T SPE SVT Complexification des génomes 2

La complexification des génomes

Atelier 2: les duplications géniques lors de la méiose

Introduction: au sein d'une même espèce on peut observer :

Des gènes identiques présents en de nombreux exemplaires :

Des gènes dont les séquences sont proches:

Les crossing over inégaux

Quand dit-on de 2 gènes qu'ils sont homologues ?

Consigne

En vous appuyant sur l'ensemble des ressources proposées, vous réaliserez les activités proposées afin de répondre à la question suivante:

Comment la duplication génique est-elle à l'origine d'enrichissement du génome?

Ressources à votre disposition

A. Feuille de route Dans l'espace de travail

B. Méthode préparation du grand oral Dans l'espace de travail

C. Dossier sur les moustiques.

D. Dossier sur les globines

E. Nouveaux gènes, nouvelles fonctions

F. Aides Demandez à votre professeure !

C. Les moustiques et la résistance aux insecticides

De 1968 à 2002, la population de moustiques Culex pipiens a été contrôlée dans le sud de la France par l’épandage d’insecticides sur les étendues d’eau dans lesquelles se développent leurs larves. On s’intéresse à la résistance développée par certains moustiques à ces insecticides dans la région de Montpellier.

1 Montrer que la duplication génique est en lien avec l'apparition de la résistance aux insecticides. Argumenter avec les documents et mettre en relation pour répondre à la consigne

D. La famille des globines

2. Montrer que les gènes codant pour les globines humaines sont apparentés 3. Expliquer comment ces gènes sont apparus et ont pu se répandre dans une population (intérêt évolutif ?)

Aide à la démarche: Analyser les documents ci-contre et page suivante , puis réaliser l'activité

source: Bordas T SVT 2020

D. La famille des globines

Activité page suivante

source: Bordas T SVT 2020

D. La famille des globines

Fiche technique Génigen 2 dans l'espace de travail

4 Activité pratique : A l'aide du logiciel Génigen2, comparer les séquences des globines de l'espèce humaine; afficher le tableau de comparaison des séquences et le phénogramme 5 Analyser les résultats et conclure

La suite ici:

D. La famille des globines

6 A l'aide des documents retracer l'histoire évolutive des globines chez les vertébrés7 Placer les duplications /mutations sur l'arbre phylogénétique que vous aurez recopié et conclure

E. Nouveaux gènes , nouvelles fonctions

8 Montrer que les gènes codants pour les trois hormones hypophysaires constituent une famille multigénique et en reconstituer l'histoire (duplications/ mutations) ayant conduit à la présence de ces 3 hormones d’origine génique commune.

Aide à la démarche: * Comme précédemment, utiliser les documents et le logiciel Génigen 2 pour comparer les séquences et établir la présence d'une famille multigénique. * Puis représenter cette histoire à l’aide d’ un arbre phylogénétique du type de celui présenté page 11 du Génially (atelier 2)

Document 1 : résistance de Culex pipiens aux insecticides. Des insecticides organophosphorés ont été utilisés pour lutter contre le moustique Culex pipiens. Certains moustiques y sont devenus résistants. L’étude du génome du moustique a montré que le moustique possédait un gène codant une molécule (enzyme), sous deux allèles : • l’allèle R (résistance) conférant la capacité de résister aux insecticides ; • l’allèle S (sensible). On observe que la quantité de cette enzyme produite dépend du génotype du moustique. On constate que la quantité de celle-ci est ainsi 500 fois plus importante chez un moustique résistant que chez un moustique sensible.

Sont considérés comme homologues, et donc apparentés,des gènes ayant plus de 20% de similitudes dans leur séquence nucléotidique. Ces gènes proviennent d'un gène ancestral commun. Plus 2 gènes sont ressemblants, plus la duplication dont ils sont issus est récente.

Document 2 : action de l’enzyme sur un insecticide, le parathion. On observe que la quantité de cette enzyme produite dépend du génotype du moustique. On constate que la quantité de celle-ci est ainsi 500 fois plus importante chez un moustique résistant que chez un moustique sensible. Le parathion est, comme tous les insecticides organophosphorés, une molécule qui altère le fonctionnement du système nerveux du moustique entraînant sa mort. Pour qu’il soit efficace, il doit pénétrer dans l’organisme de l’insecte et atteindre son système nerveux. Chez le moustique résistant au parathion, on peut schématiser ainsi l’action de l’enzyme évoquée dans le document 1 : Parathion+Eau → Molécules non toxiques pour le moustique