morphologiques (le jugement forme de la feuille, nombre de pétales etc..)
- Caractère héréditaire : Chacun de ces critères est appelé un caractère héréditaire, c'est-à-dire une caractéristique de l'organisme qui est transmise de génération en génération.
📝 Points essentiels
- Les critères de classification classique comprennent des critères morphologiques et des modes de reproduction.
- Les critères morphologiques (forme, structure) et les modes de reproduction sont utilisés pour classer les espèces.
- Règne Embranchement, classe, ordre, famille, genre, espèce (moyen mnémotechnique pour les premiers groupes RECOF).
-
- à l'échelle de la planète : un désert, une savane, une forêt tropicale, la taïga, la toundra, la on définit une espèce comme un ensemble d'individus capables de se reproduire entre eux et de donner naissance à une descendance elle-même fertile.
💡 À retenir
La classification des espèces repose sur des caractères héréditaires, notamment morphologiques et reproductifs, pour organiser la diversité du vivant. Elle s’appuie sur une hiérarchie allant du règne à l’espèce.
📖 9. Diversité génétique intraspécifique et rôle des allèles dans la variation phénotypique
🔑 Notions clés & Définitions
- Allèle : Variante d'un gène qui conduit à une expression phénotypique spécifique d'un caractère héréditaire.
- Gène : Segment d'ADN situé à un emplacement précis sur un chromosome, responsable de la transmission d'un caractère héréditaire.
- Donc une certaine diversité dans : Existence de variations dans l'expression des gènes au sein d'une même espèce, malgré une carte génétique commune.
- Certaine diversité dans l'expression : Variabilité observable des caractères chez les individus d'une même espèce, comme la taille ou la couleur des yeux.
- Expression phénotypique (dans les caractères : Manifestation visible ou mesurable d'un gène dans les traits d'un organisme.
📝 Points essentiels
- Chaque individu d’une même espèce possède le même nombre de chromosomes et la même carte génétique, mais peut présenter des différences de caractères.
- Un allèle est une variante d’un gène qui influence un caractère héréditaire spécifique.
- Intraspécifique (au sein d'une même espèce) Chaque individu d'une même espèce contient le même nombre de chromosomes et possède la même carte génétique (emplacement des gènes sur les chromosomes).
💡 À retenir
Un allèle est une variante d’un gène qui influence un caractère héréditaire spécifique.
📖 10. Importance de la diversité génétique interspécifique pour la survie des espèces
🔑 Notions clés & Définitions
- Diversité génétique interspécifique : Richesse en allèles d’une espèce, qui rend son patrimoine génétique d’autant plus riche qu’il possède un grand nombre d’allèles.
- Sélection naturelle : Phénomène auquel une espèce doit faire face et qui peut menacer sa survie en agissant sur la diversité génétique.
- Cette diversité chez les espèces : Ressource génétique qui aide les espèces à résister à des menaces pouvant compromettre leur survie.
📝 Points essentiels
- La diversité génétique d’une espèce est d’autant plus grande qu’elle possède un grand nombre d’allèles.
- Cette diversité permet à une espèce de faire face à la sélection naturelle et à la consanguinité, qui peuvent menacer sa survie.
- La disparition ou l’extinction d’une ressource dont dépend une espèce pour sa survie ou sa reproduction peut aussi la menacer, comme les pollinisateurs ou les proies.
💡 À retenir
La diversité génétique entre espèces renforce la capacité d’une espèce à faire face aux menaces qui pèsent sur sa survie. Elle est particulièrement importante quand interviennent la sélection naturelle, la consanguinité ou la disparition d’une ressource indispensable.
📖 11. Histoire évolutive de la biodiversité et apparition des espèces
🔑 Notions clés & Définitions
- Évolution de la biodiversité : Processus historique par lequel la diversité du vivant s'est modifiée au cours du temps, résultant d'une longue histoire débutant il y a plus de 3,5 milliards d'années, avec une diversification marquée visible dans le registre fossile à partir du Cambrien, il y a environ 570 millions d'années.
- Espèces ayant existé depuis : Ensemble des espèces qui sont apparues depuis les débuts de la vie sur Terre, dont les espèces actuelles ne représentent qu'une très faible proportion.
- Total des espèces ayant existé : Nombre cumulé de toutes les espèces qui ont vécu sur Terre depuis l'apparition de la vie, estimé à partir des registres fossiles et largement supérieur au nombre d'espèces vivantes aujourd'hui.
- Espèces actuelles représentent une infime : Proportion très faible des espèces vivantes aujourd'hui par rapport à l'ensemble des espèces ayant existé, évaluée à moins de 2 % du total.
📝 Points essentiels
- Le registre fossile montre, à partir du Cambrien il y a environ 570 millions d'années, une diversification importante avec l'apparition de formes de vie nombreuses et variées, notamment l'apparition de la coquille.
- La biodiversité actuelle est le résultat d’une longue histoire évolutive débutant il y a plus de 3,5 milliards d’années.
- Les extinctions massives, identifiées dans le registre fossile depuis le Cambrien, sont suivies de phénomènes de spéciation, c’est-à-dire d’apparition de nouvelles espèces occupant les milieux libérés.
- La biodiversité
résultat et étape de l'évolution
- Ces extinctions massives sont suivies de phénomènes de spéciation, c'est-à-dire d'apparition de nouvelles espèces qui occupent les milieux libérés par les espèces disparues lors de la crise.
💡 À retenir
Le registre fossile montre, à partir du Cambrien il y a environ 570 millions d'années, une diversification importante avec l'apparition de formes de vie nombreuses et variées, notamment l'apparition de la coquille.
📖 12. Causes et conséquences des extinctions massives dans l’histoire de la vie
🔑 Notions clés & Définitions
- Crise biologique : Période de l'histoire de la Terre caractérisée par la disparition plus ou moins brutale de groupes entiers d'organismes, marquée par l'extinction de nombreuses espèces.
- Extinctions massives : Disparitions rapides et importantes de nombreuses espèces survenant à plusieurs reprises dans l'histoire de la Terre, du Cambrien jusqu'à nos jours.
📝 Points essentiels
- Les causes principales des extinctions massives incluent les cataclysmes géologiques tels que les éruptions volcaniques, les variations du niveau marin, la glaciation, les chutes d'astéroïdes, les changements brutaux du milieu, la prédation, la compétition, les maladies, les virus, des causes génétiques, ainsi que la disparition de ressources indispensables à la survie ou à la reproduction des espèces.
- Une extinction massive correspond à une disparition rapide et importante de nombreuses espèces dans l’histoire de la Terre.
- Les extinctions massives sont suivies de phénomènes de spéciation, avec l'apparition de nouvelles espèces qui occupent les milieux laissés libres par les espèces disparues.
- Les principales causes à l'origine des extinctions de masse sont : - Les cataclysmes géologiques (éruptions volcaniques), variations du niveau marin, glaciation, - Les chutes d'astéroïdes, - Des changements brutaux du milieu, - De la prédation (cas du dodo à la Réunion), - La compétition (certaines espèces introduites se multiplient rapidement au détriment d'espèces locales), - Des maladies, virus, - Des causes génétiques, - De la disparition ou l'extinction d'une ressource dont dépendait l'espèce pour sa survie ou sa reproduction : pollinisateurs, proies.
- Les principales causes à l'origine des extinctions de masse sont : - Les cataclysmes géologiques (éruptions volcaniques), variations du niveau marin, glaciation, - Des changements brutaux du milieu, - De la prédation (cas du dodo à la Réunion), - La compétition (certaines espèces introduites se multiplient rapidement au détriment d'espèces locales), Mais jusqu'à nos jours, la vie n'a pas suivie un long fleuve tranquille.
💡 À retenir
Les causes principales des extinctions massives incluent les cataclysmes géologiques tels que les éruptions volcaniques, les variations du niveau marin, la glaciation, les chutes d'astéroïdes, les changements brutaux du milieu, la prédation, la compétition, les maladies, les virus, des causes génétiques, ainsi que la disparition de ressources indispensables à la survie ou à la reproduction des espèces.
🧩 Compléments de couverture
- Page 1 --- CHAPITRE 2 : ADN molécule universelle et variable ADN MOLÉCULE UNIVERSELLE ET VARIABLE LA STRUCTURE DE L’ADN L’acide désoxyribonucléique, ou ADN, est une macromolécule biologique présente dans toutes les cellules ainsi que chez d
- ADN --- Page 2 --- Chaque monomère qui le constitue est un nucléotide, lequel est formé d’une base azotée — adénine (A), cytosine (C), guanine (G) ou thymine (T) — liée à un sucre (le désoxyribose) lui-même lié à un groupe phosphate
- autre brin d’ADN à travers des liaisons hydrogène, qui déterminent des règles d’appariement entre paires de bases : l’adénine et la thymine s’apparient au moyen de deux liaisons hydrogène, tandis que la guanine et la
- uvent s’apparier en formant une structure hélicoïdale caractéristique qu’on appelle double hélice d’ADN.
- Page 3 --- La transgénèse est une technique de transfert d’ADN entre un organisme donneur et un organisme receveur
- dans l’organisme malade les gènes défaillants par des gènes médicaments qui corrigent l’anomalie génétique.
- Etape 4 : les cellules corrigées sont réinjectées dans le malade In-vivo Etape 3 bis : le gène médicament est directement apporté par injection intra-musculaire ou par voie sanguine dans l’organisme Il devra pénétrer lui-même jusqu’au noyau
- D’un côté, le message génétique utilise quatre nucléotides, et de l’autre côté, 20 acides aminés différents servent à construire des protéines
- Dans l’ARN messager, la base T est absente, remplacée par la base U (Uracile), qui est complémentaire de A : c’est la transcription.
- Dessin annoté) ADN Noyau ARNm Transcription ARNt Traduction Ribosome Cellule Protéine en cours de synthèse Acide aminé Ex 1) faire un schéma de nucléotide : Ex 2) A = T G = C --- Page 5 --- Chapitre 3 : La biodiversité résultat et étape de
- Page 5 --- Chapitre 3 : La biodiversité résultat et étape de l'évolution La biodiversité a été définie par la Convention sur la Diversité Biologique en 1992
- Écosystème milieu de vie lumière T° Matière (gaz : O2, CO2) (fluides + sol) êtres vivants Animaux Végétaux Les écosystèmes existent en à différentes échelles : - à l'échelle de la planète : un désert, une savane, une forêt tropicale, la taï
- Page 6 --- permette la circulation de nombreux composants des écosystèmes (cycle de l'eau, du carbone, de l'azote)
-
- La diversité des espèces (ou spécifique) on définit une espèce comme un ensemble d'individus capables de se reproduire entre eux et de donner naissance à une descendance elle-même fertile
- Page 7 --- Groupes Homme Coquelicot E
- Nom du groupe Nombre d'espèces Bactéries 10 600 Champignons 100 000 Végétaux vasculaires 245 500 Vertébrés 50 900 Nématodes 20 000 Mollusques 117 500 Arthropodes Arachnides 74 500 Insectes 827 000 Crustacés 22 700 autres 32 200 Autres group
- Extrapolation --- Page 8 --- Les critères de classification classique des espèces au sein des différents groupes correspondent à : - des critères morphologiques (le jugement forme de la feuille, nombre de pétales etc
- b. Intraspécifique (au sein d'une même espèce) Chaque individu d'une même espèce contient le même nombre de chromosomes et possède la même carte génétique (emplacement des gènes sur les chromosomes)
- Ve - gène Br (B, b) situé sur le chromosome 15 - gène Ve (V et b) situé sur le chromosome 19 Le patrimoine génétique d'une espèce sera d'autant plus riche qu'il possédera un grand nombre d'allèles
- Page 9 --- La diversité génétique interspécifique est chez importante pour une espèce car elle lui permet de faire face à des phénomènes endémiques comme la sélection naturelle ou la consanguinité qui peuvent menacer sa survie
-
- L'évolution de la biodiversité au cours du temps L'état actuel de la biodiversité correspond à une étape de l'histoire du monde vivant : les espèces actuelles représentent une infime partie du total des espèces ayant existé depuis les dé
- Page 10 --- une crise biologique est une période de l'histoire de la Terre marquée par la disparition plus ou moins brutale de groupes entiers d'organismes
- eu qui lui conviendrait. Les principales causes à l'origine des extinctions de masse sont : - Les cataclysmes géologiques (éruptions volcaniques), variations du niveau marin, glaciation, - Les chutes d'astéroïdes, -
- Sur la base des registres fossiles, les paléontologues estiment que la durée de vie moyenne d'une espèce est de 5 millions d'années.
📊 Tableaux de Synthèse
ADN et code génétique
| Notion | Définition | Conséquence |
|---|
| Nucléotide | Base azotée + désoxyribose + groupe phosphate | Monomère d’un brin d’ADN |
| Appariement des bases | A avec T ; G avec C | Complémentarité des deux brins |
| Code génétique | Codons de trois bases | 64 combinaisons, code redondant |
| Transcription / traduction | ARNm dans le noyau puis protéine dans le cytoplasme | L’ADN est traduit en protéines |
Biodiversité et évolution
| Niveau / notion | Définition | Idée clé |
|---|
| Biodiversité | Variabilité des organismes vivants de toute origine | S’exprime aux échelles des écosystèmes, des espèces et de la génétique |
| Espèce | Individus capables de se reproduire entre eux et d’avoir une descendance fertile | Critère reproductif |
| Crise biologique | Disparition plus ou moins brutale de groupes entiers d’organismes | Extinction de masse |
| Diversité génétique | Variations d’expression des gènes au sein d’une même espèce | Rôle des allèles dans le phénotype |
⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes
- Confondre la composition d’un nucléotide avec celle d’un brin d’ADN entier.
- Oublier que l’appariement des bases est spécifique : A avec T et G avec C.
- Croire que les proportions de nucléotides sont identiques dans toutes les espèces.
- Confondre transgénèse et thérapie génique : la première transfère un gène, la seconde vise une modification thérapeutique.
- Mélanger transcription et traduction : l’ARNm est produit dans le noyau, la protéine dans le cytoplasme.
- Réduire la biodiversité à la seule diversité des espèces alors qu’elle inclut aussi les écosystèmes et la génétique.
- Confondre espèce et groupe morphologique sans tenir compte du critère de reproduction fertile.
✅ Checklist Examen
- Définir un nucléotide et citer ses trois constituants.
- Expliquer la structure en double hélice de l’ADN.
- Relier la complémentarité des bases à la constance des proportions A=T et G=C.
- Distinguer les proportions de nucléotides selon l’espèce et leur constance dans une même espèce.
- Définir la transgénèse comme un transfert d’ADN au stade cellule-œuf.
- Décrire le rôle de l’ARN messager dans la transcription et la traduction.
- Expliquer le codon comme un mot de trois bases et rappeler les 64 combinaisons.
- Définir la biodiversité à ses trois échelles : écosystèmes, espèces, génétique.
- Définir une espèce par la reproduction entre individus et la descendance fertile.
- Citer les critères de classification morphologiques et reproductifs.
- Expliquer qu’une crise biologique correspond à une disparition brutale de groupes entiers.
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