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Sujet 1 Sujet national, juin 2014, partie 1 Diversité génétique Des généticiens

Sujet 1 Sujet national, juin 2014, partie 1 Diversité génétique Des généticiens étudient le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique. Ils prennent comme modèle d’étude deux populations de drosophiles constituées d’individus mâles et femelles homozygotes pour deux gènes indépendants. } Document Des mâles de la population 1 sont placés avec des femelles de la population 2 dans le même flacon d’élevage. Leur croisement aboutit à la génération F1. Les individus issus de la première génération (F1) obtenue sont ensuite croisés avec des individus de la population 2. On obtient une deuxième génération (F2) dans laquelle les généticiens observent, pour les caractères étudiés, une diversité des combinaisons phénotypiques. En s’appuyant sur cet exemple, proposer un texte illustré montrant par quels mé- canismes la reproduction sexuée aboutit, ici, à la diversité phénotypique observée. L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion et sera accom- pagné de schémas. Sujet 1 | Énoncé fComprendre la question Le sujet de la synthèse est de montrer que la reproduction sexuée est à l’origine d’une diversité phénotypique et d’expliquer les mécanismes impliqués. Il faut présenter les brassages génétiques liés à la méiose et à la fécondation. Mais il s’agit d’un sujet original qui demande de combiner les connaissances du cours avec l’étude des croisements de drosophiles du document. Le docu- ment présente en effet deux croisements de drosophiles où sont étudiés deux gènes situés sur deux chromosomes différents. L’étude de la formation des gamètes de la génération F1 permet donc de mettre en évidence un brassage interchromosomique, à l’origine de 4 types de gamètes présentant la même fréquence de 25 % chacun. La fécondation permet la formation des 4 types d’individus de la génération F2 avec une même fréquence de 25 % chacun. Par contre, le bras- sage intrachromosomique n’est pas visible ici et est hors sujet. fProcéder par étapes 1re étape : identifier le type de réponse attendue L’énoncé demande une synthèse structurée avec une introduction, un développement et une conclusion. Le développement comprend les connaissances sur les brassages génétiques de la méiose et de la fécondation, associées à l’exploitation du document. Le développement doit contenir le schéma présentant la formation des gamètes des individus de la génération F1 avec le détail du brassage interchromosomique, et le schéma ou l’échiquier de croisement illustrant la rencontre aléatoire des gamètes lors de la fécondation à l’origine des individus de la généra- tion F2. Sujet 1 | Énoncé 2e étape : élaborer un plan détaillé de la synthèse au brouillon Le tableau suivant présente un exemple de plan détaillé élaboré au brouillon. Structure de la synthèse Éléments issus des connaissances Exploitation de l’étude génétique présentée dans le document Introduction : Quels sont les mécanismes génétiques de la reproduction sexuée à l’origine de la diversité phénotypique ? I. La méiose : le brassage interchromosomique Définition de la reproduction sexuée. Définition de la méiose. Définition du brassage interchromosomique. Étude du premier croisement : la F1 contient des individus identiques, hétérozygotes, exprimant les allèles dominants (corps clair et ailes longues). Schéma : Étude du croisement F1 = P1 × P2 : établissement des génotypes et phénotypes de la F1. Étude du second croise- ment : formation lors de la méiose chez F1 de 4 types de gamètes différents de même fréquence. Schéma : Étude du croisement F2 = F1 × P2 : méiose formant les gamètes de F1. II. La fécondation : l’union aléatoire des gamètes Définition de la fécondation. Union aléatoire des gamètes. Étude du second croisement : formation en F2 de 4 types d’individus différents de même fréquence. Schéma : Étude du croisement F2 = F1 × P2 : fécondation des gamètes de F1 et de P2 Conclusion 3e étape : structurer l’introduction et la conclusion au brouillon 4e étape : rédiger la réponse sur la copie Sujet 1 | Corrigé Introduction La drosophile est un organisme modèle pour l’étude des mécanismes génétiques liés à la repro- duction sexuée. Au laboratoire, on dispose de deux populations de drosophiles différant par deux caractères étudiés. On effectue deux croisements successifs à partir de ces deux populations et une diversité de combinaisons phénotypiques est obtenue à l’issue du second croisement. Quelle est la diversité phénotypique des individus provenant du second croisement ? Quels sont les mé- canismes génétiques de la reproduction sexuée à l’origine de cette diversité phénotypique ? Nous présenterons dans un premier temps les mécanismes génétiques de la méiose, puis dans un second temps les mécanismes génétiques de la fécondation. Tout au long de cette étude, nous détaillerons les croisements de drosophiles proposés. I. La méiose : le brassage interchromosomique La reproduction sexuée comprend deux grands événements : la méiose, qui permet la formation des gamètes haploïdes (à n chromosomes), et la fécondation, qui correspond à l’union des gamètes et permet donc la formation d’un zygote diploïde (à 2n chromosomes). Dans le premier croisement de drosophile étudié, des mâles homozygotes P1 à corps clairs et à ailes longues de la population 1 sont croisés avec des femelles homozygotes P2 à corps sombres et à ailes courtes de la population 2. Étude du croisement F1 = P1 × P2 : établissement des génotypes et phénotypes de la F1 Or on sait que les allèles e+ et vg+ sont respectivement dominants sur les allèles e−et vg−. Ainsi d’après leur génotype, tous les individus de la F1 sont hétérozygotes et expriment les phénotypes dominants pour les caractères étudiés. Le phénotype des individus de la F1 est donc [e+ vg+] : ils ont tous un corps clair et des ailes longues. Quels sont les gamètes formés par les individus de la F1 ? La formation des gamètes s’effectue lors de la méiose, qui comprend deux divisions cellulaires successives, la première division puis la seconde division de méiose. La première division de méiose se caractérise par la séparation de chromosomes homologues. En métaphase de première division de méiose, la disposition des chromosomes de chaque paire de part et d’autre du plan Sujet 1 | Corrigé équatorial est aléatoire. Ainsi, au cours de la formation de gamètes de F1, lors de la première divi- sion de méiose, il existe 2 possibilités équiprobables (50 % de fréquence chacune) de répartition des chromosomes comme le représente le schéma suivant. Puis, en anaphase de première division de méiose, la migration des chromosomes de chaque paire dans les futures cellules filles s’ef- fectue en fonction de la répartition aléatoire précédente des chromosomes : il s’agit du brassage interchromosomique. Lors de l’anaphase de la première division de méiose chez F1, le brassage interchromosomique conduit donc à la présence de quatre types de cellules haploïdes équipro- bables. La seconde division de méiose se caractérise par la séparation des chromatides de chaque chro- mosome. L’individu F1 forme donc 4 types de gamètes, contenant soit les allèles (e+, vg+), soit (e−, vg−), soit (e+, vg−) ou soit (e−, vg+). Ces 4 types de gamètes sont équiprobables, avec une probabilité de fréquence de 25 % chacun. Sujet 1 | Corrigé Étude du croisement F2 = F1 × P2 : méiose formant les gamètes de F1 Sujet 1 | Corrigé II. La fécondation : union aléatoire des gamètes La fécondation est l’union de 2 gamètes haploïdes pour former une cellule œuf ou zygote diploïde. Dans l’étude menée ici, nous avons établi que les individus de la F1 forment 4 types de gamètes avec la même fréquence. Les combinaisons alléliques sont soit (e+, vg+), soit (e−, vg−), soit (e+, vg−) ou soit (e−, vg+). L’individu P2 est un individu double récessif pour les 2 caractères étudiés et ne forme qu’un seul type de gamètes, dont la combinaison allélique est (e−, vg−). La fécon- dation se caractérise par la fusion des noyaux haploïdes des 2 gamètes de F1 et de P2, appelée caryogamie. La rencontre des gamètes lors de la fécondation est aléatoire. Chacun des 4 types de gamètes de F1 présente donc la même probabilité d’être fécondé par un gamète de P2. Comme le représente le schéma suivant, cette fécondation aboutit à la formation de 4 types d’individus diploïdes ayant comme phénotype soit [e+, vg+], soit [e−, vg−], soit [e+, vg−], ou soit [e−, vg+]. Ainsi, la génération F2 est constituée d’individus présentant 4 phénotypes différents : – phénotype de type parental, c’est-à-dire soit ceux des parents P1 (corps clais et ailes longues), soit ceux des parents P2 (corps sombres et ailes courtes) ; – phénotype de type non parental, appelé également phénotype recombiné, c’est-à-dire présentant des combinaisons de caractères absentes chez les parents P1 et P2 . Les phénotypes recombinés sont les phénotypes corps clairs et ailes courtes, ainsi que les phénotypes corps sombres et ailes longues. Ces 4 phénotypes des individus F2 présentent la même fréquence de 25 %. Sujet 1 | Corrigé Étude du croisement F2 = F1 × P2 : fécondation des gamètes de F1 et de P2 La génération F2, résultant de 2 croisements successifs (P1 × P2 = F1 puis F2 = F1 × P2), se caractérise donc par une diversité phénotypique plus élevée que celles des uploads/Litterature/ bac-sujets-de-svt-term-s.pdf