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Sciences de la Vie et de la Terre. Cours de terminale S Programme obligatoire. caryotype. génotype. Comment expliquer la stabilité chromosomique et la variabilité génétique entre les générations ?. Chapitre 1 Reproduction sexuée et brassages génétiques. Introduction :. - PowerPoint PPT Presentation
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Sciences de la Vie et de la Terre
Cours de terminale SProgramme obligatoire
Chapitre 1Reproduction sexuée et brassages
génétiquesIntroduction :
« tous identiques, tous différents »
caryotype génotype
Comment expliquer la stabilité chromosomique et la variabilité génétique
entre les générations ?
I.La méiose est source de brassages génétiques
Voir fiche d’activités 1
Cellules parentales à l'origine des gamètes
méiose
gamètes gamètesfécondation
Cellule œuf trisomique 21
Phénotype des parents
Génotype des parents
Méiose
Génotype(s) des gamètes
Fécondation
Génotype(s) de la F1
Phénotype(s) de la F1
Comparaison avec les résultats expérimentaux
Le déroulement de la méiose dans le temps est différente chez l’Homme et chez la Femme.
Bilan fiche activité 1 :- Succession de deux divisions
- Réduction par deux du nombre de chromosomes et donc de la quantité d’ADN
- Anomalies de répartition des chromosomes peuvent entraîner des caryotypes atypiques
- Brassage interchromosomique (voir schéma)
Métaphase I
Avant brassage
Après brassage
croisement 2 :
souche à corps clair et yeux rouges X souche à corps black et yeux cinnabars
résultats F1 : 100% [ corps clair, yeux rouges]
résultats F2 test cross : 46% [ corps clair, yeux rouges]
46% [corps black, yeux cinnabars]
4%[ corps clair, yeux cinnabars]
4%[ corps black, yeux rouges]
Voir fiche d’activités 2
Interprétation des résultats drosophile F1Phénotype des parents
Génotype des parents
Méiose
Génotype(s) des gamètes
Fécondation
Génotype(s) de la F1
Phénotype(s) de la F1
Comparaison avec les résultats expérimentaux
Interprétation des résultats drosophile F2 test crossPhénotype des parents
Génotype des parents
Méiose
Génotype(s) des gamètes
Fécondation
Génotype(s) de la F1
Phénotype(s) de la F1
Comparaison avec les résultats expérimentaux
II- La fécondation amplifie le brassage effectué par la méiose
Voir fiche d’activités 2 (calcul)
Voir vidéo sur site
III- L’alternance méiose/fécondation et le cycle de développement
Voir fiche d’activités 2
Exercice de génétique appliquée à l’économie
Correction exerciceL’intérêt est d’obtenir des grosses tomates à maturation ralentie qui n’existent pas naturellement (donc cas de dihybridisme).
Le résultat du premier croisement indique que l’allèle « petit fruit » est dominant sur l’allèle « gros fruit » : on notera donc PF et gf .
Pour le second caractère il y a codominance entre l’allèle sauvage responsable de la maturation rapide et l’allèle muté rin responsable de l’arrêt de la maturation. Les hétérozygotes ont un phénotype « maturation ralentie ». On notera rin+ et rin ces deux allèles et ral. le phénotype « maturation ralentie » .
Le résultat du second croisement, qui peut être assimilé à un test-cross, suggère, avec les proportions 1/4,1/4,1/4 et 1/4 obtenues, que ces deux gènes sont portés par des paires de chromosomes différentes (gènes non liés).
Chapitre 2Evolution génétique et
diversification des êtres vivants
Introduction : - l’apparition de mutations et leur brassage par l’alternance méiose/ fécondation au cours de la reproduction sexuée sont insuffisants pour expliquer la biodiversité actuelle des populations.
- Il doit exister d’autres mécanismes à l’origine de la diversification du monde vivant.
Rappels de génétique 1ére S
- Le code génétique
- Mutations
I- les facteurs génétiques de diversification non liés à la reproduction sexuée
Voir fiche d’activité 1
Voir fiche d’activité 2
1°)- apparition de familles multigéniques
2°)- apparition de mutations modifiant l’individu ou l’espèce
Hypothèse : à partir d’un ancêtre commun, l’Homme aurait, par rapport au chimpanzé, gardé des caractères juvéniles à l’état adulte.
Certaines mutations touchant des gènes responsables de la détermination des étapes du développement peuvent avoir des conséquences importantes sur l’Evolution
exemples : l’allongement de la période embryonnaire entraîne une augmentation du nombre de neurones donc une augmentation des capacités intellectuelles
l’augmentation des périodes infantiles et juvéniles permet une augmentation de la durée de l’apprentissage donc une meilleure transmission des connaissances entre les générations.
Contour du crâne chimpanzé jeune contour du crâne homme adulte
Trou occipital chimpanzé jeune centré comme chez l’homme adulte
Phénotype tête chimpanzé jeune phénotype tête homme adulte
Individu AIndividu A’ peu
différent de A, même espèce
Individu B très différent de A,
nouvelle espèce
Mutations de gènes de structure
Mutations de gènes de développement
« petites causes »…
…« grands effets »
…« petits effets »
« petites causes »…
5°)-
Syndrômes de tétra-amélia
Et de meromélia
3°)- Le « bricolage moléculaire » ou comment faire du neuf avec du vieux
Voir fiche d’activité 3
gènePlusieurs
exemplaires du même gène
Nombreux allèles du
même gène
gène1gène2
gène3gène4
gène5
gène1 gène2 gène3 gène4 gène5
gène2 gène3 gène4 gène5gène1
Nouveaux gènes formés par aboutements
duplications mutations
II- les facteurs de biodiversité non liés à des modifications du génome des individus
Travail : faire les activités 3 et 4 du livre pages 40 à 43.
Schéma bilan des 2 premiers chapitres à construire à partir
d’éléments « en vrac »
Modification du comportement
reproduction sexuée
symbiose
Caractère aléatoire
Brassage interchromosomique
Brassage intrachromosomique
Gènes de structure
Gènes homéotiques
Facteurs génétiques
Facteurs non génétiques
Biodiversité au temps t1
Biodiversité au temps t2
ou
ou
fécondation
meiose
mutations
Duplications
Groupements de gènes
Interprétation des résultats Sordaria
2 types de filaments mycéliens
Méiose I
fécondation
mitose
Type d’asque obtenu
Méiose II
Exercices : 1 page 144 + 5 page 146
Phénotype des parents [ gf, rin+] [ PF, rin ]
Génotype des parents gf//gf , rin+//rin+ PF//PF , rin//rin
Méiose
Génotype(s) des gamètes gf/, rin+/ PF/ , rin/
Fécondation
Génotype(s) de la F1 gf//PF , rin+//rinPhénotype(s) de la F1 [PF, ral.]Comparaison avec les
résultats expérimentaux100% de pieds de tomates à petits fruits dont la
maturation est ralentie donc correspondance avec les résultats expérimentaux
Interprétation chromosomique du premier croisement
Modification du comportement
reproduction sexuée
mutations
Duplications
Groupements de gènesfécondation
symbiose
Caractère aléatoire
meiose
Brassage interchromosomique
Brassage intrachromosomique
Gènes de structure
Gènes homéotiques
Facteurs génétiques
Facteurs non génétiques
Biodiversité au temps t1
Biodiversité au temps t2
ou ou
Phénotype des parents [ PF, ral] [ gf, rin+ ]Génotype des parents PF//gf , rin+//rin gf//gf , rin+//rin+
Méiose
Génotype(s) des gamètes PF/,rin+/ PF/,rin/gf/,rin+/ gf/,rin/
gf/ , rin+/
Fécondation
Génotype(s) de la F1 PF//gf,rin+//rin+ PF//gf, rin//rin+gf//gf, rin+//rin+ gf//gf, rin//rin+
Phénotype(s) de la F1 [PF, rin+] [PF, ral.] [gf, rin+] [gf, ral.]
Comparaison avec les résultats expérimentaux
Notre interprétation est en accord avec les résultats expérimentaux pour les phénotypes obtenus, les proportions
obtenues sont les mêmes car le brassage interchromosomique se réalise au hasard en métaphase/anaphase de première
division de méiose.
Interprétation chromosomique du second croisement
B- Le caractère aléatoire de la fécondation
Voir document sur système CMH + couleur de la peau
Conclusion sur variabilité entraînée par méiose/fécondation
III- Les causes de la variabilité du génotype (polymorphisme) au sein d’une espèce
A- Variabilité liée à la reproduction sexuée. Voir partie II
B- Mutations et innovations génétiquesFiche rappel sur notions de 2nde et 1ère S
1°)- Mise en évidence d’un polymorphisme génétique
2ème exemple : Le système HLA (CMH) plusieurs gènes avec chacun de nombreux allèles. (voir fécondation)
1er exemple : Le cas des groupes sanguins : 1 gène trois allèles.
3ème exemple: Le polymorphisme des gènes de l’hémoglobine TP type ECE
Problème : Les résultats inattendus du séquençage du génome humain
Les mutations seules ne peuvent expliquer
l’importance du polymorphisme
Etude de deux exemples d’évolution d’un gène
Evolution du gène de la LDH
La (petite) famille des gènes de l’ADH
Gène ancestral
300 MA
ActuelPoissons osseux
branchiesPoissons BP / Amphibiens / reptiles Mammifères
AVT AVTOT AVT ADHOT
AVT AVT
duplication
AVTOT AVT
duplicationAVTOT 380 MA
1 mutation (change arg en leu)
AVT ADHOT190 MA
1 mutation (change ileu en phe)
420 MA AVTMutations ???
3°)- Les mutations sont soumises à la pression de sélection exercée par l’environnement.
Population = ensemble d’allèles
« pool » allélique
Modification du stock d’allèles
Pression
sélective
Problème : quelles sont les conditions pour qu’un allèle muté se maintiennent dans la population ?
- Cas des mutations neutres
- Cas des mutations qui présentent un avantage ou un désavantage sélectif
Voir fiche d’activité
- Cas des mutations de gènes du développementVoir fiche d’activité
Nombre de mutations du gène
Temps (MA)
Fibrinogène (protéine de la peau)
Hémoglobine (transport de l’O2)
Cytochrome c (réaction biochimique de la
respiration cellulaire)
Chimpanzé jeune
Chimpanzé adulte
Homme adulte
Individu AIndividu A’ peu
différent de A, même espèce
Individu B très différent de A,
nouvelle espèce
Mutations de gènes de structure
Mutations de gènes de développement
« petites causes »…
…« grands effets »
…« petits effets »
« petites causes »…
5°)-