vendredi 4 décembre 2015

Comment expliquer la diversité des allèles et des gènes ?

§ Diversité des mutants de Drosophila melanogaster
D/drosophiles.odp

Comment expliquer la diversité des allèles et des gènes ?

2.1.3/ Brassage par duplication, transposition et mutation

A1 : Petite histoire génétique

Diap : Histoire_génétique2.odp
  • 1865 (Autriche) Mendel démontre l'existence de "facteurs génétiques"
  • 1868 (Suisse) Miescher trouve une substance spécifique du noyau qu'il nomme la "nucléine"
  • 1883 (Allemagne) Weismann utilise le terme "matériel génétique"
  • 1880 - 1890 - Walter Flemming, Edouard van Beneden, and Eduard Strasburger dessinent les chromosomes lors de la division cellulaire.
  • 1883 (Allemagne) Weismann utilise le terme "matériel génétique"
  • 1903 - Walter Sutton, American physician and geneticist,  hypothesized that chromosomes are hereditary units.
  • 1905 - William Bateson coined the term “genetics”.
  • 1909 - Johannsen propose le mot gène pour remplacer celui de facteur utilisé par Mendel
  • 1909 Phoebus Levene discovered ribose, a sugar present in genetic material.
  • 1910 (Amérique) Morgan montre que les gènes sont portés par les chromosomes
  • 1913 - Alfred Sturtevant made the first genetic map of a chromosome.
  • 1928 - Frederick Griffith made a revolutionary discovery from an experiment: dead bacteria can have genetic material incorporated by living bacteria!
  • 1929 Phoebus Levene discovered deoxyribose and nucleotides (adenine, guanine, cytosine, and thymine), recognizing the significance of phosphate-sugar bases in the structure of DNA.
  • 1933 - Jean Brachet was able to show that DNA was found in chromosomes and that RNA was found in the cytoplasm of all cells.
  • 1941 - George Wells Beadle and Edward Lawrie Tatum made an extremely important fundamental discovery: genes code for proteins.
  • 1944 (Amérique) Avery, Mc Leod et Mc Carty montrent que l'ADN est le support des gènes, Le rôle de l’ADN comme support de l’information génétique fut confirmé par les expériences de Hershey et Chase sur la reproduction de bactériophage.
  • 1951 ( Amérique ) Chargaff établit sa règle : [A] = [T] et [C] = [G] pour toute cellule. Exemple chez l'homme : A= T=30% ; C=G=19%.
  • 1953 (Angleterre) Franklin & Wilkins montrent que la molécule a la forme d'une double hélice, puis Watson & Crick établissent le modèle moléculaire de l'ADN : http://www.snv.jussieu.fr/vie/documents/decouverteadn/index.htm
  • 1958 Meselson et Stahl montrent comment se réplique l'ADN
  • 1961, Monod et Jacob découvrent l’ARNm. La transcription et la traduction furent complétées par les travaux de Nirenberg et Khorana en 1967.
  • 1962 Wilkins, Watson & Crick obtiennent le prix Nobel de Médecine pour la structure de l'ADN
  • 1965 Niremberg & Mattéi découvrent le code génétique : http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/m&s/m&s.html#exp1
publication

§ pb de la conservation du caryotype : comment se forment les gamètes ?

B : Schématisation virtuelle de la méiose en continu / animations

La méiose.mp4
Comparaison mitose / méïose : http://www.biologieenflash.net/sommaire.html

B212 : Brassage par méiose


La méiose est la succession de deux divisions cellulaires précédée comme toute division d'un doublement de la quantité d'ADN (réplication). Dans son schéma général, elle produit quatre cellules haploïdes à partir d'une cellule diploïde. Au cours de la méiose, des échanges de fragments de chromatides (crossing-over ou enjambement) se produisent entre chromosomes homologues d'une même paire, induisant un brassage intrachromosomique. Les chromosomes ainsi remaniés subissent un brassage interchromosomique résultant de la migration aléatoire des chromosomes homologues lors de la 1ère division de méiose. Une diversité potentiellement infinie de gamètes est ainsi produite. 

§ Comment le caryotype est-il conservé au cours des générations malgré les divisions cellulaires ?

A3 : Observation de cellules de racines d'oignon en divisions / microscope optique

Diapo de Photos de racines
– de cellules racines identiques => multiplication → observation → dessins de différentes phases
TP Réalisation de préparations et observation microscopique de cellules en mitose / racine d'oignon
1S TP mitose.doc
© mitose photos.odg


Mitose, pro-méta-ana-télophase

A4 : Etapes de la mitose en continu / film

Mitose = reproduction conforme

B211 : Schématisation de la Mitose / animations

animations mitose :
Mots clefs : Chromatide, ADN, caryotype, chromosomes, interphase, mitose (pro-méta-ana-télophase)
© schéma-bilan
à colorier+légender
Mitose, pro-méta-ana-télophase

B211 : La mitose, multiplication par division cellulaire

les 4 phases de la mitose :
prophase : [pro = premier] formation des chromosomes, la chromatine devient chromatides ; formation du fuseau mitotique ; désintégration de l'enveloppe nucléaire,
métaphase : [méta = changement] rangement des chromosomes dans le plan équatorial de la cellule, c'est la phase où on observe le mieux les chromosomes,
anaphase : [ana = séparation] séparation des chromatides de chaque chromosome aux pôles de la cellule, le long du fuseau qui sert de guide et de moteur,
télophase : [télo = fin] individualisation des deux cellules filles : décompactage des chromosomes, les chromatides deviennent chromatine, formation de deux enveloppes nucléaires, désintégration du fuseau, poil au museau, cytodiérèse [séparation des cellules].
Les chromosomes sont des structures constantes des cellules eucaryotes qui sont dans des états de condensation variables au cours du cycle cellulaire. Ils peuvent avoir une ou deux chromatides jointes par le centromère. Chaque chromatide contient une molécule d’ADN. En général la division cellulaire est une reproduction conforme qui conserve toutes les caractéristiques du caryotype (nombre et morphologie des chromosomes, zomzom).

§ et si la cellule doit se diviser une nouvelle fois ?

jeudi 3 décembre 2015

Comment se fait l'évolution ?

Comment se fait l'évolution ?

1.6 - Forces évolutives

A1 : Les forces évolutives / Film

Film du CNRS : http://www.cnrs.fr/biodiversite2010/spip.php?article5 choisissez dans la liste : « groupes humains, homogénéité et diverstité »
prendre des notes : quelles sont les forces qui guident l'évolution ?

  • sélection naturelle // adaptation
  • dérive génétique [genetic drift]
  • migration génétique
  • mutation génétique

A2 : Définition des forces évolutives

Migration = changement de lieu d'un organisme provoquant l'isolement de certains génômes, donc une évolution différente et éventuellement un croisement avec une nouvelle population et dans ce cas l'apport de nouveaux gènes pour la population.
Mutation = provoque l'apparition de nouveaux allèles par modification de gènes c'est-à-dire d'une séquence de nucléotides (bases) dans l'ADN.
Sélection = filtre à allèles par l'intermédiaire du milieu, de la reproduction, de l'alimentation, de la prédation, ...
Dérive [drift] = modification aléatoire de la fréquence des allèles dans une population

A3 : Modélisation de la dérive génétique / maquette + logiciel

faire le tirage des littorines dans l'autre salle :
Étude de 2 populations de littorines (coquillages) : l'une de 200 individus, l'autre de 40 individus
prendre au hasard 10 % de la population => 20 et 4 individus
noter les proportions phenotypiques : couleur

jaune,
rouge,
vert,
noir
petite population (40)




grande population (200)




faire 4 tirages :

nombre de génération quand la population est devenue homogène.
2 couleurs / 10 individus

2 couleurs / 100 individus

5 couleurs / 10 individus

5 couleurs / 100 individus

noter le nombre de génération quand la population est devenue homogène.

C2E10 et C5E10 ; C2E50 et C5E50 ; C2E100 et C5E100
noter la couleur de fin et le nb de générations
refaire la manip pour chaque modèle

B/ 4 forces évolutives : mutation, dérive, sélection, migration

Genetic drift, alleles, mutation, natural selection, migration
dérive génétique, allèles, mutation, sélection naturelle, migration
The diversity of alleles is one aspect of biodiversity. Genetic drift is a random modification of the diversity of alleles. It occurs most dramatically when the population size is low. Mutation, migration, natural selection and genetic drift can lead to the emergence of new species.
La diversité des allèles est l’un des aspects de la biodiversité. La dérive génétique est une modification aléatoire de la diversité des allèles. Elle se produit de façon plus marquée lorsque l’effectif de la population est faible. Mutations, migrations, dérive génétique et sélection naturelle peuvent conduire à l’apparition de nouvelles espèces.

C/ Pour-suivre

Modélisation :
Modéles multi-agents :
Modèles divers
Banque de données alléliques :
La science, l’évolution et le créationnisme : http://www.academie-sciences.fr/enseignement/Darwin_260108.pdf

Qu'est-ce que le patrimoine génétique ?

A4 : Schématisation d'une transgénèse / diaporama

Diap transgénèse.odp
=> transgenesis, DNA genes support and universal 
OGM, transgénèse, ADN support gènes et universel
On fabrique des Organismes Génétiquement Modifiés (OGM) par transfert d'un gène (transgénèse) d'un autre individu qui peut être d'une espèce complètement différente.
La transgenèse repose sur l'universalité de la molécule d'ADN en tant que support de l'information génétique.

C : Débats sur éthique, transgénèse et ogm / articles + films

films sur les OGM :
de journalistes :
de scientifique, C.Vellot :

B.1.5 : schématisation sur l'ADN

© Schéma-bilan 3
ADN, chromosome, gènes
Gène = information génétique codée dans l'ADN par la séquence des bases, transmis de génération en génération.
Mutation = changement de la séquence d'un brin d'ADN, donc d'un gène
un lexique bilingue français/anglais de génétique : http://www.dr-belair.com/dic/Medicine/Genetics/Genetics-eng-fr.htm
18 Things You Should Know About Genetics : http://youtu.be/bVk0twJYL6Y

B.1.5 : Plan du vivant : Structure et fonction de l'ADN

La transgénèse montre que l’information génétique est contenue dans la molécule d’ADN et qu’elle y est inscrite dans un langage universel. La variation génétique repose sur la variabilité de la molécule d’ADN (mutation). L’universalité de structure et du rôle de l’ADN est un indice de la parenté des êtres vivants.
Transgenesis shows that genetic information is contained in the DNA molecule and that it is inscribed in a universal language. The genetic variation (mutation) is based on the variability of the DNA molecule . The universal role of DNA is an indication of the kinship of living beings.

C : Pour aller plus loin

des articles d'actualité sur le clonage : http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/377046.stm
construction schématique d'une molécule d'ADN : http://learn.genetics.utah.edu/units/basics/builddna/
Site du prix Nobel : http://nobelprize.org/index.html
DNA interactive : http://www.dnai.org/
Banques de séquences ADN : http://www.ebi.ac.uk/embl/

mardi 1 décembre 2015

§ pb de la conservation du caryotype : comment se forment les gamètes ?

D/drosophile1.odp

A3 : Observation de la méiose / microphotographies

Diaporama : meiose.odp
crossing-over, enjambement, chiasma => brassage intrachromosomique

A4 : Comparaison mitose & méiose / schéma

Schématiser une mitose avec
  • 2n=2
  • différentier les chromosomes paternel & maternels par la couleur
  • marquer deux gènes, ex : groupe sg (A//B) et (H//h)
Schématiser une méiose avec la même cellule

A5 : Découpage de la méiose / schémas ©

Réaliser un dessin avec 2n=4 chromosomes
© : meiose.odg
div° I réductionnelle séparation des chs homologues de chc pair → 2 cell n
div° II équationelle séparation des chromatides de chc chs → 4 cell n
méiose, réplication, haploïdes, diploïde, chromatides,

B : Schématisation virtuelle de la méiose en continu / animations

La méiose.mp4
Comparaison mitose / méïose : http://www.biologieenflash.net/sommaire.html

B212 : Brassage par méiose

La méiose est la succession de deux divisions cellulaires précédée comme toute division d'un doublement de la quantité d'ADN (réplication). Dans son schéma général, elle produit quatre cellules haploïdes à partir d'une cellule diploïde. Au cours de la méiose, des échanges de fragments de chromatides (crossing-over ou enjambement) se produisent entre chromosomes homologues d'une même paire. Les chromosomes ainsi remaniés subissent un brassage interchromosomique résultant de la migration aléatoire des chromosomes homologues lors de la 1ère division de méiose. Une diversité potentiellement infinie de gamètes est ainsi produite.

Quelles sont les réactions chimiques qui se déroulent dans la mitochondrie ?

comment les mitochondries sont-elles organisées ?

A3 : Observation de mitochondries / ME

© Mitochondries.odg
Légender les photographies
annalyser le tableau de composition : que suggère la présence denombreuses enzymes ? Que suggère le nom de ces enzymes ?
Remarque : La membrane interne forme des crêtes ce qui augmente considérablement sa surface.
chaîne respiratoire mitochondriale, enzymes

Que devient le pyruvate dans la matrice mitochondriale ?

A4 : Réactions chimiques intramitochondriales

© glycolyse schematisation.odt
Diapo / respiration meca mol.odp
cycle de Krebs (dans la mitochondrie)
CO2
composés réduits R'H2
réoxydation des composés réduits
réduction de dioxygène en eau

A5 : Bilan de la respiration / Equation chimique

© respiration meca mol.odg


B2 : Energie et respiration1

- La plupart des cellules eucaryotes (y compris les cellules chlorophylliennes) respirent : à l'aide de dioxygène, elles oxydent la matière organique en matière minérale. La mitochondrie joue un rôle majeur dans la respiration cellulaire. L'oxydation du glucose comprend la glycolyse (dans le hyaloplasme) puis le cycle de Krebs (dans la mitochondrie) : dans leur ensemble, ces réactions produisent du CO2 et des composés réduits R'H2. La chaîne respiratoire mitochondriale permet la réoxydation des composés réduits ainsi que la réduction de dioxygène en eau. Ces réactions s'accompagnent de la production d'ATP qui permet les activités cellulaires.

Art & science

Calder
Fichli et Weiss die Lauf der Dinge
1[Le détail des réactions chimiques, les mécanismes de la chaîne respiratoire et la conversion chimio-osmotique ne sont pas au programme.]

L'habitat et le mode de vie influencent notre épigénome

Grâce à l'étude génomique des populations de chasseurs-cueilleurs Pygmées et d'agriculteurs Bantous d'Afrique centrale, des chercheurs de l'Institut Pasteur et du CNRS, en collaboration avec des équipes françaises et internationales1, ont montré pour la première fois que notre habitat et notre mode de vie peuvent influencer notre épigénome, c'est-à-dire l'ensemble du système qui contrôle l'expression de nos gènes sans en affecter la séquence. Les scientifiques ont en particulier mis en évidence que chez ces populations africaines, un passage récent d'un habitat forestier à urbain pouvait affecter l'épigénétique des fonctions de la réponse immunitaire. Au contraire, le mode de vie historique de ces populations – sédentaire agriculteur ou chasseur-cueilleur nomade – pouvait toucher des fonctions plus pérennes, comme celles liées au développement, via une modulation par sélection naturelle de son contrôle génétique. Cette étude est publiée dans la revue Nature Communications le 30 novembre 2015.

Guêpe parasite Venturia : le complice viral démasqué

Un groupe de chercheurs français1, conduit par des entomologistes de l'Inra et du CNRS, en collaboration avec des généticiens du CEA, lève le voile sur un nouveau cas de guêpe parasite ayant intégré dans son génome de l'ADN de virus lui permettant de contrer les défenses immunitaires des chenilles hôtes. Au-delà de son intérêt pour la compréhension du rôle des virus dans les mécanismes évolutifs des organismes vivants, cette étude ouvre des perspectives pour améliorer les stratégies de délivrance de médicaments dans le cadre d'applications thérapeutiques. Les résultats sont publiés dans Science Advances le 27 novembre 2015.

§ Comment le caryotype est-il conservé au cours des générations malgré les divisions cellulaires ?

18 Things You Should Know About Genetics : http://youtu.be/bVk0twJYL6Y,

2/ Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

§ « quelques bestioles et leurs bébés » : une histoire de génération, génétique, gène … et raie-ditée
Diarayé : \gene_rayures.odp

§ Comment le caryotype est-il conservé au cours des générations malgré les divisions cellulaires ?

2.1/ Reproduction d'informations au cours des générations cellulaires

2.1.1/ A l'échelle cellulaire, la mitose est une reproduction conforme

A1 : Comparaisons de caryotypes / photodoc©

[caryo (grec) : noyau]
© caryotypes.odg
→ le nombre de chromosomes est-il conservé à travers les générations ?
nb chs caryotype :
taille génômes :
caryotype, chromosomes,
centromère, télomère,
formule chromosomique (n) = nb de chs total avec n pour le nombre de pair
carte génétique, locus, loci,

A2 : Dissection virtuelle d'un chromosome / video

Condensation, chromatine, Chromatide,

A3 : Observation de cellules de racines d'oignon en divisions / microscope optique

Diapo de Photos de racines
– de cellules racines identiques => multiplication → observation → dessins de différentes phases
TP Réalisation de préparations et observation microscopique de cellules en mitose / racine d'oignon
1S TP mitose.doc

lundi 30 novembre 2015

comment se forment les gamètes ?

Bilan 1S : Information et matériel génétique / Schéma ©

© TS genetique schbil.odg
  • Gène, allèle, information génétique
  • séquence des bases (nucléotides)
  • ADN, caryotype, locus (loci), chromosome, chromatide, nucléotide, Adénine, Thymine, Cytosine, Guanine, complémentarité
  • mutation, transgénèse, brassage génétique.
  • homo/hétérozygote, [Phénotype], (Génotype), génôme
  • interphase : G1, S, G2, dupli, réplication semi-conservative, mitose, pro, méta, ana, télophase

§ pb de la conservation du caryotype : comment se forment les gamètes ?

mesure de la quantité d'ADN en spermatogénèse : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=1503

2.1.2/ Brassage par Méiose

A1 : Observation de la méiose / microphotographies

Diaporama : meiose.odp
phases pro-méta-ana-télo => brassage interchromosomique

A2 : Etablissement d'une carte génétique / tests cross drosophiles

[vg eb]+ loupe binoculaire
© drosophile.odg
TS SVT TP1 observation de résultats de croisement de drosophila melanogaster
  • observer la lames à la loupe binoculaire
  • distinguer les mâles et femelles
  • distinguer les phénotypes ailes vestigiales [vg-] ou sauvages [vg+],
  • puis les phénotypes corps noir [eb-] ou sauvage [eb+]
  • compter les différents phénotypes : [vg ; eb]
  • calculer les pourcentages
  • en déduire les génotypes aux différentes générations : (vg//vg ; eb//eb) ou (vg;eb//vg;eb)
  • construire l’arbre généalogique avec P -> F1 -> F2
TP1 avec gènes [eb ; vg]
le cycle de reproduction de la drosophile : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=378 
logiciel croisement drosophiles sur net : http://inforef.be/swi/drosolab.htm

brassage interchromosomique 

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