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Mis à jour du travail.
I – La mitose : conséquence génétique pour les individus
Activité 1 : On a tous en nous quelque chose de Peter Parker…Ou pas
A. La conservation des génomes : stabilité génétique et évolution clonale
Activité 2 : Stabilité génétique et évolution clonale
Bilan n °1: Chez les pluricellulaires, la mitose est une multiplication des cellules somatiques qui permet de transmettre avec STABILITE le caryotype et le génotype à la lignée de cellules filles.
Mais il peut se produire des mutations qui seront à l’origine d’une forme de diversité génétique au sein des sous-clones (lignées de cellules somatiques mutées).
Si de nombreuses mutations n’ont pas de conséquences phénotypiques (redondance du code génétique, portions non codantes de l’ADN), certaines peuvent avoir des conséquences phénotypiques plus ou moins importantes que ce soit par le développement de tumeur, des pigmentations mosaïques…
Ces modifications sont transmises à l’ensemble des cellules dérivant du mutant et peuvent devenir héréditaires si elles surviennent dans une lignée germinale ( cellules reproductrices).
A la maison : Visionner les deux vidéos de rappel sur les principales étapes de la méiose puis Réaliser un schéma bilan de la MEIOSE
Avec 2n=4
II – La reproduction sexuée des eucaryotes : Transfert vertical de gènes.
A – Les fondations de l’hérédité génétique :
Les lois de l’hérédité & Convention d'écriture en génétique
Bilan n° 2 :A chaque génération la reproduction sexuée, par la méiose suivie de la fécondation, assure le brassage génétique des allèles parentaux :
-La méiose, plus précisément anaphase I, est à l’origine de la ségrégation aléatoire des couples d’allèles de chaque gène.
Chaque cellule produite (gamète) reçoit un seul des deux allèles de chaque paire avec une probabilité équivalente.
Le nombre de combinaisons génétiques possibles dans les gamètes est d’autant plus élevé que le nombre de gènes à l’état hétérozygote est plus grand chez les parents.
-La fécondation consiste en la rencontre aléatoire suivie d’une fusion de deux gamètes haploïdes (n). Ainsi, elle rassemble, dans une même cellule diploïde dite zygote (2n), deux génomes d’origine indépendante apportant chacun un lot d’allèles.
- Méiose et fécondation sont donc à l’origine de la création de nouvelles combinaisons alléliques au cours des générations. Chaque zygote créé aura une combinaison unique
B. Les brassages génétiques
Activité 4 : Méiose et brassages génétiques 1er CAS
Bilan n ° 3 : Les études portant sur des croisements d’individus de lignées pures et de croisements tests (tests-cross) ont permis de mettre en évidence l’existence de plusieurs brassages génétiques au cours de la méiose.
Le brassage interchromosomique concerne les gènes dits indépendants, c’est à dire portés par des chromosomes différents..
-Répartition aléatoire des chromosomes homologues
-En anaphase 1
-Équiprobabilité des combinaisons alléliques
Activité 4 : Méiose et brassages génétiques : 2ème CAS
QCM : © Brassage Interchromosomique ©
---) vidéo brassage interchromosomique : ICI
QCM : © Brassage Intrachromosomique ©
---) vidéo brassage intrachromosomique: ICI
Bilan n ° 4: La méiose permet de produire des gamètes haploïdes qui permettent la conservation du patrimoine génétique et du caryotype.
Ex n=23 +n=23 = 2n=46
Dans le même temps, ces gamètes sont diversifiés par les brassages( mélanges) chromosomiques lors de la méiose.
-le brassage intrachromosomique en prophase 1
-le brassage interchromosomique en anaphase 1
Le brassage intrachromosomique est dû à un mécanisme qui a lieu à la Prophase 1, (crossing-over) les chromosomes homologues vont s’entrecroiser et cet enjambement va conduire à l’échange et à la recombinaison des chromatides. La matérialisation de cet enjambement s’appelle un chiasma.
C- Hérédité liée au sexe…Chromosomique :
Activité 5 : Morgan, une découverte déstabilisante ! & remarques importantes en génétique
Bilan n °5 :
Lors de l’analyse génétique de l’hérédité, les résultats de croisements de gènes portés par des gonosomes (chromosomes sexuels) diffèrent des croisements des gènes portés par des autosomes (chromosomes non sexuels).
En effet les chromosomes sexuels féminins et masculins ont des portions contenant des gènes différents ne se retrouvant pas chez l’homologue.
D. Comprendre les résultats de la reproduction sexuée : principe de base de la génétique
Activité 6 : Analyse génétique au sein de familles affectées par une maladie.
Activité 7 : L’analyse prédictive des maladies
Bilan n ° 6 :
L’identification des allèles portés par un individu s’appuie
•sur une étude au sein de la famille, en appliquant les principes de transmission héréditaires des caractères.
•Sur l’estimation du risque pour un enfant à venir (échiquier des croisements) …
Le développement des techniques de séquençage de l’ADN donne accès au génotype de chaque individu de ces ascendants et descendants.
L’utilisation de bases de données informatisées permet d’identifier des associations entre certains gènes mutés et certains phénotypes.
permettant d’effectuer des analyses prédictives fines en cas de risque de maladie grave pour un enfant à naître.
Le problème de la conservation et de l’anonymat des données se pose !!
Film d'animation sur le gène #CFTR
E. Les accidents génétiques de la méiose
QCM : © Quand la méiose ne tourne pas rond ©
Activité 8 : Des chats mâles [Tortie] c’est anormal !
Remarque : Un caryotype normal ? C’est surfait ! CAS : Histoire évolutive de la famille du blé..
Polyploïdisation : multiplication du nombre de chromosomes d’un individu, suite à une anomalie de méiose.( augmentation du nombre de chromosomes par lot ou du nombre de lots)
Activité 9 : Les conséquences évolutives des accidents de la méiose
Télécharger et installer sur vos ordinateur le logiciel Version élèves Lycée - Phylogène-Lycée-2021 : téléchargeable ICI
Famille multigénique : ensemble de gènes issus d’un même gène ancestral, qui a pu être dupliqué, transloqué (déplacement sur un autre chrosomome ) et/ou muté.
Bilan n°7 : Des anomalies peuvent survenir au cours de la méiose : crossing-over inégal ; migrations anormales de chromosomes ou chromatides au cours des divisions de méiose…
Ces accidents, souvent létaux (trisomies, monosomies …), engendrent parfois une diversification importante des génomes et jouent un rôle essentiel dans l’évolution biologique. Voici deux exemples :
1. Un crossing-over inégal aboutit parfois à une duplication (copie) de gènes. Les gènes dupliqués peuvent obtenir de nouvelles fonctions par accumulation de mutations, ce qui est à l’origine des familles multigéniques.
2. Des lots entiers de chromosomes peuvent ne pas se séparer lors de méiose, aboutissant à une POLYPLOÏDISATION créant ainsi de nouvelles espèces (barrières de reproduction génétique entre populations)
III. La complexification des génomes : transferts horizontaux et endosymbioses
A – Découverte, mécanisme et impact évolutif
Activité 10 : Des transferts horizontaux
Bilan n °8 : Les transferts horizontaux de gènes permettent des échanges génétiques entre organismes non nécessairement apparentés :
- Ils reposent sur l’universalité de la composition et de la structure de l’ADN, le nouveau caractère peut être exprimé.
- Ils se font par des processus variés (vecteurs viraux, conjugaison bactérienne, transformation…)
- Ils sont fréquents
- Ils ont un impact évolutif très important sur les populations, les écosystèmes. Ils peuvent entraîner notamment la résistance aux antibiotiques des bactéries qui est un problème important en santé humaine. Mais aussi, ces transferts peuvent être contrôlé par l’homme au travers d’application de biotechnologique (création d’organisme génétiquement modifié).
L’ADN transmis peut-être un plasmide (molécule circulaire située dans le cytoplasme indépendant du chromosome bactérien), on parlera d’hérédité cytoplasmique pour qualifier la transmission de caractère par plasmide.
Une fois intégrés dans l’organisme, ils sont transmis ensuite verticalement aux générations suivantes.
B. Du transfert horizontal…à une transmission verticale :
TP ECE type 1 Activité 11 : Même les animaux ont des chloroplastes
Activité 12 : Endosymbiose ou la domestication des bactéries par les eucaryotes !
Bilan n ° 9 : L’endosymbiose est une théorie qui propose que certains organites comme les mitochondries et chloroplastes proviennent d’une symbiose initiale entre proto-eucaryote qui aurait phagocyté une cellule (bactérie ou eucaryote).
Les endosymbioses, fréquentes dans l’histoire des eucaryotes, jouent un rôle important dans leur évolution ;
Elles font l’objet d’une transmission :
- Horizontale : Le génome des endosymbiotes régresse et est partiellement transféré dans le noyau des cellules hôtes.
- Verticale : Cet ADN sera ensuite transféré par hérédité nucléaire.
Alors que les endosymbiotes le seront via le cytoplasme des gamètes = hérédité cytoplasmique.
IV – Une évolution des génomes inéluctable au sein des populations.
Rappel sur l'évolution & QCM Le modèle d’Hardy-Weinberg
Activité 13 : La vie équilibrée ? C’est contre-évolutif !
Bilan n ° 10
Dans les populations eucaryotes à reproduction sexuée, le modèle théorique de Hardy-Weinberg prévoit la stabilité des fréquences relatives des allèles dans une population. Mais, dans les populations réelles, différents facteurs évolutifs empêchent d’atteindre cet équilibre théorique :
- L’existence de mutations aléatoires diversifiant les allèles.
- De forces évolutives exerçant un tri :
o Par sélection naturelle en fonction du caractère favorable ou défavorable des mutations. Une innovation génétique aléatoire peut être avantageuse pour la vie de l’individu dans un environnement donné. Dans la population et dans cet environnement, les individus porteurs de cette innovation auront donc une probabilité plus grande de se reproduire et de transmettre leurs allèles à la descendance. Ainsi, la fréquence de cette innovation augmente au sein de l’espèce et modifie la biodiversité.
o Par sélection sexuelle, certains caractères, mais aussi la communication interindividuelle peuvent contribuer à la SELECTION entre partenaires (majoritairement faite par les femelles).
Ici les caractères/comportements favorisant la reproduction (mais pas forcément avantageux en termes de survie) se transmettront préférentiellement aux générations suivantes.
o Par dérive génétique dans une population limitée, (une innovation neutre peut se propager au cours des générations dans une population de faible effectif par le biais du hasard).
Activité 14 : Un nouveau regard sur la notion d’espèce
Bilan n ° 11 : Les populations subissent continuellement les mécanismes de l’évolution, associé à l’instabilité de l’environnement biotique et abiotique, une différenciation génétique se produit obligatoirement au cours du temps.
Cette différenciation peut conduire à limiter les échanges réguliers de gènes entre différentes populations. Cet isolement reproducteur a conduit à la formation de nouvelles espèces : il y a eu spéciation
QCM & SB des mécanismes de l’évolution
V. D’autres mécanismes contribuent à la diversité du vivant
Activité 15 : Les mécanismes non génétiques de diversification du vivant
Bilan n ° 12 :
La diversification phénotypique des êtres vivants n’est pas uniquement due à la diversification génétique. D’autres mécanismes interviennent :
●Associations d’individus non transmises par hérédité nucléaire (parasitisme ou symbioses ; cas du microbiote acquis…) ;
●Recrutement de composants inertes du milieu qui modulent le phénotype (constructions, parures…).
●Les comportements acquis peuvent être transmis d’une génération à l’autre par apprentissage et constituer une source de diversité : chant des oiseaux, utilisation d’outils …
Comme toutes ces variations ont des composantes héréditaires, ces traits sont susceptibles d'évoluer dans le temps par l'effet de la sélection naturelle ou de la dérive (apparition nouveaux traits puis sélection ou contre-sélection), et donc de participer à l'évolution.
L’évolution culturelle influence l’évolution biologique.
Phénotype étendu : Concept selon lequel le phénotype ne doit pas être limité au seul résultat de l’expression des gènes mais étendu à toutes les manifestations qui en découlent comme le comportement de l’individu dans son environnement
ECE : génétique & Evolution Diversification par apprentissage
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