Cours de SVT Terminale S sur la Génétique et l

Cours de SVT Terminale S sur la Génétique et l'évolution

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Français
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Ce document est un cours de presque quarante pages sur la génétique et l'évolution. Ce thème que l'on étudie en Terminale, en classe de SVT parle de la génétique, de l'évolution de la biodiversité et des hommes.

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Terminale S
Spécifique

SVT

THEME
GENETIQUE ET EVOLUTION
1A

Axel SORCINELLI Sommaire :

Chapitre 1 : Brassage génétique, innovation génétique et évolution des génomes
I. Méiose et production de gamètes haploïdes variés. ...................................................................... 4
1) La méiose dans le cycle de développement d’un organisme diploïde. ....... 4
2) Les brassages génétiques de la méiose et la production de gamètes haploïdes variés ............. 8
a) Le brassage intra-chromosomiques ........................................................................................ 8
b. Le brassage inter-chromosomique 12
II. Fécondation et production d’organismes diploïdes variés ........................... 15
1) Place de la fécondation dans le cycle de développement d’un organisme diploïde ................ 15
2) Le brassage génétique de la fécondation amplifie la diversité génétique des individus .......... 16
III. Méiose, innovation génétique et évolution des génomes ........................................................ 17
1) Anomalie de disjonctions de chromosomes en méiose et modification des caryotypes. ........ 17
2) Duplications / transpositions et mutation : sources d’innovation génétiques et d’évolution des
espèces. ............................................................................................................................................. 18

Chapitre 2 : Mécanismes de diversification des êtres vivants et évolution de la biodiversité.
I. Mécanismes impliqués dans la diversifications des êtres vivants ................................................ 20
A) D’autres mécanismes impliqués dans la diversification du vivant ............ 20
1) Association de génomes et diversification du vivant ............................................................ 20
2) Transfert entre espèces et diversification du vivant ............................. 21
3) Modification de l’expression des gènes et diversification du vivant .................................... 21
B) Mécanisme de diversification du vivant sans modification des génomes. ............................... 22
1) Association de type symbiose et diversification du vivant. .................................................. 22
2) Diversification du comportement et du vivant. .................................... 23
II. De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité. ........................................ 23
A) Evolution de la diversité des populations au cours du temps. .................. 23
B) Evolution de la biodiversité et apparition de nouvelles espèces .............................................. 24



Chapitre 3 : Un regard sur l'évolution de l'homme.
2
I. parenté de l’homme et des grands singes .................................................................................... 26
1) Comparaison des caryotypes et des génomes entre l’homme et chimpanzé .......................... 26
2) Développement et acquisition du phénotype humain sous le contrôle génétique et de
l’environnement ................................................................................................................................ 26
II. L’homme un primate parmi d’autres ............................ 27
1) Caractéristiques et diversité des primates actuel et fossiles .................................................... 27
2) Caractéristiques de l’ancêtre commun de l’homme et du chimpanzé ..................................... 27
III. Emergence et évolution du genre Homo .................................................. 28
1) Les caractères propres au genre Homo ..................................................... 28
2) L’évolution du genre Homo : une évolution contrastée. .......................... 29

Chapitre 4 : Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l'évolution :
exemple de la vie fixé chez les plantes.
I. Organisation des plantes a fleur et vie fixée ................................................................................. 31
1) Morphologie générale d’une plante a fleur .............. 31
2) Echanges entre la plante et son environnement ...................................................................... 32
a) Les racines et le sol ................................................ 32
b) Les feuilles et l’atmosphère ... 33
3) Circulation de matière dans la plante ....................................................................................... 33
4) La protection des plantes à fleurs ............................. 34
II. Reproduction des plantes à fleurs et vie fixée .............................................................................. 35
1) L’organisation des fleurs ........................................... 35
2) De la fleur au fruit : la pollinisation ........................................................................................... 35
3) La dispersion des graines ........................................................................... 36


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Chapitre 1 : Brassage génétique, innovation génétique et
évolution des génomes
Introduction
Les espèces qui utilisent la reproduction sexuée conservent leurs plan d’organisation au cour des
générations mais se caractérisent aussi par leur très grandes diversité génétique et phénotypique
Les deux mécanismes fondamentaux de la reproduction sexuée sont à l’origine de cette diversité :
 La méiose permet la formation des gamètes
 La fécondation permet la rencontre des gamètes
Comment ces mécanismes contribuent-il à la diversité génétique des individus ?
I. Méiose et production de gamètes haploïdes variés.
1) La méiose dans le cycle de développement d’un organisme diploïde.

Activité 1 : Découvrir le rôle de la méiose dans le cycle de développement
d’un organisme diploïde.

Bilan cours
a) Place de la méiose dans le cycle de développement des diploïdes.

4
Schéma : Le cycle de développement d’un organisme diploïde


Schéma : Quantité d’ADN dans une li gnée cellulaire pendant la
1 : cellule a 2N chromosome monochromatidiens méiose
2 : synthèse d’ADN = duplication (phase S)
3 : cellule a 2N chromosome bichromatidiens (cellule diploïde)
4 : première division de méiose, passage a 2 cellules à N chromosomes bichromatidiens
(cellules haploïde)
5 : seconde division de méiose, passage à 4 cellules a N chromosomes monochromatidiens
(cellules haploïde)

Un organisme diploïde possède des paires de chromosomes, ces cellules sont dites à 2N
chromosome n étant le nombre de paire de chromosome. Dans le cycle de développement dans
organisme diploïde, la méiose est une division qui permet la formation des cellules sexuelles ou
gamètes males et femelles, qui sont haploïdes. La méiose permet de diviser par deux la quantité
5
d’ADN présente dans les gamètes (voir graphique ci-dessus.) ces gamètes ne possèdent plus de paire
de chromosomes et sont donc des cellules à N chromosomes.
La méiose permet donc d’obtenir l’haploïdie, c'est-à-dire permet le passage d’un état diploïde a un
état haploïde. Chez les diploïdes la méiose précède obligatoirement la fécondation qui reforme de
nouveaux organismes diploïdes. Ceci est indispensable pour le caryotype d’une espèce se maintienne
au cours des générations.
La méiose est obligatoirement précédée par une réplication semi-conservative de l’ADN, qui permet
de doubler la quantité d’ADN et de passer de chromosomes à une chromatide à des chromosomes à
deux chromatides.
b) Les étapes de la méiose
La méiose est composée de successions de deux divisions.
La première division est une division réductionnelle car elle sépare toutes les paires de
chromosomes, c’est donc elle qui permet de passer d’une cellule 2N à une cellule N
 Prophase : les chromosomes sont visibles et possèdent deux chromatides chacun. Les
homologues (les chromosomes d’une même paire) s’apparient, ils forment des bivalents ou
tétrades. Au cours de cette étape des échanges de portion de chromatides peuvent se
produire entre deux homologues d’une même paire : se sont les « crossing-over ».
 Métaphase : les chromosomes homologues se placent de part et d’autre de la plaque
équatoriale. Contrairement à la mitose ils ne se divisent pas au niveau du centromère.
 Anaphase : les chromosomes homologues se séparent et migrent aux pôles de la cellule.
 Télophase : deux cellules haploïdes à N chromosome se forment
La seconde division est une division équationnelle qui équivaut à une mitose concernant les deux
cellules à N chromosomes issues de la première division de méiose.
 Prophase : les chromosomes à deux chromatides sont bien individualisés
 Métaphase : tous les chromosomes se rangent à l’équateur de la cellule et ils se coupent au
niveau du centromère.
 Anaphase : deux lots identiques de N chromosomes à une chromatide migrent aux pôles de
la cellule.
 Télophase : Quatre cellules à N chromosomes s’individualisent.
Le mécanisme du crossing-over entre deux chromosomes homologues en prophase I de méiose





Début de Prophase I de méiose Crossing-over Fin de prophase I de méiose
6
(Appariement chromosomes homologues) (Formation de chromosomes recombinés)
Conclusion : bilan de la méiose


Exercice d’application page 30

1) 4 : prophase I 2Q 2N 2 : Prophase II Q N
3 : métaphase I 2Q 2N 6 : Métaphase II Q N
8 : anaphase I2Q 2N 7 : Anaphase II Q N
5 : télophase I Q N 1 : Télophase II Q/2 N

7
2) Les brassages génétiques de la méiose et la production de gamètes
haploïdes variés
a) Le brassage intra-chromosomiques
Gènes : couleurs du corps (2 allèles) Gènes : longueur des ailles (2 allèles)
Longues Vestigiales Clair Ebène
+ +vg vg eb eb

P 1 2
Génotype → e

Phénotype →
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Gamètes ↓
+ +↘ Gènes eb ; vg eb ; vg
F1
+ + Génotype→ eb //eb ; vg //vg
Phénotypes de tous les F1 →

ème2 croisement
Parent F1 femelle x double récessif mal
+ +Génotype eb //eb ; vg // vg eb//eb ; vg//vg
Phénotype
Descendants : à compter !
8

Les résultats obtenu montre 4 sortes de descendent, 2 de phénotypes parental en grande proportion
et 2 de phénotypes recombiné en faible proportion. Ils sont issu du croisement test (ou test cross),
donc leur proportion dépendent de la proportion des gamètes du parent hétérozygote. Les gènes
sont donc situé sur la même paire de chromosomes et un brassage intra chromosomique à eu lieu
par crossing-over, lors de la prophase 1 de méiose, lorsque les chromosomes homologues étaient
appariés.
9

Bilan : Le brassage intra chromosomique concerne des gènes porté par la même paire de
chromosomes : se sont des gènes liés. Au cours de la première division de méiose, lorsque pendant la
prophase les chromosomes homologues s’apparient et que leur chromatides s’enchevêtre, des
chiasmas s’établissent, ce qui permet des crossing-over avec échange de matériel génétique entre les
chromatides de chromosomes homologues. On obtient alors des chromosomes recombiné c'est-à-
dire présentant une nouvelle combinaison allélique originale.

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