Problème : Comment la reproduction sexuée permet-elle de brasser l’information génétique portée par les chromosomes ?





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titreProblème : Comment la reproduction sexuée permet-elle de brasser l’information génétique portée par les chromosomes ?
date de publication20.12.2019
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Problème : Comment la reproduction sexuée permet-elle de brasser l’information génétique portée par les chromosomes ?
Objectifs : Comprendre les mécanismes du brassage chromosomique chez un organisme diploïde.


  1. Étude d’un croisement chez un végétal : la tomate


De façon à améliorer les qualités de la tomate, de nombreuses mutations naturelles ont été repérées. Deux d’entre elles sont exploitées ici :


  • Certains plants de tomates mutés ont la particularité de produire de gros fruits charnus ; à l’état sauvage, les fruits sont petits.

  • La mutation « rin » concerne un gène responsable de la maturation du fruit. Des plants mutés présentent une maturation inhibée (maturation lente) et la tomate reste jaune. Au contraire, à l’état sauvage, la durée de conservation des tomates mûres est très limitée (maturation rapide).


On réalise un croisement entre deux variétés (lignée pures) de pieds de tomates :
[gros fruits, maturation rapide] x [petits fruits, maturation lente].
On obtient une première génération F1 de plants qui produisent tous de petites tomates dont la maturation est ralentie (les tomates mûrissent progressivement, deviennent rouges mais se conservent facilement). On croise alors des individus de cette première génération avec des plants (lignée pure) produisant de gros fruits, à maturation rapide. On obtient les résultats suivants :


    • 241 plants produisant de petites tomates à maturation ralentie

    • 258 plants produisant de petites tomates à maturation rapide

    • 249 plants produisant de grosses tomates à maturation rapide

    • 243 plants produisant de grosses tomates, à maturation ralentie




  1. Quel est l’intérêt des croisements réalisés ?




  1. Expliquez les résultats obtenus en appuyant votre réponse sur des schémas comportant une représentation des chromosomes.


BILAN


  1. Grâce aux croisements que vous avez étudiés, indiquez comment il est possible, lorsqu’on étudie la transmission de deux caractères, de savoir si les deux gènes qui les déterminent sont portés par le même chromosome ou par deux chromosomes différents, par la simple observation des résultats d’un croisement.




  1. Quel est l’intérêt de réaliser un test-cross (ou croisement test) ?




  1. Chez un hétérozygote pour chacun des gènes considérés dans le croisement, combien de types de gamètes différents peuvent être produits :

  • - Si on considère deux gènes portés par deux paires de chromosomes différents ?

  • - Si on considère trois gènes portés par deux paires de chromosomes différents ?




  1. Chez un hétérozygote pour chacun des gènes considérés dans le croisement, combien de types de gamètes différents peuvent être produits :

  • - Si on considère deux gènes portés par la même paire de chromosomes ?

  • - Si on considère trois gènes portés par la même paire de chromosomes ?




  1. En déduire quelle loi mathématique établit le nombre de gamètes possibles en fonction du nombre de gènes portés par une paire de chromosomes ? Quelle loi mathématique établit le nombre de gamètes possibles en fonction du nombre de chromosomes de l’espèce si on considère que chaque paire de chromosomes porte un couple d’allèles ?




  1. Y a-t-il dans chacun des cas considérés ci-dessus équiprobabilité des types de gamètes obtenus ?



EXERCICES
Exercice 1 :

On connaît plusieurs types de liserons : si l’on croise des liserons à fleurs rouges de souche pure avec des liserons à fleurs blanches également de souche pure, on obtient :

  • en première génération, 100 % de liserons roses ;

  • si ceux ci sont croisés entre eux, on obtient en deuxième génération :

    • ¼ de liserons rouges homozygotes ;

    • ¼ de liserons blancs homozygotes ;

    • ½ de liserons roses hétérozygotes.




  • Retrouvez les proportions observées en première et deuxième génération. Que peut-on conclure ?



Exercice 2 :

Les antirrhiniums (mufliers) ont des fleurs rouges, roses ou blanches. Des croisements ont été faits et les graines obtenues ont donné après germination les fleurs suivantes :

rouge x rose 126 fleurs rouges et 131 roses ;
blanc x rose 88 blanches et 92 roses ;
rouge x blanc 115 roses ;
rose x rose 43 blanches, 39 rouges et 83 roses.


  • Quel est le mécanisme génétique expliquant ces résultats ? Justifiez-les par les tableaux de croisements appropriés.



Exercice 3 :

Des généticiens croisent une lignée pure de souris à poil frisé et affecté d’une malformation des yeux avec une lignée pure de type sauvage (poil lisse, yeux normaux). Tous les individus de la première génération F1 sont à poil frisé et œil normal.

Les individus constituant une génération F2 résultant du croisement de souris F1, présentent, qualitativement et quantitativement, les phénotypes suivants :

    • 42 à poil lisse et œil normal ;

    • 41 à poil frisé et œil malformé ;

    • 127 à poil frisé et œil normal ;

    • 14 à poil lisse et œil malformé.




  • Un caractère est généralement gouverné par plusieurs gènes. Montrez, pour chacun des caractères envisagés, que les résultats expérimentaux s’interprètent en admettant que les deux lignées croisées ne diffèrent que par un seul gène.




  • Montrez que les phénotypes de la génération F2 traduisent un brassage génétique ayant eu lieu au cours de la formation des gamètes hybrides F1. Schématisez un comportement des chromosomes rendant compte de ce brassage génétique.



Exercice 4 :

Chez le poulet, plusieurs mutations ont été mises en évidence. Parmi celles-ci, la mutation « crête rosacée » est à l’origine d’une crête dont la forme rappelle celle d’une rose. La mutation « pattes courtes » est à l’origine de pattes de taille inférieure à la moyenne.

Pour déterminer le mode de transmission de ces deux mutations, on effectue les croisements suivants :

  • On croise une poule de souche pure à crête rosacée avec un coq à crête simple : on obtient alors uniquement des poulets à crête rosacée.

  • Lorsqu’on croise deux poulets à pattes courtes entre eux, on obtient toujours à la fois des poulets à pattes courtes et des poulets à pattes normales, dans des proportions de deux poulets à pattes courtes pour un poulet à pattes normales. En outre, environ un quart des embryons meurt avant l’éclosion.




  • Déterminez les relations de dominance entre allèles pour le gène déterminant la forme de la crête.

  • Précisez si les poulets à pattes courtes sont homozygotes ou hétérozygotes pour le gène déterminant la taille des pattes et proposez une explication aux résultats obtenus pour le croisement correspondant. Déterminez les relations de dominance entre allèles pour ce gène.


On croise ensuite un coq à crête rosacée et à pattes courtes avec une poule à crête simple et à pattes normales. On obtient alors dans la descendance (F1) 50% de poulets à crête rosacée et à pattes courtes et 50% de poulets à crêtes rosacée et à pattes normales.


  • Donnez le génotype de la poule et du coq. Donnez le nom du croisement effectué et précisez son intérêt.


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