Thème 1-A-1 Correction fiche d`exercices n°1 p.35 S. Dalaine

Thème 1-A-1 Correction fiche d’exercices n°1 p.35 S. Dalaine
LYCÉE
mutation
mutation
gène ancestral
mutation
Duplication
transposition
AVT
AVT
AVT
AVT
OT
AVT
AVT
AVT
OT
OT
ADH
mutation
Duplication
transposition
temps
Schéma retraçant les étapes aboutissant à une
diversification des génomes
-420 Ma
-360 Ma
-200 Ma
Exercice 8 p.35 (Bordas): nouveaux gènes, nouvelles fonctions
Phrase introductive : il s’agit d’un ensemble documentaire à partir duquel nous allons expliquer les mécanismes de diversification du vivant.
Dans le document 1, on constate que les 3 hormones, AVT, ADH et OT ne sont pas toutes présentes chez les Vertébrés. En effet, ADH par exemple est
seulement présente chez les Mammifères dont le plus ancien fossile connu est le plus récent (-200 Ma). En revanche, AVT est présente chez les Poissons à
nageoires rayonnées, les Amphibiens, les Lézards et Serpents et les Mammifères. On en déduit que le gène codant pour AVT est plus ancien que celui codant
ADH (apparu entre -300 et -200 Ma). Ce 1er document permet d’encadrer les âges d’apparition des gènes codant les 3 hormones considérées :
- Le gène codant AVT est apparu avant -420 Ma, car toutes les espèces citées le possède et le plus ancien fossile connu (celui des Poissons) est daté de
-420 Ma.
- Le gène codant OT est apparu entre -420 et -360 Ma, car les Amphibiens, les Lézards, les Serpents et les Mammifères le partagent, et le plus ancien
fossile connu est celui des Amphibiens -360 Ma.
- Le gène codant ADH est seulement présent chez les Mammifères dont le plus ancien fossile est daté de -200 Ma. Ce gène est donc apparu entre -200
et -300 Ma.
Pour que ces 3 gènes dérivent d’un gène ancestral et donc constituent une famille multigénique il faudrait comparer leur séquence et identifier d’éventuelles
similitudes.
Dans le document 2, on apprend que les 3 gènes sont situés sur le chromosome 20, ce qui est un argument en faveur de leur appartenance à une famille
multigénique.
La comparaison (nombre de nucléotides différents) deux à deux des gènes peut s’exprimer par le tableau suivant :
AVT
OT
ADH
AVT
0
OT
2
0
ADH
3
4
0
La forte similitude dans les séquences confirme leur appartenance à une famille multigénique, tous les 3 dérivent d’un gène ancestral qui par le jeu des
duplications et des mutations a donné au cours du temps 3 gènes. Il semble que ce gène a dans un premier temps évolué (= acquisition de mutations) en gène
AVT, puis par duplication d’AVT a donné le gène OT qui a accumulé comme AVT des mutations au cours du temps. Il semble que dans un second temps, une
autre duplication ait affecté le gène AVT pour donner ADH.
Le document 3 propose des séquences peptidiques des hormones étudiées. Par comparaison des séquences peptidiques, on obtient le tableau suivant :
AVT
OT
ADH
AVT
0
OT
1
0
ADH
1
2
0
On confirme donc deux mutations du duplicata d’AVT, une faux-sens et une
silencieuse, à l’origine du gène OT. 3 mutations du duplicata du gène AVT, dont deux
silencieuses, ayant engendré le gène ADH.
La grande similitude des séquences primaires des protéines AVT et OT peut
expliquer leur fonction proche (contraction des fibres musculaires).
Cet ensemble documentaire illustre un exemple de diversification du vivant d’origine
génétique : duplications et mutations au cours du temps, comme le montre le schéma ci-
contre.
Exercice 9 p.35 : un zygote particulier
Un zygote est la cellule œuf obtenue suite à la fusion de deux gamètes au génome haploïde, le zygote est donc normalement diploïde. Sur la photographie « a »
de la cellule œuf humaine on constate 3 pronuclei et non deux. Il semble donc que deux spermatozoïdes aient fusionné avec un ovocyte, le zygote obtenu serait
alors triploïde.
La photographie du caryotype « b » confirme cette hypothèse : le zygote obtenu est effectivement triploïde avec 3 gonosomes (XXY). On ne peut savoir si ce
zygote est la conséquence d’une fusion de deux spermatozoïdes (un X et un Y) avec un ovocyte (X)(hypothèse la plus probable), ou le résultat d’une fusion d’un
spermatozoïde (gonosome Y) avec un ovocyte anormal diploïde (XX). Au vu de la photographie « a » cette hypothèse est peu plausible.
Tableau de comparaison (nb de différences) des séquences
peptidiques des 3 protéines