Partie II thème 1 GENETIQUE ET EVOLUTION Restitution des acquis Présentation des chapitres Chap 5 thème 1 : LE BRASSAGE GENETIQUE ET SA CONTRIBUTION A LA DIVERSITE GENETIQUE Restitution des acquis communiquer - Diversité génétique Chaque individu issu de la reproduction sexuée présentent des caractères typiques de l espèce ( caractères spécifiques) et des caractères propres à chaque individu ( variations individuelles). Pb : Comment la reproduction sexuée assure-t-elle à la fois la stabilité d une espèce et la diversité des individus qui la composent? I- REPRODUCTION SEXUEE ET STABILITE DE L ESPECE : Activité 1 chap5 thème 1 TS : Le cycle de développement de l espèce humaine : Comparer observer traiter des informations rédiger Caryotype cellule somatique p 14 document 1 + Caryotype gamète document 2 p 14 points communs et différences entre les deux caryotypes Construction du cycle de développement de l homme Pb : quel est le cycle de développement d une drosophile? Activité 2 chapitre 5 TS : le cycle de développement de la drosophile Extraire et organiser des données à partir de documents raisonner avec rigueur- communiquer à l écrit 1 les points communs entre le cycle de développement de l homme et de la drosophile le nombre d exemplaire de chaque chromosome présent dans les différentes phases du cycle (haploïde / diploïde) les conséquences de la méiose et de la fécondation sur la diploïdie des cellules
Chez les animaux les cellules somatiques possèdent des paires de chromosomes homologues, elles sont diploïdes ( 2n chromosomes). Les cellules reproductrices elles ne possèdent que des chromosomes simples : on dit qu elles sont haploïdes ( n chromosomes). Tous les individus d une même espèce possèdent le même nombre de chromosomes. Le cycle de développement d un individu décrit l enchaînement des phases de la vie d un individu d une espèce donnée à reproduction séxuée depuis la naissance jusqu à l reproduction. Au fil des générations les caryotypes des individus possèdent le même nombre de chromosomes. La stabilité du caryotype au cours des générations est assurée par l alternance au cours du cycle de développement de deux mécanismes biologiques complémentaires : la méiose et la fécondation. La méiose permet le passage de la diploïdie à l haploïdie et la fécondation le passage de la diploïdie à l haploïdie. Pb : quelles sont les caractéristiques de la méiose? II- LA MEIOSE OU LE PASSAGE DE LA DIPLOÏDIE A L HAPLOÏDIE TP 1 TS chap 5 Thème 1 MEIOSE ET PRODUCTION DES GAMETES Les gamètes sont à l origine, après la fécondation, de la première cellule diploïde de l individu. Leur équipement chromosomique ne peut donc pas être identique aux autres cellules de l organisme. Comment se déroule la méiose? On se propose d'observer des cellules de testicule de criquet afin de chercher des arguments en faveur de la formation par méiose de gamètes à n chromosomes à partir de ces cellules dans l organe disséqué. Observer au microscope réaliser la dissection du testicule de criquet schématiser un processus biologique- utiliser un matériel de capture d image A- Les mécanismes de la méiose : Activité 3 chap 5 TS : le passage de la diploïdie à l haploïdie Représenter schématiquement le déroulement de la méiose à partir d une cellule diploïde. Livre p 18 19 Animation méiose http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0051-2 http://www.youtube.com/watch?v=mdkd9kyhf4m La méiose est une succession de deux divisions cellulaires particulières, permettant d obtenir 4 cellules filles haploïdes à partir d une cellule mère diploïde précédée par une interphase au cours de laquelle il y a réplication de l ADN - Première division de méiose : les chromosomes homologues de chaque paire s associent étroitement et sont séparés dans deux cellules filles - Seconde division de méiose : sans réplication préalable, il y a séparation des chromatides de chaque chromosome et leur répartition dans les quatre cellules filles. Ces dernières seront à l origine des gamètes. La méiose produit donc 4 cellules haploïdes à partir d une cellule diploïde Pb : Quels sont les différents remaniements qui ont lieu au cours de la méiose? B- Les remaniements au cours de la méiose TP2 chap5 TS 2
Activité 4 chap5 TS : les remaniements interchromosomiques au cours de la méiose : Effectuer une analyse statistique simple d un brassage interchromosomique (en analysant des produits de méiose). L analyse des produits de méiose se limite aux diplontes par l étude des descendants issus d un croisement avec un homozygote récessif pour tous les loci étudiés Livre p 20 document 1 : Pb : comment se déroulent les remaniements intrachromosomiques au cours de la méiose? Activité 5 chap5 TS : les remaniements intrachromosomiques Exemple d un croisement chez la drosophile : interprétation génétique et chromosomique des différents croisements présentés. Dans les cellules en prophase I de méiose, on observe des remaniements des chromosomes homologues : les chromatides s enchevêtrent et forment des chiasmas. Au niveau de ceux-ci des échangent de fragments sont possibles c est le phénomène de crossing over. De nouvelles combinaisons d allèles apparaissent donc sur les chromatides remaniées on parle de remaniements intrachromosomiques. Chez un individu hétérozygote pour deux gènes portés par un même chromosome les crossing over sont à l origine de l apparition de gamètes recombinés. On met en évidence ces gamètes en effectuant un croisement test (croisement entre un individu étudié et un individu homozygote pour les allèles récessifs des deux gènes). Les gamètes recombinés, en proportion minoritaire, sont à l origine des descendants ayant un phénotype différent de leurs parents dans le croisement test. Au cours de la méiose, des échanges de fragments de chromatide ( crossing over ou enjambement) se produisent entre chromosomes homologues d une même paire. Les chromosomes ainsi remaniés subissent un brassage interchromosomique résultatnt de la migration aléatoire des chromosomes homologues lors de la 1ere division de méiose. Une diversité potentiellement infinie de gamètes est ainsi produite. Pb : quels sont les anomalies possibles de la méiose? C- Les accidents au cours de la méiose : TP 3 chap 5 TS LES ACCIDENTS AU COURS DE LA MEIOSE : La méiose permet quand est elle est associée à la fécondation permet le maintien du caryotype d une génération à l autre. Toutefois des anomalies peuvent survenir au cours de ce déroulement. Quelle est l origine des anomalies de la méiose et qu elles peuvent en être les conséquences? Activité 6 chap5 TS : les anomalies de la répartition des chromosomes Livre p 26 documents 1 et 2 Illustrer schématiquement le mécanisme du crossing-over et ses conséquences génétiques. Illustrer schématiquement les mécanismes expliquant certaines anomalies chromosomiques. anomalie en deuxième division de méiose. anomalie chromosomique causant le syndrome de Turner et son origine. Exercice type bac sur les anomalies chromosomiques Des anomalies peuvent survenir au cours de la migration des chromosomes homologues ou des chromatides, lors des anaphases I et II de la méiose. Ces anomalies conduisent à la présence d un nombre anormal de chromosomes dans les gamètes obtenus. Si ces gamètes sont impliqués dans la fécondation, les zygotes obtenus ont également un caryotype anormal pouvant conduire à des troubles. Activité 7 chap 5 TS : des accidents chromosomiques sources de diversité génétique 3
Saisir des informations comparer des données mettre en relation des informations rédiger Extraire et exploiter des informations pour comprendre les conséquences d anomalies lors des remaniements interchromosomiques Livre p 27 documents 3 et 4 accident chromosomique peut s avérer positif : l histoire de la famille des globines. les conséquences du crossing-over inégal sur le génotype des gamètes produits et facteur qui favorise sa survenue. La présence de séquences répétées sur un chromosome peut conduire à des appariements incorrects des chromosomes homologues lors de la prophase I de méiose. Ces chromosomes subissent alors des crossing over inégaux, une des chromatide présentera un gain de matériel génétique et une autre une perte de matériel génétique. Ce mécanisme est à l origine des duplications de gènes. Les différentes copies peuvent accumuler des mutations au cours de l évolution et constituer ainsi des familles multigéniques. Ce processus participe ainsi à la diversification du vivant. Pb : comment s effectue le rétablissement de la diploïdie dans l organisme? III- LA FECONDATION OU LE RETABLISSEMENT DE LA DIPLOÏDIE : Activité 8 chap 5 TS : observation de la fécondation Observer et interpréter des observations microscopiques relatives à la fécondation. Réaliser une analyse statistique simple des résultats d une fécondation. Décrire schématiquement un exemple de fécondation et ses conséquences génétiques. Extraire des informations à partir de documents sélectionner et organiser ces informations Vidéo fécondation https://www.youtube.com/watch?v=htfeshplike http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0017-2 Livre p 24 les étapes clés de la fécondation Au cours de la fécondation un gamète mâle et un gamète femelle s unissent : leur fusion conduit à un zygote. Pb : comment la fécondation permet-elle la diversité du vivant? Activité 9 chap 6 TS : fécondation et diversité génétique des individus Croisement document 2 p 25 Un tableau à double entrée les garnitures alléliques possibles des gamètes de chacun des deux parents F1 et les fécondations qui en résultent. Confrontation de l étude aux résultats expérimentaux. Document 3 p 25 la fécondation amplifie le brassage génétique réalisé par la méiose La rencontre entre les gamètes mâles et femelle est aléatoire, le matériel génétique du zygote est issu de l union des matériels génétiques de deux gamètes tirés au sort parmi une quasi infinité de gamètes possibles possédant chacun une combinaison allélique propre ce qui participe à la diversité génétique des individus au sein de l espèce Seul un faible pourcentage de zygote conduit à la naissance d un individu car le taux d échec à chacune des étapes du développement de l embryon est important. Pour Aller plus loin : - Mitose - Réplication - Familles multigénique - Mutation - Brassage génétique chez les végétaux - Evaluation du risque génétique - Animation méiose - Trisomie 21 - Le lyssenkisme - Dépistage prénatal d anomalies chromosomiques - Réalisation d un caryotype - Technique FISH Métier : - Chercheur en génétique - Technicien biologiste - Cytogénéticien 4
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