II. Diversification génétique et diversification des êtres vivants

Rappel : mutation (différents types, évolution), gène, allèle, chromosome,
chromatide, chromatine, mitose, dominance, récessivité, reproduction
sexuée, expression des gènes, plan d'organisation, définition espèce,
biodiversité, photosynthèse génétique et évolution Mécanismes de la reproduction permettant stabilité et variabilité |Programme officiel : |
|La méiose est la succession de deux divisions cellulaires précédée |
|comme toute division d'un doublement de la quantité d'ADN |
|(réplication). Dans son schéma général, elle produit quatre cellules |
|haploïdes à partir d'une cellule diploïde. |
|Au cours de la méiose, des échanges de fragments de chromatides |
|(crossing-over ou enjambement) se produisent entre chromosomes |
|homologues d'une même paire. |
|Les chromosomes ainsi remaniés subissent un brassage interchromosomique|
|résultant de la migration aléatoire des chromosomes homologues lors de |
|la 1ère division de méiose. Une diversité potentiellement infinie de |
|gamètes est ainsi produite. |
|Des anomalies peuvent survenir. Un crossing-over inégal aboutit parfois|
|à une duplication de gène. Un mouvement anormal de chromosomes produit |
|une cellule présentant un nombre inhabituel de chromosomes. Ces |
|mécanismes, souvent sources de troubles, sont aussi parfois sources de |
|diversification du vivant (par exemple à l'origine des familles |
|multigéniques). |
|Objectifs et mots-clés : Brassage génétique inter et intrachromosomique|
|au cours de la méiose. Diversité des gamètes. Stabilité des caryotypes.|
| |
|(Collège, seconde, première. La mitose, les mutations, les allèles. |
|Première idée de la recombinaison.) |
|Ordonner et interpréter des observations microscopiques de cellules en |
|méiose. |
|Effectuer une analyse statistique simple d'un brassage |
|interchromosomique (en analysant des produits de méiose). |
|Représenter schématiquement le déroulement de la méiose à partir d'une |
|cellule diploïde. |
|Effectuer une analyse statistique simple d'un remaniement |
|intrachromosomique (en analysant des produits de méiose) |
|Illustrer schématiquement le mécanisme du crossing-over et ses |
|conséquences génétiques. |
|Illustrer schématiquement les mécanismes expliquant certaines anomalies|
|chromosomiques. |
|Au cours de la fécondation, un gamète mâle et un gamète femelle |
|s'unissent : leur fusion conduit à un zygote. La diversité génétique |
|potentielle des zygotes est immense. |
|Chaque zygote contient une combinaison unique et nouvelle d'allèles. |
|Seule une fraction de ces zygotes est viable et se développe. |
|Objectifs et mots-clés : La fécondation est abordée à partir d'un |
|exemple choisi chez une espèce animale présentant un cycle |
|monogénétique diplophasique. |
|(Collège, seconde, première. Première idée des mécanismes 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. |
TP1, 2 et 3
Vous devez savoir :
|Définitions|génotype, phénotype, reproduction sexuée, cycle de |
| : |développement |
| |mitose (voir 1S), méiose, fécondation, zygote, un gamète |
| |cellule diploïde / cellule haploïde |
| | |
| |génome, gène, allèle, caryotype, un chromosome, une |
| |chromatide, chromosomes homologues, allèle dominant / |
| |récessif/ codominant, hétérozygote/homozygote |
| | |
| |brassage intrachromosomique, brassage interchromosomique, |
| |appariement, crossing-over (enjambement) et crossing-over |
| |inégal, chiasma, phénotypes parentaux et phénotypes |
| |recombinés |
| |réplication (mécanisme permettant la conservation de |
| |l'information génétique, voir 1S) |
| |croisement-test (ou test-cross en anglais), lignée pure |
| | |
| |anomalies de la méiose : trisomie / monosomie, duplication |
| |de gène par crossing-over inégal |
| |famille multigénique, mutation |
|Savoir |les deux phases clés de la reproduction sexuée (méiose et |
|nommer |fécondation) |
| |le comportement des chromosomes lors de la méiose |
| |un mécanisme créateur d'allèles (mutation, revoir les |
| |conséquences des mutations de l'ADN sur la synthèse des |
| |protéines vues en 1S) |
| |deux mécanismes mélangeant les allèles (brassage inter et |
| |intra-chromosomique) |
| |des anomalies pouvant survenir lors de la méiose |
| |(modification du nombre de gènes et du nombre de |
| |chromosomes) |
|Savoir |Déroulement de la méiose (nombre d'étapes, leurs noms et ce|
|expliquer |qu'il s'y passe) |
| |Déroulement d'un crossing-over |
| |Brassage interchromosomique (savoir donner un exemple de |
| |génotype et les gamètes qui en résultent ainsi que leurs |
| |proportions ; à quel étape se produit-il ?) |
| |Duplication de gène |
| |Monosomie et trisomie |
| |Mécanismes assurant la diversité des génomes (brassages, |
| |duplication suivi de mutation, |
|Schémas |une cellule à l'état diploïde ou haploïde avec un nombre |
| |donné de chromosomes |
| |Méiose avec au moins 2 paires de chromosomes |
| |l'évolution de la quantité d'ADN par cellule lors de la |
| |méiose et la mitose (graphique) |
| |Crossing-over (chiasma entre deux chromosomes homologues et|
| |résultat du crossing-over) |
| |Brassage interchromosomique (en positionnant des allèles |
| |sur les chromosomes, et en donnant les proportions des |
| |gamètes) |
| |un échiquier de croisement |
| |Duplication de gène (résultant d'un crossing-over inégal) |
| |Méiose et fécondation aboutissant à une trisomie ou une |
| |monosomie |
Diversification génétique et diversification des êtres vivants |Programme officiel : |
|L'association des mutations et du brassage génétique au cours de la |
|méiose et de la fécondation ne suffit pas à expliquer la totalité de la|
|diversification génétique des êtres vivants. Il s'agit ici de donner |
|une idée de l'existence de la diversité des processus impliqués, sans |
|chercher une étude exhaustive. En outre, une diversification des êtres |
|vivants n'est pas toujours liée à une diversification génétique. |
|Bilan : processus de diversification du vivant. |
| |
|D'autres mécanismes de diversification des génomes existent : |
|hybridations suivies de polyploïdisation, transfert par voie virale, |
|etc. |
|S'agissant des gènes impliqués dans le développement, des formes |
|vivantes très différentes peuvent résulter de variations dans la |
|chronologie et l'intensité d'expression de gènes communs, plus que |
|d'une différence génétique. |
|Une diversification des êtres vivants est aussi possible sans |
|modification des génomes : associations (dont symbioses) par exemple. |
|Chez les vertébrés, le développement de comportements nouveaux, |
|transmis d'une génération à l'autre par voie non génétique, est aussi |
|source de diversité : chants d'oiseaux, utilisation d'outils, etc. |
|Objectifs et mots-clés : Il s'agit de montrer la variété des mécanismes|
|de diversification à l'?uvre et l'apport de la connaissance des |
|mécanismes du déve