Transcript méiose - SVT en Terminale S
Méiose et fécondation : Stabilité et variabilité
Comment assurer le maintien constant du caryotype au cours des générations ?
I/Méiose et fécondation participent à la stabilité de l’espèce
.
A/ Le cycle biologique développement) des Mammifères
.
(=de
Représenter le cycle de vie d'un Mammifère tel que l'Homme, en précisant bien la ploïdie (nombre n ou 2n de chromosome) des cellules mises en jeu.
L’étude des caryotypes (docs 2 et 3p99) permet de déterminer la ploïdie d’une cellule.
• Les cellules somatiques possèdent deux exemplaires de chromosomes : les chromosomes
homologues
identiques et sont sont dits organisés par paire ; la cellule est diploïde.
• Les cellules sexuelles ne présentent qu’un seul exemplaire de chaque chromosome : la cellule est haploïde.
À compléter à l'aide du doc 1p98
Chez les mammifères, au cours du cycle de développement, une phase diploïde (2n) alterne avec une phase haploïde (n) ; la phase
diploïde
est dominante.
La méiose assure le passage de la phase diploïde à la phase
haploïde
(2n → n) : elle assure la formation des
gamètes
(ovules et spermatozoïdes).
La fusion de ces fécondation,
diploïde
(n+n est gamètes, au cours de la à → 2n) : la l’origine
cellule-
d’une
œuf
.
cellule Cette cellule va connaître des mitoses et sera à l’origine d’un nouvel individu.
B/ Le cycle biologique Champignon Ascomycète
.
d'un
Représenter champignon particularité
haploïde
diploïde.
le Ascomycète, est cycle d'avoir
dominante
de sur vie dont une la d'un la phase phase
Voir docs 2p101 et 4p103
Chez le Champignon Ascomycète (=qui fabrique des asques)
Sordaria
, le cycle de développement est caractérisé par une phase
haploïde dominante
.
La place de la méiose dans le cycle diffère de celle mise en évidence chez l’Homme.
La méiose fécondation.
suit immédiatement la Elle est directement suivie mitose post méiotique).
d’une mitose (
II/ Meiose et fécondation sont à l’origine du brassage génétique.
A/ Une hétérozygotie à de nombreux locus.
Du fait de la variabilité de la molécule d’A.D.N., beaucoup de gènes du patrimoine génétique d’une espèce sont présents sous la forme de divers allèles.
Pour les cellules diploïdes, il existe deux exemplaires de chaque chromosome : chaque gène peut donc être représenté par deux allèles situés au même locus sur deux chromosomes homologues. Pour un gène donné, un individu est qualifié d’
hétérozygote
allèles différents de ce gène ; il est
homozygote
homologues portent le même allèle.
s’il possède deux si les chromosomes Chez l’Homme, on considère que 2000 gènes sont hétérozygotes sur les 30 000 que comporte le génome humain.
L’hétérozygotie pour de nombreux locus est donc de règle.
B/ Brassage génétique lié à la méiose.
1 Un brassage interchromosomique.
Voir étapes de la méiose en photos p104.
Doc sur quantité d’ADN Film meiose
En anaphase de la première division méiotique
, les deux chromosomes homologues se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule. Cet événement est valable pour l’ensemble des n paires du caryotype.
Cette
séparation
des chromosomes est
aléatoire
et participe à un brassage de l’ensemble : c’est un
brassage interchromosomique
. Ce brassage permet de produire
2n
types de est le nombre de paires de chromosomes homologues. Dans le cas de l’espèce humaine, cela signifie qu’un individu, homme ou femme, peut produire par ce seul processus 2 23, soit plus de 8 millions de types de spermatozoïdes et d’ovules différents.
gamètes différents
, où n
Les transformations cytologiques lors de la méiose
Cellule après
mitose
1 cellule 2n = 4, bichromatidiens
Prophase 1 Anaphase 1 Métaphase 1 Télophase 1 2 cellules n = 2, bichromatidiens Prophase 2 Métaphase 2 1 ère division de méiose Anaphase 2 Télophase 2 4 cellules n = 2, monochromatidiens 2 nde division de méiose
Les transformations cytologiques lors de la méiose
Cellule après
mitose
1 cellule 2n = 4, bichromatidiens
Prophase 1 Métaphase 1 1 ère division de méiose Anaphase 1 Télophase 1 2 cellules n = 2, bichromatidiens Prophase 2 2 nde division de méiose Métaphase 2 Anaphase 2 Télophase 2 4 cellules n = 2, monochromatidiens
2- Un brassage intrachromosomique.
Doc: Quantité d’ADN au cours de la meiose Doc: chiasma Les deux chromosomes d’une même paire portent des allèles différents pour un certain nombre de locus.
Au cours de la
prophase de la première division méiotique
produit alors des entre ces chromosomes. Par ce processus de recombinaison , les chromosomes homologues s’apparient et s’enchevêtrent. Il se
échanges réciproques de segments d’A.D.N.
homologue par
crossing-over
, un allèle d’un chromosome peut ainsi être échangé avec l’allèle porté par le chromosome homologue. Tous les gènes situés sur une paire de chromosomes peuvent être brassés par crossing-over modifiant ainsi, l’association d’allèles portée par chacun des chromosomes.
Ce
brassage
est qualifié d’
intrachromosomique
; il augmente considérablement la diversité des gamètes produits.
Les transformations cytologiques lors de la méiose
Cellule après
mitose
1 cellule 2n = 4, bichromatidiens
Prophase 1 Anaphase 1 Métaphase 1 Télophase 1 2 cellules n = 2, bichromatidiens Prophase 2 Métaphase 2 1 ère division de méiose Anaphase 2 Télophase 2 4 cellules n = 2, monochromatidiens 2 nde division de méiose
Les transformations cytologiques lors de la méiose
Cellule après
mitose
1 cellule 2n = 4, bichromatidiens
Prophase 1 Métaphase 1 1 ère division de méiose Anaphase 1 Télophase 1 2 cellules n = 2, bichromatidiens Prophase 2 2 nde division de méiose Métaphase 2 Anaphase 2 Télophase 2 4 cellules n = 2, monochromatidiens
Le brassage chromosomique chez
Sordaria
.
Asque avec répartition ascospores 4 noires - 4 blanches : allèle couleur de spore blanche : allèle couleur de spore noire :
Zygote
FECONDATION
Brassage Interchromoso mique
Réplication MEIOSE
1 ère division 2 nde division
Réplication MITOSE
Asque avec 8 ascospores
Asque avec répartition des ascospores 2 noires-2 blanches-2 noires-2 blanches : CHIASMA
Brassage Intrachromoso mique Brassage Interchromoso mique
FECONDATION Réplication MEIOSE
1 ère division 2 nde division
Réplication MITOSE
Asque avec 8 ascospores
C/ La fécondation amplifie le brassage génétique.
Voir étapes de la fécondation en photos p106.
La fécondation rétablit la diploïdie en réunissant les lots haploïdes des gamètes d’une même espèce.
Deux parents d’un couple sont tous deux hétérozygotes pour un certain nombre de gènes et sont génétiquement différents l’un de l’autre. Par méiose, chaque parent produit une grande diversité de gamètes. La fécondation réunit deux gamètes au hasard et reconstitue les couples d’allèles.
Si l’on ne considère que le seul brassage interchromosomques, le nombre de cellules soit 22n (
246
œufs différentes que la fécondation peut engendrer est de 2n x 2n chez l’Homme, plus de 70 000 milliard !).
La fécondation en réunissant au hasard un gamète mâle et un gamète femelle, amplifie donc considérablement le brassage génétique.
La méiose et la fécondation réalisent un brassage génétique qui assure l’unicité des descendants.
D/ Les anomalies chromosomiques.
Voir documents p108-109 Des perturbations dans la lors de la formation des répartition des chromosomes gamètes conduisent à des anomalies du nombre des chromosomes.
Conclusion générale
Chez les organismes présentant une reproduction sexuée, une phase haploïde et une phase diploïde alternent (doc 4p103).
Le maintien constant du nombre de chromosomes caractéristique de l’espèce (doc 3p102) est assuré par deux processus biologiques complémentaires : -la méiose (2n → n) et -la fécondation (n+n → 2n).
III/ Étude de trois exemples de relations entre mécanismes de l’évolution et génétique. Les innovations génétiques peuvent être favorables, défavorables ou neutres pour la survie de l’espèce. A/ Étude de l’exemple du paludisme et de la fréquence de l’allèle βS de la globine Page 138-139 du livre B/
Du mélanisme de la phalène du bouleau.
Page 136-137 C/ Comparaison de molécules homologues de différentes espèces, ayant les mêmes propriétés. Exemple : les hémoglobines de mammifères.
La sélection naturelle s’exerce sur les phénotypes.
Elle s’exerce sur des variations existantes C’est un phénomène orienté, l’orientation dépend des facteurs environnementaux Elle repose sur l’inégalité des chances de reproduction Elle n’est pas toujours adaptative (sélection sexuelle) 23
Les mutations qui confèrent un
avantage sélectif
aux individus qui en sont porteurs ont une probabilité plus grande de se répandre dans la population. Des mutations génétiques peuvent se répandre dans la population sans conférer d’avantage sélectif particulier (mutations dites neutres)
Mécanisme : le crossing-over inégal
Ce phénomène crée de nouveaux gènes par mutations sans provoquer la perte de la fonction biologique codée par le gène ancestral.
25
D/ Comparaison des caractères crâniens du fœtus de Chimpanzé et du fœtus humain. Des mutations affectant les gènes de développement (notamment les gènes homéotiques) peuvent avoir des répercussions sur la chronologie et la durée relative de la mise en place des caractères morphologiques. De telles mutations peuvent avoir des conséquences importantes.
Duplication/Mutation peuvent expliquer la macroévolution
Reconstitution de l’évolution des insectes à partir des mutants de drosophiles présentant des délétions de certains gènes homéotiques 27
Si la vitesse de développement est ralentie, sans modification de durée, le descendant aura à l’âge adulte la même taille que son ancêtre mais aura un aspect juvénile: c’est la néoténie.
28
Si la vitesse de développement est accéléré:
La taille sera la même que celle de l’ancêtre, mais les caractères adultes seront plus marqués :
accélération.
Si la vitesse de développement diminue, le descendant sera plus petit et aura une morphologie juvénile :
hypomorphose.
CCL: l’hétérochronie est la modification de la durée ou de la vitesse du développement.
29
Si elle diminue, le descendant sera plus petit et aura une morphologie juvénile :
hypomorphose.
Si elle s’allonge, la croissance durera plus longtemps, le descendant sera plus grand que son ancêtre et une morphologie hyper-adulte :
hypermorphose
30
Comment une identité génétique de 98 % entre le chimpanzé et l’Homme peu-elle se traduire par une si grande différence phénotypique?
31
32
Chez le chimpanzé, jusu’à l’âge de 1 an et demi, le trou occipital est au milieu et la forme du crâne est exactement la même que celui de l’adulte humain: les bourrelets sus-orbitaires, les canines en crocs, le prognathisme se développe ensuite. Page 142.
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Les caractères « humains » sont des caractères de Primate juvénile, les caractères « simiesques » sont des caractères de Primates adultes. Ils apparaissent au cours du développement.
Les phases de développement
Chimpanzé : Ph embry 2 sem Ph foetale : 8 mois Ph lactéale : Jusqu’à 3 ans Ph de substitution : Jusqu’à 6 ans Maturité sexuelle Homme Ph embry : 8 sem Ph fœtale : 9 mois Ph lactéale : jusqu’à 6 ans Ph substitution : jusqu’à 14 ans Maturit é sexuell e 35
Allongement de la phase embryonnaire qui conduit à l’hypertrophie du système nerveux Allongement de la phase de substitution qui conduit à l’allongement des membres inférieurs.
Allongement de la phase de descente du larynx (18 mois chez le Chimpanzé, 3 ans chez l’homme) qui allonge le pharynx et permet le langage articulé = hypermorphose 36
Le développement du crâne est tronqué : il garde sa forme arrondie, le trou occipital reste orienté vers l’avant.
Le bassin reste court et large : ce sont des hypomorphoses qui permettent la bipédie permanente.
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Peu d’innovations génétiques sont nécessaire pour passer du plan d’organisation du chimpanzé à l’Homme.
Les gènes de structures existent déjà.
Les mutations affectants les gènes régulateurs du développement provoquent de grandes modifications phénotypiques.
38