Chapitre 7 : parenté et diversité des êtres vivants dans une population

A) L'ADN, support du patrimoine génétique.

Activité C7A1 : analyser des documents pour comprendre le rôle de l'ADN dans l'expression des caractères.3ec7a1

Bilan : L'ADN est une molécule universelle (partagée par tous les êtres vivants).

Chaque espèce est définie par ses gènes, qui possèdent tous une position précise sur chacun des chromosomes.

Un gène est une petite partie de chromosome qui porte une information génétique. Les gènes sont à l'origine des caractères héréditaires.

Les individus mâles et femelles se distinguent par leur paire de chromosomes sexuels (chez les mammifères, les hommes possèdent une paire de chromosomes sexuels XY tandis que les femmes possèdent une paire de chromosomes sexuels XX).

Remarque : les chromosomes autres que les chromosomes sexuels sont appelés autosomes (mais ce n'est pas à savoir en 3e).

B) Existence de plusieurs versions du même caractère.

1) Relation entre caractère héréditaires et information génétique.

Activité C7A23ec7a2 1

Bilan : Chaque individu présente des caractères communs à ceux de son espèce (=caractères spécifiques, ex : nombre de membres...) et des caractères qui lui sont propres (=variations individuelles, ex : couleur des yeux, taille...).

phénotype : ensemble des caractères observables d'un individu.

génotype : ensemble des allèles d'un individu.

2) D'où viennent les variations chez des individus de la même espèce ?

Les gènes constituent l'unité d'information spécifique d'une espèce c'est à dire que les gènes comportent le code permettant aux cellules de fabriquer les molécules qui "donnent naissance" au phénotype. 

Activité C7A3 : comprendre d'où viennent les variations chez les individus d'une même espèce.

Exerice 1 : sur feuille 3ec7a3 1

Exercice 2 : Utilise l'animation en lien (à ouvrir dans un nouvel onglet) pour compléter le schéma ci dessous avec le génotype possible pour le rhésus de Vincent et de Jérome.

Exercice 3 : 

Chez les axolotl, on trouve naturellement des individus pigmentés (noirs) et des individus dépigmentés (albinos)

La pigmentation dépend de la production par les cellules (ou non) de pigments (mélanine). La production de pigment est déterminée par un gène qui existe sous 2 versions différentes : "M" est l'allèle qui permet la production de mélanine et "m" est l'allèle qui n'en produit pas. M est dominant par rapport à m.

Définitions : 

allèle : une des versions différentes possibles d'un même gène.

Bilan : un gène peut exister sous différentes versions nommées allèles. L'ensemble des allèles permet de définir le génotype. Ce dernier est responsable de la réalisation du phénotype.

3) Acquis ou inné, l'influence de l'environnement sur l'expression des caractères.

Activité 4 : acquis ou inné, l'influence de l'environnement sur les caractères. 3ec7a4 1

Bilan : Parmi les caractères, certains sont héréditaires, transmis de génération en génération, d'autres sont acquis (environnement, apprentissage).

C) Origine des allèles

A l'état sauvage, l'axolotl n'existe qu'en une seule couleur : brunâtre, plus ou moins foncé.

Lorsque cet animal a été domestiqué, de nouveaux coloris sont apparus comme les coloris albinos, albinos gold, noir, cuivré...

Activité C7A5 3ec7a5 1

Bilan : des mutations peuvent survenir naturellement ou être provoquées par des agents mutagènes (UV, produits chimiques...). Elles sont à l'origine de nouveaux allèles, donc de phénotypes différents. 

Les mutations peuvent affecter toutes les cellules de l'organisme MAIS lorsque les cellules reproductrices sont touchées, la mutation est transmise à la descendance. Cela peut créer la biodiversité des caractères des individus (couleur de peau, couleur des yeux...), mais également des maladies génétiques.

A Conservation des caractères spécifiques lors de la reproduction sexuée

Problème : Comment se forment les ovules et les spermatozoïdes à l'origine de la fécondation d'une cellule-oeuf ?

Les adultes de chaque espèce produisent les gamètes (spermatozoïde et ovule chez l'espèce humaine) nécessaires à la reproduction.

Les gamètes se forment au cours d'une division cellulaire particulière appelée la méiose.

Chez les animaux, les gamètes sont présents dans les glandes sexuelles (testicules chez le mâle et ovaire chez la femelle); chez les végétaux, ils sont présents dans les organes reproducteurs de la fleur (dans le pollen des étamines pour les gamètes mâles et ovules présents dans le pistil pour la partie femelle).

Activité C7A6 : Identifier les mécanismes de formation des gamètes 3ec7a6 1

Bilan : Lors de la méiose, les adultes fabriquent des gamètes, leurs cellules sexuelles (spermatozoïde chez les hommes et ovules chez les femmes). 

Ces gamètes ne contiennent qu'un seul exemplaire de chaque paire de chromosomes et donc au total seulement la moitié des chromosomes de l'espèce (ex : chez l'espèce humaine 23 chromosomes)

Définition : Méiose : processus de formation des gamètes par deux divisions cellulaires qui réduit de moitié le nombre de chromosomes en ne gardant qu'un seul chromosome de chaque paire.

B Fécondation et diversité des caractères.

Problème : Comment expliquer que chaque enfant soit différent de ses parents ?

3ec7a7 1 Activité C7A7 Comment expliquer que chaque enfant soit différent de ses parents.

Bilan : La fécondation, fusion de deux gamètes à chacun 23 chromosomes, forme une cellule-oeuf (ou zygote) dont le caryotype est identique à celui des autres représentants de son espèce (donc chez l'espèce humaine à nouveau 46 chromosomes).

La reproduction sexuée conserve donc les caractères spécifiques, d'une génération à une autre.

Définition : fécondation = reconstitution des paires de chromosome avec un exemplaire venant du père et l'autre venant de la mère.

Bilan : à l'issue de la reproduction sexuée, de nouveaux caractères apparaissent chez les descendants. En effet, chaque gamète formé par la méiose hérite au hasard d'une combinaison unique de chromosomes. 

Lors de la fécondation, la rencontre aléatoire d'un spermatozoïde et d'un ovule permet de reconstituer des paires de chromosomes et aboutit ainsi à de nouvelles combinaisons de caractères parentaux. 

La reproduction sexuée permet donc un brassage des caractères observables à chaque génération.

Cdivision cellulaire et stabilité du phénotype

Chaque jour, Vincent doit éliminer toute trace susceptible de révéler sa véritable identité : cheveux, cellules mortes d'épiderme...Chacune de ses cellules peut faire découvrir son véritable génotype.

Mais comment les cellules de l'organisme se renouvellent-elles tout en conservant leur génotype ? 

Chaque cellule de l'organisme fonctionne de façon cyclique : pendant un cycle cellulaire, la cellule va passer par un stade de "repos" puis par un stade de division cellulaire, et ainsi de suite.

Si on s'intéresse à la quantité d'ADN dans une cellule, on constate que juste avant la phase de division, la quantité d'ADN dans la cellule "double".

Si on regarde au microscope, on constate que les chromosomes ont alors formés de 2 brins qu'on appelle les chromatides.

Puis, juste après la division cellulaire, on constate que la quantité d'ADN dans la cellule redevient normale (c'est à dire qu'au moment de la division cellulaire, cette quantité a été divisée par deux). Au total, chaque cellule possède donc exactement la même quantité d'ADN puisqu'avant la division cellulaire, l'ADN est multiplié par 2 puis ensuite au moment de la division cellulaire, cette quantité est divisée par 2. ADN X 2 / 2 = ADN

Bilan : Avant chaque division cellulaire, la cellule doit se préparer. C’est pourquoi, sa quantité d’ADN double, mais son nombre de chromosomes est toujours le même (ex : 46 chez l'espèce humaine).

Définitions : 

-mitose : processus de division d'une cellule-mère en deux cellules-filles identiques.

-chromatide : partie d'un chromosome visible au microscope quand une cellule se divise

Bilan : toutes les cellules de l'organisme possèdent le même génotype que la cellule-oeuf de laquelle elles découlent par division cellulaire. Cette division, appelée la mitose, permet une égale répartition des chromosomes (et donc de l'information génétique) dans chacune des deux cellules-filles.

Remarque : La mitose permet aussi à certains êtres vivants de se reproduire par reproduction asexuée. A partir de quelques cellules, ces êtres vivants reforment un individu complet, dont toutes les cellules sont identiques à celles contenues dans le fragment de départ. Les individus issus de cette reproduction sexuée sont des clones (copies conformes) de l'être vivant de départ.

C'est également de cette façon que les Axolotls régénèrent certaines parties de leur organisme qui auraient disparu (ex : membres, queue...)

Résumons :