Sciences de la Vie et de la Terre

Sciences de la Vie et de la Terre

Cours de terminale S

Programme obligatoire

Chapitre 1

Reproduction sexuée et brassages génétiques

Introduction :

« 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 fécondation gamètes

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 

F1

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

Interprétation des résultats drosophile 

F2 test cross

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

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 exercice

L’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 2

Evolution génétique et

diversification des êtres vivants

Introduction :

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 A

Individu 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

gène Plusieurs  exemplaires  du même gène

Nombreux  allèles du  même gène

gène1 gène2

gène3 gène4

gène5

gène1 gène2 gène3 gène4 gène5

gène2 gène3 gène4 gène1 gène5

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+//rin

Phénotype(s) de la F1 [PF, ral.]

Comparaison avec les 

résultats expérimentaux 100% 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 gènes fécondation

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 génétiques

Fiche 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

Actuel

Poissons osseux  branchies

Poissons BP / Amphibiens / reptiles Mammifères

AVT OT AVT OT AVT ADH

AVT AVT

duplication

AVT

OT AVT

duplication

AVT 380 MA OT

1 mutation  (change arg  en leu)

AVT ADH

190 MA OT

1 mutation  (change ileu  en phe)

420 MA AVT

Mutations ???

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 développement

Voir 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 A

Individu 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°)-