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Page 24 Séquence 4 Les brassages génétiques au cours de la reproduction sexuée

Page 24 Séquence 4 Les brassages génétiques au cours de la reproduction sexuée et unicité génétique des individus Situation de vie contextualisée : fig 4.1 La résolution des problèmes liés à cette situation-problème nécessite les savoirs suivants : - Interpréter des résultats d’expériences sur le monohybridisme et le dihybridisme - Expliquer les notions de polygénie et de pléiotropie - Identifier les types de mutations et leurs conséquences - Identifier les anomalies chromosomiques GENERALITES La reproduction nous permet de nous prolonger dans nos fils et nos filles. En effet par le biais de la sexualité, nous transmettons grâce à une minuscule cellule haploïde (gamète) notre patrimoine génétique à notre descendance. C’est pourquoi les enfants d’un couple ressemblent plus ou moins à leurs parents (proches ou lointains). L’hérédité est transmission des caractères d’un être vivant à sa descendance par le biais de la sexualité. La génétique est la science de l’hérédité. C’est un moine autrichien nommé Gregor Mendel qui a étudié de manière statistique et très scientifique la transmission des caractères héréditaires de génération en génération. Ses travaux lui ont permis d’énoncer trois lois considérées aujourd’hui comme des lois universelles d’hérédité : ce sont les lois de Mendel. I - Vocabulaire génétique - un gène est une portion d’ADN qui code pour un caractère donné. Il est à noter que chez un individu diploïde (2n chromosomes), un gène est représenté en deux exemplaires sur les deux chromosomes homologues. - le locus d’un gène est l’emplacement de ce gène sur le chromosome - les allèles sont les différentes versions d’un même gène. Par exemple si on considère le gène qui code pour le caractère « couleur des yeux », on peut avoir l’allèle qui traduit la couleur noire, l’autre qui traduit la couleur blanche… - soit deux allèles « a » et « b » d’un gène : * si un individu possède les deux allèles sur ses chromosomes (a//b), on dit qu’il est hétérozygote. * si par contre il ne possède qu’un seul allèle sur ses deux chromosomes homologues (a//a ou b//b), on dit qu’il est homozygote. - l’hybridation est le croisement entre deux parents de race pure (homozygotes) et d’allèles différents. Page 25 a//a x b//b. Le résultat de ce croisement est un individu hétérozygote (a//b) appelé hybride. - le phénotype est l’ensemble des caractères exprimables d’un individu. Il peut être visible (couleur de la peau, forme du nez…), il peut être non visible (groupes sanguins, complexe majeur d’histocompatibilité…). On note le phénotype entre les crochets. Exemple [A]. - le génotype est l’ensemble des caractéristiques génétiques d’un individu. C’est le patrimoine héréditaire. - un allèle dominant est un allèle qui s’exprime toujours dans le phénotype. Il est noté en majuscule en utilisant la première lettre du mot. Exemple, si l’allèle qui code pour le rouge est dominant, il est noté R. - un allèle récessif est un allèle qui ne s’exprime dans le phénotype qu’à l’état homozygote. Il est noté en minuscule en utilisant la première lettre du mot. Par exemple si l’allèle qui code pour le bleu est récessif, on le note b. Ainsi, si un individu a pour phénotype [R], son génotype sera R//R ou R//b ; s’il a pour phénotype [b], son génotype ne peut qu’être b//b. - chez l’Homme, il existe 23 paires de chromosomes, soit 22 paires d’autosomes (chromosomes somatiques) et une paire de gonosomes (chromosomes sexuels : XX chez la femme et XY chez l’homme). De même chez toutes les espèces diploïdes, il existe une paire de gonosomes, le reste étant des chromosomes somatiques. II - Lois statistiques de la transmission des caractères héréditaires : lois de Mendel A - Hérédité autosomale 1 - Le monohybridisme Le monohybridisme est l’étude de la transmission d’un seul caractère héréditaire. a) Le monohybridisme avec dominance Expérience et résultats : fig 4.2 Analyse et interprétation : - les individus croisés diffèrent par un seul caractère (couleur du pelage) : il s’agit d’un monohybridisme. - à la F1 (première génération), toutes les souris obtenues ont un pelage gris : il y a donc dominance de l’allèle gris sur l’allèle blanc. Phénotype des parents : souris grise [G] x souris blanche [b] Génotype des parents : G//G b//b Gamètes formés : 100% G/ 100% b/ Génération 1 (F1) : 100% G//b 100% [G] - à la deuxième génération (F2), on a une réapparition de la couleur blanche du pelage. Page 26 F1 x F1 : souris grise [G] x souris grise [G] Génotype : G//b G//b Gamètes formés : 50% (ou ½) G/ et 50% (ou ½) b/ 50% (ou ½) G/ et 50% (ou ½) b/ Echiquier de croisement : ♂ ♀ 50% (ou ½) G/ 50%(ou ½) b/ 50% (ou ½) G/ 25%(ou ¼) G//G 25%(ou ¼) G//b 50%(ou ½) b/ 25%(ou ¼) G//b 25%(ou ¼) b//b b) Notion de test-cross Expérience et résultats : fig 4.3 Analyse et interprétation : L’apparition d’une souris blanche lors du croisement montre que l’individu gris croisé porte l’allèle blanc en lui : il est donc un hybride G//b NB : Le test cross (back cross) est un croisement qui permet de déterminer le génotype d’un individu à phénotype dominant. Pour cela, l’individu est croisé avec un autre individu à phénotype récessif. Deux cas sont possibles : 1er cas : [G] x [b] 2ème cas : [G] x [b] 100% [G] 50% [G] et 50% [b] Conclusion : G//G Conclusion G//b Exercice d’application 1 : Mendel dispose de deux races pures de pois différentes par un seul caractère. L’une à graines lisses et l’autre à graines ridées. Le croisement entre deux individus de ces lignées (graine lisse x graine ridée) donne à la première génération tous les pois à graines lisses. L’autofécondation de ces pois de la première génération (F1 x F1) donne à la deuxième génération 200 graines dont 149 lisses et 51 ridées. Pour le troisième croisement, il récupère une graine lisse de la F2 qu’il croise avec un parent à graines ridées ; il obtient autant de graines lisses que de graines ridées. 1 - De quel type d’hybridation s’agit-il ? Justifier la réponse. 2 - Identifier en justifiant l’allèle dominant et l’allèle récessif 3 - Nommer le troisième croisement 4 - A l’aide d’un échiquier de croisement, interpréter les résultats obtenus à la F2 et F3. c) Le monohybridisme avec interdominance ou codominance (sans dominance) Expérience et résultats : fig 4.4 Analyse et interprétation : Résultats génotypiques Résultats phénotypiques 25% G//G 50% G//b 25% b//b 75%(ou ¾) [G] 25%(ou ¼) [b] Page 27 - les individus croisés diffèrent par un seul caractère (couleur des fleurs) : il s’agit d’un monohybridisme. - à la F1, toutes les fleurs obtenus ont une même couleur, mais cette couleur n’est ni celle de l’un ni celle de l’autre parent croisé : il y a donc interdominance (codominance). Les deux allèles sont notés en majuscule B et N. Phénotype des parents : Fleur rouge [R] x Fleur blanche [B] Génotype des parents : R//R B//B Gamètes formés : 100% R/ 100% B/ Génération 1 (F1) : 100% R//B 100% [ROSE] - à la deuxième génération, on a une réapparition des couleurs des parents. F1 x F1 : Fleur rose x Fleur rose Génotype : R//B R//B Gamètes formés : 50% (ou ½) R/ et 50%(ou ½) B/ 50% (ou ½) R/ et 50%(ou ½) B/ Echiquier de croisement : ♂ ♀ 50% (ou ½) R/ 50%(ou ½) B/ 50% (ou ½) R/ 25%(ou ¼) R//R 25%(ou ¼) R//B 50%(ou ½) B/ 25%(ou ¼) R//B 25%(ou ¼) B//B Exercice d’application 2 : On croise une poule au plumage blanc avec un coq noir tous deux de race pure. On obtient en F1 uniquement des oiseaux au plumage bigarré (blanc-noir). En croisant entre eux un coq et une poule de la F1, on obtient une génération F2 dont la composition est la suivante : 50% d’oiseaux au plumage bigarré, 25% d’oiseaux au plumage blanc et 25% d’oiseaux au plumage noir. 1 - Quel (s) est (sont) le (s) caractère (s) étudié (s) ici ? 2 - De quel type d’hybridation s’agit-il ? 3 - Interpréter les résultats obtenus en F1 et en F2 d) Notion de gène létal L’action de certains gènes à l’état homozygote provoque la mort de l’individu. Ce sont des gènes létaux. Expérience : Le croisement de deux souris jaunes entre elles donne 2/3 de souris jaunes et 1/3 de souris noires. Analyse et interprétation : Résultats génotypiques Résultats phénotypiques 25% B//B 50% B//N 25% N//N 25% [R] 50% [ROSE] 25% [B] Page 28 - Les individus croisés ne sont pas de race pure, car la descendance n’est pas uniforme ; il s’agit donc des hybrides. - On s’attendrait aux proportions phénotypiques 3/4 ; 1/4 caractéristiques de la F2 d’un monohybridisme avec dominance, mais on a plutôt obtenu 2/3 et 1/3. Ces proportions sont celles d’un monohybridisme avec dominance et gène létal. 1/4 des souris de cette génération ne sont pas viables. Souris jaune [J] x Souris jaune [J] Génotype : J//n J//n uploads/s3/cours-de-tle-d-sequence-4.pdf