DS1 : Génétique et évolution. Partie 1 : restitutions de

DS1 : Génétique et évolution.
Partie 1 : restitutions de connaissances.(8 points)
-
QCM : Cochez la (ou les) réponse(s) exactes.
1. Au niveau d’un chiasma s’échangent, lors d’une méiose normale
A
2 portions de chromatides entre deux chromosomes non-homologues
B
2 portions de chromatides d’un chromosome
C
2 portions de chromatides entre 2 chromosomes homologues.
D
2 portions d’une même chromatide
2. La fécondation :
A
Crée des allèles nouveaux
B
Crée des phénotypes nouveaux
C
Contribue à la diversité allèlique
D
Le passage d'une phase haploïde à une phase diploïde.
3. Quand on dit qu'un organisme est à 2n = 6, cela signifie :
A
Qu'il possède 6 chromosomes.
B
Qu'il a 3 chromosomes.
C
Qu'il a 6 paires de chromosomes.
D
Qu’il est diploïde
4. La méiose est une division cellulaire spécifique car :
A
Il n’y a pas de phase S
B
Elle sépare des chromosomes homologues et non les chromatides d’un chromosome
C
Elle produit 4 cellules filles au contenu génétique différent
D
C’est une succession de 2 divisions, chacune précédée d’une duplication.
5. Le caryotype normal de l'espèce humaine présente
A
46 chromosomes et une paire de chromosomes sexuels
B
46 chromosomes identiques 2 par 2 chez la femme
C
22 paires d'autosomes et un chromosome sexuel X chez la femme
D
22 paires d'autosomes et une paire de chromosomes sexuels
6. L’ensemble des gènes d’une famille multigénique :
A
Code pour la même protéine
B
Dérive d’un gène ancestral unique
C
Se trouve sur le même chromosome
D
Peuvent être présents chez des espèces différentes.
7. Concernant l'homozygotie et hétérozygotie :
A
Seuls deux allèles d'un gène peuvent être présents dans une cellule diploïde
Un individu diploïde est dit homozygote pour un gène donné s'il possède deux allèles identiques de
B
ce gène
C
Un individu hétérozygote pour un gène donné produit des gamètes contenant tous le même allèle
D
Certains gènes peuvent se trouver sous plus de 2 formes allèliques
-Questions à réponses argumentées
On croise deux drosophiles - L’une de phénotype sauvage antennes normales [a+] et corps gris [eb+] (phénotype dominant)
- L’autre de race pure aux antennes courtes [a], corps ébony [eb] (phénotype récessif)
On obtient : 54 drosophiles aux antennes normales et corps
56
drosophiles aux antennes courtes et corps gris ;
gris ;
58
drosophiles aux antennes courtes et corps
57 drosophiles aux antennes normales et corps
ébony
ébony En vous appuyant sur un raisonnement rigoureux basé sur l’analyse des données, vous indiquez :
1)
Les types de gamètes produits par la drosophile de type sauvage et leurs proportions
-On croise un individu dont on ignore le génotype (phénotype sauvage) avec un individu de
phénotype récessif (donc homozygote) : il s’agit d’un croisement test, donc le % des phénotypes
obtenus correspond aux % des gamètes produits par l’individu testé, donc comme on obtient :
25% [a+ , eb+] ; 25% [a , eb] ; 25% [a , eb+] ; 25% [a+ , eb]
 La drosophile de type sauvage produit
25% de gamètes (a+ ? eb+) ; 25% (a ? eb) ; 25% (a ? eb+) ; 25% (a+ ? eb)
Vérification :
gamètes
(a ? eb)
Phénotype
2)
(a+ ? eb+)
(a+ ,eb+)/ ?/(a ,eb)
(a ? eb)
(a , eb) / ?/(a, eb)
[a+ , eb+]
[a , eb]
(a ? eb+)
(a+ ? eb)
(a ,eb+) / ?/(a , eb) (a+ ,eb) / ?/(a , eb)
[a , eb+]
[a+ , eb]
Si les deux gènes sont liés ou non ;
La drosophile sauvage produit 4 gamètes ≠ de façon équiprobable donc ils sont le résultat d’un
phénomène aléatoire qui se déroule en méiose = répartition aléatoire des chromosomes homologues
de chaque paire de part et d’autre du plan équatorial en métaphase 1 = brassage interchromosomique
3)
Donc les gènes sont indépendants.
Le génotype de la drosophile de type sauvage pour ces deux caractères.
L’individu sauvage du croisement trabsmet donc 2 allèles différents : il est hétérozygote pour les 2
gènes :
(a+ , eb+)
(a , eb )
Partie 2.2 : Résoudre un problème scientifique.(5 points)
Les insecticides organophosphorés sont utilisés depuis les années 60 pour combattre les Moustiques.
On observe dans certaines régions une diminution de leur efficacité.
Afin de comprendre l'origine de la résistance de certaines souches de Moustiques, on a analysé leur
génome.
A partir des informations extraites des documents 1 et 2 mises en relation avec vos connaissances, vous vous
identifierez l'origine moléculaire et génétique de cette résistance.
intro
PB : On cherche à comprendre l’origine de la résistance de certaines souches de moustiques aux insecticides
organophosphorés
Document 1 : comparaison de la production d'estérase chez des Moustiques sensibles et des Moustiques
résistants aux insecticides organophosphorés.
Les estérases sont des enzymes = (protéines  gènes) naturellement produites par tous les moustiques
: elles dégradent les insecticides organophosphorés. Il en existe 2 formes : A et B. ( 2 protéines ≠)
Les protéines de moustiques ont été séparées par électrophorèse. Les estérases apparaissent sous forme
de taches dont la taille est proportionnelle à la quantité d'enzyme.
« petites taches »  faibles quantités
« grosses taches »  fortes quantités des 2 estérases (10, 19, 23, 26, 29, 31) ou d’une seule : B (24)
Les Moustiques 10, 19, 23, 24, 6, 29, et 31 sont des Moustiques résistants ; les autres sont des Moustiques sensibles.
Saisie
L’électrophorèse des différents moustiques montre :
(+ connaissances) : Interprétation
Les estérases sont des enzymes, donc des protéines.
Leur séparation par electrophorèse dépend de leurs
séquences.
- Pour chaque moustique, 2 taches qui correspondent  Les moustiques produisent 2 estérases (A et B) de
aux 2 estérases (enzymes) et dont la taille = quantité
séquences différentes
- Les moustiques sensibles présentent de petites taches  Les sensibles produisent peu d’estérases
- Les moustiques résistants présentent de grosses
taches
*Des 2 estérases : (10, 19, 23, 26, 29, 31)
 Les resistants produisent beaucoup d’estérases
*De l’estérase B (24)
A ET /OU B
Ces enzymes dégradent les insecticides
 on peut faire l’hypothèse que plus les moustiques
produisent des estérases plus ils dégradent facilement
le insecticides ce qui leur confère une résistance.
Mais comment expliquer cette production différente
de protéines ?
Document 2 : variabilité des génomes rencontrés chez les Moustiques. Etude de 3 souches : G, D, E.
Gènes ≠, locus ≠
 protéines ≠
2 Gènes ≠, locus ≠  2
protéines ≠ (A et B)
5 Gènes A, estèrase A, 5 Gènes B, estérase B 
1 Gène A, estèrase A, 5 Gènes B, estérase B 
Saisie
Il existe 2 gènes ≠ (locus≠) chacun codant pour une
estérase.
- Les 3 souches étudiées possèdent un nombre ≠
d’exemplaires des gènes A et B
- La souche G (sensible) possède un exemplaire de
chaque gène
- Les souches résistantes possèdent plusieurs
exemplaires des gènes A et/ou B
(+ connaissances) : Interprétation
Le nombre d’exemplaires des gènes contrôle la
quantité d’estérases produites
 La résistance correspond à la présence de plusieurs
exemplaires des gènes des estérases, ce qui induit une
plus forte production d’enzymes.
*Souche D : 5A/5B
*Souche E : 1A/5B
 On peut faire l’hypothèse que la souche D
correspond aux moustiques produisant beaucoup des
2 estérases (10, 19, 23, 26, 29, 31)
et la souche E au moustique (24) qui produit une
quantité normale de A et beaucoup de B.
Je sais qu’ au cours de la méiose, des crossing-over
inégaux peuvent provoquer une duplication des
gènes : la copie du gène obtenue se retrouve
transposée sur un autre locus.
Donc on peut dire que les moustiques résistants
proviennent de mutations particulières : des
duplications qui augmentent le nombre de copies des
gènes (A et/ou B)
Mise en relation :
La résistance des moustiques aux insecticides organophosphorés est liée à des mutations (duplications)
intervenant au cours de la méiose (crossing-over inégaux) et entraînant la formation de copies des gènes
codant pour les estérases A et B( doc2)
La présence de plusieurs copies d’un gène entraîne une production plus élevée de la protéine codée, ici les
estérases. (doc 1)
Les estérases dégradant les insecticides, plus la quantité d’estérases produites est importante plus les
moustiques dégradent les insecticides, mieux ils y résistent.
NB, nous compléterons cette étude au cours du prochain chapitre en y ajoutant la notion de sélection des phénotypes
les mieux adaptés sous la pression sélective de l’environnement.