sciences de la vie et de la terre

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°)-