bac S septembre 2006 métropole Partie 2.2 : (5 points) Stabilité et

bac S septembre 2006 métropole
Partie 2.2 : (5 points) Stabilité et variabilité des génomes et évolution
Certaines souches de Trèfle sont riches en cyanure et d'autres en contiennent très peu. Un expérimentateur dispose de variétés
homozygotes de Trèfle dont les concentrations en cyanure sont faibles. Il effectue des croisements entre ces variétés.
A partir des informations extraites des trois documents, mises en relation avec vos connaissances, montrez que méiose et
fécondation permettent d'expliquer les proportions de Trèfles riches en cyanure dans les croisements 1 et 2.
document 1 : la voie de synthèse du cyanure et son contrôle
enzyme EA
enzyme EB
Précurseur P ----------------> substance G ----------------> cyanure
gène A
gène B
Le cyanure est produit dans les cellules de Trèfle à partir d’une molécule initiale (précurseur P), grâce à l’action successive de
deux enzymes EA et EB. La synthèse des deux enzymes est contrôlée par deux gènes A et B.
La production de cyanure est importante seulement si les cellules de Trèfle possèdent à la fois les deux enzymes actives E A et EB ;
sinon, la production est faible.
Le gène A présente deux allèles : a+ code pour une enzyme fonctionnelle, a code pour une enzyme non fonctionnelle. L'allèle a+
est dominant sur l'allèle a. Le gène B présente deux allèles : b+ code pour une enzyme fonctionnelle, b code pour une enzyme non
fonctionnelle. L'allèle b+ est dominant sur l'allèle b.
Les deux gènes A et B ne sont pas sur le même chromosome.
Croisement 1 :
variété X
variété Y
x
plants pauvres en cyanure plants pauvres en cyanure
Résultat : génération F1
plants riches en cyanure
document 2 :
Les variétés X et Y sont toutes deux homozygotes pour les gènes A et B : elles produisent une faible quantité de cyanure.
La variété X est homozygote pour les allèles a+ et b.
La variété Y est homozygote pour les allèles a et b+.
On effectue le croisement 1 entre ces deux variétés pour obtenir une génération F1.
Croisement 2 :
F1
variété Z
x
plants riches en cyanure
plants pauvres en cyanure
Résultat : génération F2
74,6% de plants pauvres en cyanure
document 3 :
25,4% de plants riches en cyanure
La variété Z, qui produit également une faible quantité de cyanure, est homozygote pour les deux allèles récessifs. On effectue le
croisement 2 entre la variété Z et la génération F1 (croisement test).
Partie 2.2 obligatoire (sujet)
points
(Titre :) Des Trèfles riches en cyanure
(Introduction :) Comment expliquer l'apparition de Trèfles riches en cyanure lors du croisement de
parents pauvres en cyanure et comment expliquer leur proportion en première et en deuxième
génération fille?
1. génotypes et phénotypes. Le premier document présente une chaine métabolique. Pour que le
cyanure soit synthétisé, il faut que la plante possède deux enzymes actives (=fonctionnelles) E A et
EB, sinon la production est faible.
Pour une plante homozygote, la présence de l'allèle a+ permettra la présence de l'enzyme EA
active, la présence de l'allèle a ne permettra que la synthèse d'une enzyme EA non fonctionnelle. Il
en est de même pour les allèles b+ et b vis à vis de l'enzyme EB.
On explique ainsi que les parents soient pauvres en cyanure: la variété X de génotype (a+ b / a+
b) possède une enzyme EA active et une enzyme EB inactive; la variété Y de génotype (a b+ / a
b+) possède une enzyme EA inactive et une enzyme EB active. Dans les deux deux cas la chaine
métabolique est interrompue.
2. premier croisement. Lors de la formation des gamètes (méiose), chaque parent
(homozygote = de lignée pure), ne produit qu'un seul type de gamète contenant un
exemplaire de chaque gène. X produit des gamètes (a+ b) et Y des gamètes (a b+). Les
exemplaires de gènes apportés par chaque gamète s'ajoutant à la fécondation, la génération
F1 aura pour génotype (a+ b / a b+).
Cette prévision est compatible avec les résultats si on admet que le génotype hétérozygote est de
phénotype [riche en cyanure] : la présence d'un allèle + pour chaque gène suffit pour synthétiser
suffisament d'enzyme active (d'où le qualificatif d'allèle dominant) . Ici il existe à la fois a+ et b+
donc la chaine métabolique fonctionne et la plante est riche en cyanure.
3. deuxième croisement. La variété Z étant homozygote pour les deux allèles "récessifs", elle a
pour génotype (a b / a b). Elle ne peut produire qu'un seul type de gamète (selon la règle déjà
évoquée plus haut) : (a b).
Le document 1 indique que les deux gènes sont sur deux paires de chromosomes. La F1 produit
donc quatre types de gamètes équiprobables en raison de la répartition au hasard des
chromosomes homologues à la première division de méiose (schéma conseillé, mais non
exigé).
Tableau de croisement des gamètes
(les cases en traits pleins représentent les descendants F2
et sont équiprobables)
gamètes de Z →
gamètes de la F1 ↓
ab
a+ b
a+ b / a b
[pauvre en cyanure], puisque l'enzyme B est inactive
a b+
a b+ /a b
[pauvre en cyanure], puisque l'enzyme B est inactive
ab
ab/ab
[pauvre en cyanure], c'est le génotype de Z
a+ b+
a + b+ / a b
[riche en cyanure], puisqu'il y aura suffisamment
d'enzyme A active et d'enzyme B active
La fécondation se produit au hasard et peut être représentée par un tableau de croisement.
(Conclusion, synthèse : ) La séparation des deux exemplaires d'un même gène (séparation des
chromosomes homologues), la répartition au hasard des chromosomes homologues lorsque deux
couples d'allèles sont portés par deux paires de chromosomes. L'ajout des exemplaires (portés par
les chromosomes homologues) à la fécondation permettent bien d'expliquer le spourcentages
observés.
présence d'un titre, d'une introduction et d'une conclusion
soin, orthographe; séparation des paragraphes, plan apparent