TP2 - MEIOSE ET DIVERSITE GENETIQUE

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1 THEME 1 : La Terre dans l univers, la vie et l évolution du vivant Thème 1-A : Génétique et évolution Thème 1-A-1 (chapitre 1) : Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique TP2 - MEIOSE ET DIVERSITE GENETIQUE SITUATION DECLENCHANTE Diaporama montrant l infinie diversité de phénotypes au sein d une espèce ACTIVITES ET CRITERES DE REUSSITE Proposer des activités pour résoudre les problèmes ou questions qui peuvent être posés par la situation proposée. Mettre en commun vos réponses puis tenir compte des fiches fournies par votre professeur pour réaliser l activité choisie. COMPÉTENCES Connaissances : - Au cours de la méiose, des brassages génétiques permettent d obtenir des gamètes dont les combinaisons alléliques sont différentes de celles des parents. Capacités : - Recenser, extraire et organiser des informations - Manipuler et expérimenter - Communiquer dans un langage scientifique approprié Attitudes : - Respecter les règles de sécurité. - Manifester sens de l observation DOCUMENTS ET MATÉRIELS FOURNIS - Document 1 : Notions de génétique - Document 2 : Nature et intérêt du croisement test - Document 3 : événement chromosomique lors de la prophase 1 - Document 4 : événement chromosomique lors de l anaphase 1 - Loupe binoculaire - Plaques d un croisement A de drosophiles : parents + F1 + croisement-test (F 2) - Logiciel MESURIM + photos de résultats d un croisement B de drosophiles + fiche technique mesurim - Fichier EXCEL pour les statistiques sur la classe - Fiche méthode d analyse des résultats Critères de réussite : Justification de la dominance et récessivité Utilisation du binoculaire Repérage des phénotypes recombinés Utilisation de la caméra Capture d image Traitement de l image Utilisation de MESURIM Comptage et pourcentages exacts Présentation des résultats Justification que la méiose source de diversité Formulation d hypothèses sur les évènements responsables de la diversité Réalisation d une synthèse Autoévaluation

2 - La garniture chromosomique est caractéristique d une espèce. - De très nombreuses espèces sont qualifiées de diploïdes car chacun de leur chromosome a son homologue ce qui se traduit par un nombre pair de chromosomes. Exemple : 2n= 46 - À la suite de la méiose on obtient des gamètes haploïdes cela signifie que chaque chromosome est «unique» il n a plus son homologue. Exemple : n = 23 - La fécondation rétablit la diploïdie - Un gène occupe un emplacement précis (locus) sur un chromosome et son homologue. - Pour un gène Il existe deux versions ou allèles : Si les versions sont les mêmes on parle d homozygotie pour le gène considéré. Si les versions sont différentes on parle d hétérozygotie pour le gène considéré. - Un chromosome peut être le support de très nombreux gènes. - Si les gènes sont portés par le même chromosome on dit qu ils sont liés et s ils sont portés par des chromosomes différents on dit qu ils sont indépendants. Document 1 : Notions de génétique Un croisement- test ou test cross consiste à croiser des individus de la F1 avec des individus doubles récessifs ; les allèles des gamètes des individus doubles récessifs ne font pas écran aux allèles des gamètes des individus de la F1. Par conséquent la génération que produit un croisement test (F 2) traduit fidèlement dans les proportions de ses phénotypes, les proportions des génotypes des gamètes produits par les individus de la F1. Document 2 : Nature et intérêt d un croisement test Durant la prophase 1 de la méiose les chromosomes homologues s apparient ensemble et forment des bivalents (car 2 chromosomes) ou tétrade (car 4 chromatides). Les chromosomes homologues tendent ensuite à se séparer sauf au niveau de contacts particuliers, les chiasmas. Ces chiasmas correspondent à des zones où se produisent des échanges entre deux chromatides de chromosomes homologues (crossing-over). Pour un gène donné la fréquence de la présence d un crossing-over est inférieure à son absence. Document 3 : évènement chromosomique lors de la prophase 1

3 Lors de l anaphase de première division de méiose les chromosomes homologues se séparent ; chaque lot migre vers un pôle de la cellule. Document 4 : évènement chromosomique lors de l anaphase1 Corps clair, ailes longues Corps ébène, ailes vestigiales Document 5 : parents du premier croisement de drosophiles yeux rouges, corps clair yeux sépia, corps ébène Document 6 : parents du deuxième croisement de drosophiles (intra)

4 ACTIVITE Groupe 1 : On croise deux souches pures de drosophiles c est à dire deux souches de drosophiles homozygotes pour les deux gènes considérés gouvernant l un, de la couleur du corps et l autre, de la longueur de l aile (document 5) Groupe 2 : On croise deux souches pures de drosophiles c est à dire deux souches de drosophiles homozygotes pour les deux gènes considérés gouvernant l un, de la couleur du corps et l autre la couleur de l œil (document 6) Activités et déroulement des activités Capacités et critères d évaluation 1. Préciser la caractéristique de la population F1 puis justifier la dominance et la récessivité des allèles de chaque gène. 2. Identifier les phénotypes de la génération issue du croisement-test proposé. Centrer la préparation sur un représentant de phénotype différent de ceux des parents. Saisir des données Mettre en relation des données Comparaison des phénotypes F1 et parentaux pour justifier la dominance/récessivité Employer des techniques d observation Bon repérage et phénotype exact. 3. Acquérir une image numérique présentant un individu de la génération issue du croisement test et l'enregistrer à l'emplacement indiqué (voir fiche technique). Utiliser un logiciel d acquisition 4. Insérer, légender et titrer l image dans la «fiche-réponse» numérique, selon la technique habituelle. Traiter des images numériques 5. Dénombrer, avec le logiciel MESURIM, les drosophiles de chaque phénotype sur la photographie du résultat du croisement test. Mettre en commun vos résultats. Utiliser un logiciel Reconnaissance des différents phénotypes Comptage et calcul des pourcentages exacts 6. Présenter, de façon organisée, les résultats de dénombrement obtenus et les pourcentages calculés sur la fiche réponse numérique. Communiquer par des modes de représentation Tableau à double entrée + titre corrects 7. Rappeler l intérêt d un croisement test et tenir compte des résultats fournis pour justifier que la méiose est source de diversité des gamètes. Mettre en relation des données 8. Tenir compte des résultats obtenus et des documents mis à votre disposition pour formuler une hypothèse sur la nature de(s) l événement(s) à l origine de la diversité des gamètes. Mettre en relation des données Evénement(s) repéré(s) 9. Mettre en commun votre travail pour commencer à répondre au problème posé en début de TP Réaliser une synthèse

5 UTILISATION D UNE CAMERA NUMERIQUE ET ACQUISITION D IMAGE - Installer la caméra à la place de l'oculaire. - Lancer le logiciel SCOPE. - Réaliser la capture d'image :cliquer sur File import image live capture Scope Tek DCM35 - Cliquer capture a frame - Cliquer sur Save pour sauvegarder (JPEG) - Ouvrir Word - Choisir insertion - Sélectionner formes pour légender le schéma

6 Mesurer des angles «Choix/Outil de mesure/angle» Tracer à la souris deux segments en partant du sommet de l angle à mesurer, des flèches apparaissent à l opposé du sommet. la valeur de l angle s affiche en bas de l écran ATTENTION : la valeur affichée est celle de l angle compris entre le premier et le deuxième segment dans le sens trigonométrique COMPTAGE OU MESURE AVEC MESURIM Mesurer une surface et choisir sa couleur et son épaisseur «Image/Délimiter des zones» - Colorer grossièrement un élément, puis un autre avec une autre couleur et ainsi de suite, faire de même avec le fond - Cocher «étendre la classification à tous les pixels» : le résultat s affiche pour chaque élément en % de la surface totale de l image ou en unité de surface si l échelle a été définie Compter des objets et présenter graphiquement les résultats Compter des objets - Cliquer «Outils/Comptage» - choisir dans la fenêtre flottante le nombre de séries à compter ; des couleurs par défaut sont attribuées à chaque série. Remplacer si nécessaire les numéros par des noms plus évocateurs - cocher la ligne 1 et repérer dans l image un objet appartenant à la classe 1 - cliquer sur l objet, un point de la couleur de la classe s affiche sur l objet en même temps qu il est comptabilisé dans le tableau. - faire de même avec les autres objets de la série - utiliser la même méthode pour les autres lignes. Pour effacer un point cliquer dessus puis cliquer «oui» dans la fenêtre «Avertissement». Construire un graphique - Cliquer «Outils/Tableau» et cocher la première ligne. - Reporter les valeurs du compteur dans le tableau (en X le n des séries et en Y le nombre d objets comptabilisés) - Double-cliquer sur le graphique pour modifier sa présentation. REMARQUE : Il est possible d enregistrer le tableau en fichier texte pour le traiter dans un tableur (Excel ou OpenOffice) et construire un histogramme. Mesurer les dimensions d un objet connaissant l échelle Créer une échelle - Sélectionner l image.«image/créer/modifier l'échelle» - «Image/Créer/Modifier l'échelle» et cocher «Échelle à définir» - cocher «Échelle déjà mémorisée» et choisir le nom de l échelle à - Tracer une ligne avec le curseur de la souris sur une partie de l image de utiliser calibrage dont la dimension est connue. - tracer une ligne à la souris sur la partie de l objet à mesurer : la - Reporter en bas dans les cases correspondantes, son unité et sa valeur. mesure s affiche en bas à droite. - «transférer l échelle» et cocher «Ajout temporaire». Choisir un Nom pertinent. Réaliser une lecture optique d une bande d électrophorèse - Ouvrir une image scannée de la bande d électrophorèse - tracer un trait à la souris sur la totalité de la bande - «Choix/Outil de mesure/lumière sur une bande» - dans le menu flottant «Mesure d intensité de couleur sur une ligne», choisir une largeur de bande d une dizaine de pixels - cocher «Tout», «Mesure en absorption» et «Mesure linéaire» - mesurer pour afficher le graphique.