Chapitre 3 Reproduction stabilité et diversité des phénotypes

Chapitre 3 : Reproduction, stabilité et diversité des phénotypes

Mme ROCHE

Accouplement d’un mâle tigre avec une femelle tigre (tigresse)

REPRODUCTION SEXUEE

Petits du tigre (tigreaux)

Un étang envahi par des lentilles d’eau

REPRODUCTION ASEXUEE

Les lentilles d’eau produisent des bourgeons qui donnent naissance à de nouvelles lentilles par bourgeonnement. Les bourgeons sont de petits organes qui donnent chez la lentille un nouvel individu.

I/ Les deux types de reproduction

Activité 1 : Comparaison de deux modes de reproduction sexuée et asexuée

Sous forme d'ateliers (en groupes) Atelier 1 : Associer les cartes roses avec les cartes vertes. Ecrire les exemples des cartes et le type de reproduction Atelier 2 : Souligner en rouge les informations correspondant à la reproduction asexuée et en bleu les informations correspondant à la reproduction sexuée. Recopier ensuite la fiche de synthèse distribuée.

Bilan 1 : La reproduction sexuée des êtres vivants fait intervenir deux gamètes : ovule et spermatozoïde qui s'unissent lors de la fécondation. Les individus formés à l'issue de la reproduction sexuée sont tous différents. C'est donc une source de diversité génétique. La reproduction asexuée se retrouve souvent chez les végétaux. Ce mode de reproduction permet aux végétaux de produire rapidement de nombreux individus et d'envahir un milieu. Il n'y a pas de fécondation. Les individus formés issus de la reproduction asexuée sont tous identiques génétiquement.

Exemple de la paramécie : reproduction asexuée par division cellulaire

II/ Les mécanismes de conservation des phénotypes

Activité 2 : Le comportement des chromosomes avant la division cellulaire

Document 1 : Nombre de chromosomes et quantité d’ADN avant la division cellulaire dans une cellule de jacinthe

10

Nombre de chromosomes Par cellule

Quantité d’ADN par cellule (en unités) arbitraires

Document 3 : Chromosomes doubles (fausses couleurs)

Document 2 : Chromosomes et duplication Grâce à la duplication, l’information génétique sera identique dans les deux cellules filles.

Bilan 2 : Avant la division cellulaire, la cellule duplique (=copie) son ADN mais le nombre de chromosomes est conservé. Chaque chromosome simple (à un filament ou une chromatide) constitué d’une molécule d’ADN est copié en un chromosome double (à deux filaments ou deux chromatides) constitué de deux molécules d’ADN identiques. Avant de se diviser, la cellule possède des chromosomes doubles. Définition : Chromatide : partie d’un chromosome visible au microscope lorsqu’une cellule se divise (filament des chromosomes).

Vidéo à regarder

Activité 3 : Le comportement des chromosomes lors de la division cellulaire

Exemple de la jacinthe : Comportant 8 chromosomes soit 4 paires de chromosomes

Mode de reproduction asexuée par des bulbes

Document 1 : Evolution de la quantité d’ADN dans une cellule de jacinthe au cours du temps

8chr

8chr

8chr

8chr

8chr

8chr

8chr

Document 2 : Déroulement de la mitose (ou division cellulaire) dans une cellule de bulbe de jacinthe

Une cellule en fin de division cellulaire. Il y a formation de deux groupes identiques de 8 chromatides.

Une cellule de jacinthe en début de division. Chacun des 8 chromosomes de la cellule possède deux chromatides, qui se séparent au moment de la division.

Deux cellules-filles après la mitose. Chaque cellule fille possède 8 chromosomes comme toutes les autres cellules de cette espèce, et donc la même information génétique.

vidéo à regarder

Document 3 : Aspect d’un chromosome au cours de la vie d’une cellule

La conservation de l’information génétique au cours des divisions cellulaires

Division cellulaire (mitose) depuis le stade cellule-oeuf à l'embryon de plusieurs cellules

Bilan 3 : La mitose est une division cellulaire permettant de créer deux cellules génétiquement identiques à la cellule initiale (cellule mère). Lors de la mitose, les chromosomes doubles (à deux molécules d’ADN ou deux chromatides) se séparent en deux lots identiques. Chacune des deux cellules filles formées reçoit le même nombre de paires de chromosomes (à une molécule d’ADN ou une chromatide) identique à ceux de la cellule mère. La mitose permet une égale répartition des chromosomes et donc de l’information génétique dans les cellules filles. Toutes les cellules d’un organisme (à l’exception des gamètes) se divisent par mitose. Dans le cas de la reproduction asexuée le phénotype est conservé d’une génération à l’autre. Définitions : Mitose : processus de division d’une cellule mère en deux cellules filles identiques (sauf pour les gamètes). Reproduction asexuée : mode de reproduction sans fécondation permettant d’obtenir à partir d’un seul individu plusieurs descendants identiques

Exercice 1 en ligne

Exercice : Décrire la division cellulaire

Exercice 2 en ligne

Exercice 3 en ligne

Des individus issus de la reproduction sexuée

III/ Reproduction sexuée et originalité de chaque individu

Comment se forme un nouvel individu? D’où provient le matériel génétique de la cellule-œuf?

Document 3 : Caryotypes des cellules reproductrices chez l'Homme

Activité 4 : La formation des cellules reproductrices

M et Mme Martin attendent un enfant. M. Martin est de groupe sanguin A et Mme Martin est de groupe sanguin AB. Ils souhaiteraient avoir un garçon de groupe A. Quels gamètes peuvent-ils former ?

Document 1 : Evolution de la quantité d’ADN dans une cellule mère des gamètes et dans les gamètes au cours du temps

Document 2 : Des étapes de la méiose chez un végétal dans le désordre observées au microscope

Vidéo à regarder

Document 3 : La formation des gamètes

La cellule initiale (ou cellule mère) donne 4 gamètes à la suite de deux divisions successives. Lors de la première division, ce sont les paires de chromosomes homologues qui se séparent et lors de la deuxième division, ce sont les deux chromatides (filaments) de chaque chromosome qui se séparent. On appelle ces deux divisions successives la méiose.

Bilan 4 : La méiose est un processus de divisions cellulaires qui se déroule dans les organes reproducteurs et qui aboutit à la fabrication des cellules reproductrices (= gamètes). Pour l'espèce humaine, les gamètes (à 23 chromosomes) sont formés à partir d'une cellule mère des gamètes (à 46 chromosomes ou 23 paires de chromosomes). La formation des gamètes est considérée comme une loterie : chaque gamète reçoit au hasard l'un ou l'autre des chromosomes de chaque paire; il ne reçoit que l'un ou l'autre des deux allèles de chacun des gènes. Chaque gamète formé par méiose hérite d’une combinaison unique de chromosomes. Définition : Méiose : processus de formation des gamètes par deux divisions cellulaires particulières successives.

Exercice : Construire tous les gamètes génétiquement possibles

Un homme ne souffrant pas d’albinisme (absence de pigmentation de la peau, des cheveux et des poils) mais ayant eu déjà un enfant albinos, se demande s’il peut transmettre encore une fois cette maladie à son futur enfant. Pour cet homme, le gène responsable est localisé sur la paire de chromosomes n°11. Un des chromosomes de cette paire porte l’allèle « A », normal qui est dominant, et un allèle « a » qui est responsable d’une absence de pigmentation (récessif). 1. Calculer le nombre de gamètes différents possibles à partir de sa paire de chromosomes n°11 et de sa paire de chromosomes sexuels (XY). 2. Représenter les différents gamètes possibles à partir de ces deux paires de chromosomes.

Activité 5 : La fécondation : contribution à la diversité génétique

Mme Martin est enceinte. Elle et son époux pensent que leur futur enfant sera un garçon de groupe sanguin A.

Expliquer à M. et Mme Martin la possibilité qu’à leur futur bébé d’être un garçon de groupe sanguin A.

Un tableau de croisement du brassage génétique lors de la fécondation. Ce tableau de croisement présente l’ensemble des possibilités des cellules-œufs d’un couple. Une cellule-œuf hérite d’une seule combinaison parmi toutes celles possibles pour ces deux paires de chromosomes.

Bilan 5 : Lors de la fécondation, la rencontre aléatoire d’un spermatozoïde et d’un ovule permet de reconstituer les paires de chromosomes et aboutit ainsi à de nouvelles combinaisons de caractères parentaux. La fécondation crée donc au hasard un nouveau programme génétique responsable du développement d'un individu original. La reproduction sexuée permet un brassage des caractères parentaux observables à chaque nouvelle génération. Définition: Brassage : formation de nouvelles associations d’allèles.

Exercice sur l'albinisme

Quelle que soit la couleur de notre peau, nous possédons tous des mélanocytes. Ces cellules spécialisées produisent de la mélanine (pigment naturel) sous contrôle de nos gènes. Suivant sa concentration, ce pigment fonce plus ou moins notre épiderme. On connaît aujourd’hui 5 gènes différents qui influencent la production de mélanine, sa concentration et sa répartition dans la peau. Pour chacun de ces gènes, il existe des allèles différents. Parallèlement, la quantité et l’intensité des rayons solaires influent sur notre corps, qui pour se protéger, produit plus ou moins de mélanine : c’est le phénomène de bronzage. Certains humains sont albinos : ils présentent une peau totalement dépourvue de mélanine et sont incapables de bronzer. Ils possèdent des allèles différents pour un des gènes qui contrôlent la production de mélanine.

deux soeurs dont une atteinte d'albinisme

Schéma bilan Chapitre 3