Programme obligatoire Sciences de la Vie et de la Terre Cours de terminale S Programme obligatoire

Reproduction sexuée et brassages génétiques 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 ?

La méiose est source de brassages génétiques Voir fiche d’activités 1

Cellule œuf trisomique 21 Cellules parentales à l'origine des gamètes méiose gamètes fécondation Cellule œuf trisomique 21

Génotype(s) des gamètes Comparaison avec les résultats expérimentaux 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

Voir fiche d’activités 2 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]

Génotype(s) des gamètes Comparaison avec les résultats expérimentaux 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

Génotype(s) des gamètes 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 vidéo sur site Voir fiche d’activités 2 (calcul) 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).

Evolution génétique et diversification des êtres vivants Chapitre 2 Evolution 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 1°)- apparition de familles multigéniques Voir fiche d’activité 1 2°)- apparition de mutations modifiant l’individu ou l’espèce Voir fiche d’activité 2

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 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.

Mutations de gènes de structure 5°)- Mutations de gènes de structure Individu A’ peu différent de A, même espèce Individu A Mutations de gènes de développement « petites causes »… …« petits effets  » « petites causes »… …« grands effets » Individu B très différent de A, nouvelle espèce

Syndrômes de tétra-amélia Et de meromélia

3°)- Le « bricolage moléculaire » ou comment faire du neuf avec du vieux Voir fiche d’activité 3

Plusieurs exemplaires du même gène Nombreux allèles du même gène duplications Plusieurs exemplaires du même gène Nombreux allèles du même gène mutations gène gène1 gène2 gène3 gène4 gène5 gène1 gène2 gène3 gène4 gène5 Nouveaux gènes formés par aboutements gène2 gène3 gène4 gène5 gène1

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 »

Facteurs non génétiques symbiose mutations Facteurs non génétiques Facteurs génétiques meiose Biodiversité au temps t1 fécondation Modification du comportement Groupements de gènes ou Duplications Caractère aléatoire Brassage interchromosomique Brassage intrachromosomique ou Gènes de structure Biodiversité au temps t2 reproduction sexuée Gènes homéotiques

2 types de filaments mycéliens 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

Génotype(s) des gamètes Comparaison avec les résultats expérimentaux Interprétation chromosomique du premier croisement 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

Facteurs non génétiques Biodiversité au temps t1 Facteurs génétiques Facteurs non génétiques reproduction sexuée Gènes de structure Gènes homéotiques meiose Modification du comportement mutations symbiose Brassage interchromosomique Brassage intrachromosomique Duplications Groupements de gènes fécondation Caractère aléatoire Biodiversité au temps t2 ou ou

Génotype(s) des gamètes Comparaison avec les résultats expérimentaux Interprétation chromosomique du second croisement 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.

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 1er exemple : Le cas des groupes sanguins : 1 gène trois allèles. 2ème exemple : Le système HLA (CMH) plusieurs gènes avec chacun de nombreux allèles. (voir fécondation) 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

Poissons osseux branchies Gène ancestral 420 MA AVT Mutations ??? AVT duplication Actuel AVT OT 380 MA 1 mutation (change arg en leu) AVT OT duplication 300 MA AVT ADH OT 190 MA 1 mutation (change ileu en phe) Poissons osseux branchies Poissons BP / Amphibiens / reptiles Mammifères AVT OT ADH

3°)- Les mutations sont soumises à la pression de sélection exercée par l’environnement. Pression sélective Population = ensemble d’allèles « pool » allélique Modification du stock d’allèles Problème : quelles sont les conditions pour qu’un allèle muté se maintiennent dans la population ?

- Cas des mutations neutres Nombre de mutations du gène Fibrinogène (protéine de la peau) Hémoglobine (transport de l’O2) Cytochrome c (réaction biochimique de la respiration cellulaire) Temps (MA) - 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

Homme adulte Chimpanzé jeune Chimpanzé adulte

Mutations de gènes de structure 5°)- Mutations de gènes de structure Individu A’ peu différent de A, même espèce Individu A Mutations de gènes de développement « petites causes »… …« petits effets  » « petites causes »… …« grands effets » Individu B très différent de A, nouvelle espèce