THEME 2 : STABILITE ET VARIABILITE DES GENOMES ET EVOLUTION Leçon 3 : Méiose et Fécondation participent à la variabilité des individus ROC Liban 2011 Montrer comment la méiose est à l'origine de la diversité des génotypes des gamètes. Pour illustrer le brassage interchromosomique, on envisagera la méiose chez un individu diploïde hétérozygote pour deux gènes A et B non liés, puis pour illustrer le brassage génétique intrachromosomique, on envisagera la méiose chez un individu diploïde hétérozygote pour deux gènes D et E liés. La réponse, qui inclura une introduction, un développement structuré et une conclusion sera illustrée de schéma(s). 1
Méthode globale en génétique 1. Dans un cas de monohybridisme Intro : 1) préciser que le cas étudié correspond à un monohybridisme (un caractère) 2) Supposer que ce caractère est gouverné par un gène 3) Trouver les allèles correspondant à ce caractère 4) Déterminer l allèle dominant et l allèle récessif : voir le phénotype de la F1 5) Proposer une convention d écriture : en majuscule (ou +) pour l allèle dominant 6) Préciser que les parents sont homozygotes pour le gène concerné, car les parents sont de lignée pure ou de souche sauvage. Dvpt : Pour le croisement des parents : 1) Ecrire le phénotype des individus 2) Ecrire le génotype des individus 3) Ecrire le génotype des gamètes et leur pourcentage 4) Faire un échiquier de croisement : à l aide des gamètes parentaux 5) Indiquer le génotype de la descendance 6) Indiquer le phénotype de la descendance 7) Indiquer le pourcentage pour chaque phénotype de la descendance Pour le croisement-test : 1) Ecrire le phénotype des individus 2) Ecrire le génotype des individus 3) Ecrire le génotype des gamètes et leur pourcentage 4) Faire un échiquier de croisement : à l aide des gamètes parentaux 5) Indiquer le génotype de la descendance 6) Indiquer le phénotype de la descendance 7) Indiquer le pourcentage pour chaque phénotype de la descendance Conclusion : Vérifier si les résultats expérimentaux sont conformes aux résultats théoriques Si oui, notre hypothèse est donc validée. 2
2.Dans un cas de dihybridisme (2 couples d allèles) 1) Préciser que le cas étudié correspond à un dihybridisme 2) Si aucune information n est donnée, supposer que chaque caractère est gouverné par un gène 3) Si aucune information n est donnée au sujet de la liaison des gènes, observer les pourcentages des phénotypes des descendants du croisement-test : a/si les proportions sont équiprobables : les gènes sont indépendants Pour le prouver, partir de l hypothèse que les gènes sont indépendants et sachant que les résultats théoriques seront conformes aux résultats expérimentaux, votre hypothèse sera vérifiée. b/si les proportions sont non-équiprobables : les gènes sont liés Pour le prouver, procéder par un raisonnement par l absurde qui consiste à partir de l hypothèse que les gènes sont indépendants et sachant que les résultats théoriques ne seront pas conformes aux résultats expérimentaux, votre hypothèse sera infirmée et vous pourrez affirmer que les gènes sont liés. Dvpt : Identique au monohybridisme Conclusion : 1) Vérifier si les résultats expérimentaux sont conformes aux résultats théoriques 2) Expliquer les mécanismes de crossing-over qui ont aboutit à ces résultats en schématisant une paire de chromosomes de cellule germinale du parent F1 en prophase I de méiose : avant, pendant et après le crossingover. 3
Exercice 1 : Chez les espèces à reproduction sexuée, méiose et fécondation permettent la stabilité des génomes mais aussi une variabilité génétique des individus. À partir des informations extraites des documents, mises en relation avec vos connaissances, expliquez comment la méiose peut être source de variabilité génétique. figure observable en prophase I de méiose chez la femelle F1 : a = chromosomes homologues, b = une des chromatides sœurs, c = chiasma, d = centromère c a b d 4
Exercice 2 : bac La Réunion 2011 La majorité des drosophiles a les yeux rouges mais il existe plusieurs variations de cette couleur dans les populations. On formule l hypothèse que la couleur rouge des yeux est gouvernée par un seul gène. À partir des informations extraites du document, validez ou invalidez cette hypothèse. Document : croisements entre drosophiles aux yeux rouges. 5
Exercice 3 : bac Emirats 2010 Le croisement de 2 souches de lignée pure de Drosophiles différant par deux caractères codés par deux gènes indépendants : [ailes vestigiales ; yeux rouges] x [ailes longues ; yeux bruns] donne 100% de Drosophiles [ailes longues ; yeux bruns]. On croise 2 souches de Drosophiles : une souche S1 pure de phénotype [ailes vestigiales ; yeux bruns], une souche S2 de phénotype [ailes longues ; yeux rouges]. On obtient : 50% [ailes vestigiales ; yeux bruns], 50% [ailes longues ; yeux bruns]. Montrez que la souche S2 est hétérozygote pour l'un des deux gènes. Exercice 4 : bac Amérique 2011 La couleur des yeux des drosophiles est gouvernée par de nombreux gènes. On étudie la transmission de deux de ces gènes. À l'aide de l'exploitation rigoureuse des documents et de la mise en relation avec les connaissances, expliquer la diversité des phénotypes obtenus dans le document 3 à chaque génération ainsi que leurs proportions. Pour l'écriture des génotypes, les allèles seront notés comme dans le document 2. Document 1 : synthèse des pigments dans les yeux de drosophile La drosophile a des yeux composites faits de centaines d'unités visuelles individuelles appelées 'ommatidies". La couleur sauvage (rouge foncé) de l'oeil est due au mélange de deux groupes de pigments distincts dans chaque ommatidie : les pigments rouges vifs et les pigments bruns. Chaque pigment est produit par une voie de biosynthèse distincte. Chaque étape est catalysée par une enzyme différente. 6
Document 2 : déterminisme génétique de la couleur des yeux Le gène qui permet la synthèse du pigment brun est situé sur la paire de chromosomes 3 et existe en deux versions : - l'allèle st+ qui code une enzyme fonctionnelle; - l'allèle st qui code une enzyme non fonctionnelle. Celui qui permet la synthèse du pigment rouge est situé sur la paire de chromosome 2 et existe en deux versions : - l'allèle bw+ qui code une enzyme fonctionnelle; - l'allèle bw qui code une enzyme non fonctionnelle. Les homozygotes possédant les allèles mutés pour les deux gènes ne synthétisent aucun des deux pigments: ils ont les yeux blancs. Les homozygotes possédant l'allèle muté «st» ne fabriquent pas le pigment brun et ont les yeux rouge vif s'ils possèdent l'allèle bw+. Les homozygotes possédant l'allèle muté «bw» ne fabriquent pas le pigment rouge et ont les yeux bruns s'ils possèdent l'allèle st+. Document 3 : résultats de croisements de drosophiles On croise des drosophiles sauvages homozygotes aux yeux rouge foncé avec des drosophiles aux yeux blancs. Tous les individus de première génération ont les yeux rouge foncé de type sauvage. On effectue un second croisement entre des individus de première génération avec des individus aux yeux blancs. Quatre phénotypes sont obtenus : - 25% de mouches aux yeux rouge foncé de type sauvage ; - 25% de mouches aux yeux blancs ; - 25% de mouches aux yeux bruns ; - 25% de mouches aux yeux rouge vif. 7