origine de la diversité génétique

origine de la diversité génétique

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introduction

Toutes les coccinelles que vous voyez sur la photographie font partie d'une même espèce. Ce sont des coccinelles arlequins ou Harmonia Axyridis. On peut constater que les différents individus ne se ressemblent pas, notamment au niveau de l'ornementation de leurs élytres. Comment expliquer cette différence entre les différents individus de la même espèce appelée diversité génétique?

Ce sont les élytres

projet de recherche

On veut comprendre ce qui explique, que même si elles sont de la même espèce, toutes les coccinelles Arlequin ne se ressemblent pas. Autrement dit, comment expliquer la diversité génétique de l’ornementation des élytres chez les coccinelles Arlequin? On attend un compte-rendu, structuré et montrant la démarche suivie pour répondre au projet de travail.

Au labo

rappels de génétique

La structure de l'ADN

Séquencer l'ADN (obtenir la séquence nucléotidique) d'un gène

Localiser et inactiver des gènes de la coccinelle arlequin

Retour à l'intro

Déterminer le gène responsable des motifs des élytres

Avez vous déjà fait un tour à la bibliothèque?

Il est possible de connaitre la région approximative d'un chromosome où est localisé le gène responsable d'un certain caractère (ici les motifs des élytres de la coccinelle arlequin).

position (points roses) de la partie du chromosome contenant le gène responsable des motifs des élytres dans le caryotype de la coccinelle Arlequin

La partie du chromosome identifiée comprend trois gènes : le gène aor, le gène pnr et le gène itr. Pour pouvoir déterminer lequel de ces 3 gènes est impliqué dans les différentes variations des motifs des élytres, il est possible d'inactiver un gène (c'est à dire empêcher l'utilisation de son information génétique pour mettre en place un caractère) et d'observer quelles en sont les conséquences sur le caractère des coccinelles correspondant (ici les motifs des élytres).

Inactiver le gène itr

Inactiver le gène aor

Inactiver le gène pnr

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Expérience d'inactivation du gène aor

Red-nspots

Black-nspots

Black-4spots

Black-2spots

Gène aor actif(expérience témoin)

Gène aor inactif

Red-nspots

Black-nspots

Black-4spots

Black-2spots

Refaire une expérience d'inactivation

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Expérience d'inactivation du gène pnr

Red-nspots

Black-nspots

Black-4spots

Black-2spots

Gène pnr actif(expérience témoin)

Gène pnr inactif

Red-nspots

Black-nspots

Black-4spots

Black-2spots

Refaire une expérience d'inactivation

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Expérience d'inactivation du gène itr

Red-nspots

Black-nspots

Black-4spots

Black-2spots

Gène itr actif(expérience témoin)

Gène itr inactif

Red-nspots

Black-nspots

Black-4spots

Black-2spots

Refaire une expérience d'inactivation

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Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Tapez sur le clavier ci-dessous le chiffre correspondant aux chromosomes portant le gène impliqué

Si vous ne le connaissez pas, peut-être faut-il faire une autre recherche avant celle-ci!

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Bienvenue dans votre séquenceur ADN

ERREUR : ce ne sont pas les bons chromosomes! Peut être faut-il revoir votre identification!

Recommencer le séquencage

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Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Maintenant, tapez le nom du gène (trois lettres) que vous voulez séquencer

x__

Recommencer le séquencage

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Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Maintenant, tapez le nom du gène (trois lettres) que vous voulez séquencer

xx_

Recommencer le séquencage

Retour au labo

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Maintenant, tapez le nom du gène (trois lettres) que vous voulez séquencer

___

Recommencer le séquencage

Retour au labo

Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Maintenant, tapez le nom du gène (trois lettres) que vous voulez séquencer

x__

Recommencer le séquencage

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Bienvenue dans votre séquenceur ADN

Maintenant, tapez le nom du gène (trois lettres) que vous voulez séquencer

xx_

Recommencer le séquencage

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Il existe 4 versions (allèles) de ce gène pnr : hsp : allèle trouvé chez Black-4spots hA : allèle trouvé chez Black-nspots hC : allèle trouvé chez Black-2spots h : allèle trouvé chez Red-nspots Pour visualiser les séquences en nucléotides de 2 allèles: Black-4spots et Black-2spots, cliquez sur entrée sur le clavier ci-dessous.

Recommencer le séquencage

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Bienvenue dans votre séquenceur ADN

ERREUR : ce n'est pas le bon gène Peut être faut-il revoir votre identification!

Recommencer le séquencage

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Pour afficher les séquences en nucléotides des 2 allèles du gène pnr (allèles Black-4spots et Black-2spots) vous devez ouvrir le lien suivant : https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/geniegen2/ Dans le logiciel qui s'ouvre 1) choisir charger des séquences 2) aller chercher le fichier "2 allèles du gène pnr" dans le dossier SVT des documents en consultation de votre classe sur le réseau du lycée. 3) Cliquez sur "Action" puis "Aligner" et regardez les ressemblances et différences (nombre de nucléotides, différences...). * 4) Pour une meilleure comparaison, cliquez sur "Affichage" puis "Tableau de comparaison" 5) Analysez les informations du tableau

* Pour finaliser votre travail et comprendre l'existence de ces différents allèles, il faudra trouver l'enveloppe secrète dans le labo. Le mot de passe correspond aux % de ressemblances entre l'allèle black2spots et l'autre allèle .

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pour comprendre l'origine des allèles, un mot de passe est nécessaire

Introduire le mot de passe

Quelques aides disponibles

Vous trouverez ici des aides méthodologiques et des aides pour mener à bien vos raisonnements. N'utilisez ces aides qu'après avoir bien réfléchi. Si malgré ces aides, vous ne savez toujours pas comment vous y prendre, n'hésitez pas à appeler votre enseignant(e)

organiser son compte-rendu

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compétence 5.1: communiquer à l 'écrit en organisant ses idées

Réaliser une introduction : Elle permet de définir la problématique c'est à dire: - expliquer le contexte dans lequel vous travaillez (à quoi on s'intéresse, qu'est ce qui nous a interpelé dans nos observations? ) - présentez la (ou les) question(s) à laquelle ( ou auxquelles) vous devez répondre.

Rédiger le développement : il permet de montrez les étapes de votre raisonnement. - présenter les données issues des documents qui vous ont été utiles pour mener votre recherche. - présenter les expérimentations ou observations que vous avez réalisées. - présentez les résultats et l'analyse de ces expérimentations/observations - conclure sur les informations obtenues pour chaque expérimentation/ observation. Prenez soin de bien montrer les liens entre les différentes informations trouvées (fil conducteur)

Finaliser avec une conclusion : elle permet de donner une réponse finale synthétique aux questions posées . Elle peut être sous forme d'un texte qui comprend quelques phrases ou sous forme de schéma bilan.

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présenter des résultats expérimentaux

compétence 5.3: utiliser les outils de communication utilisés en sciences expérimentales

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Choisir une représentation scientifique appropriée des résultats : Il existe de nombreuses façons de présenter des résultats: - des représentations mathématiques (tableau, graphiques, histogrammes....) - des représentations iconographiques (dessin, schéma, photographie, film...) Il faut choisir la représentation qui permet le mieux de visualiser les résultats obtenus. Un texte peut accompagner ces représentations mais un texte seul n'est pas une représentation scientifique.

Respecter les règles de présentationToute représentation quelle qu'elle soit nécessite - un titre précis expliquant ce qu'on représente et les modalités d'obtention, l'échelle quand utilisée - des légendes précises

Mettre en valeur les différences/ressemblances de résultats entre les situations comparéesUtiliser des couleurs, des figurés, des cadres pour montrer les éléments qui serviront à l'analyse.

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analyser des résultats expérimentaux

compétence 6.5: analyser des résultats expérimentaux

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Décrire les résultats : Dans toute expérimentation, on met en place plusieurs situations qui ne diffèrent que par un seul paramètre appelé paramètre (ou facteur) variable. L'analyse commence par décrire, pour chaque situation testée, le résultat obtenu en précisant bien la condition testée. Lorsque c'est possible, on donnera des valeurs chiffrées.

Associer les résultats obtenus aux données des éventuelles ressourcesCela permet par exemple d'associer le résultat d'un test à sa signification biologique.

conclure sur le rôle du facteur variable.L'analyse s'achève par une comparaison du résultat des différentes situations: - si les résultats sont les mêmes dans les différentes situations, le facteur variable n'intervient pas -si les résultats sont différents entre 2 situations, le facteur variable a un rôle et on doit déterminer lequel.

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localiser un gène

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Si cette notion n'est pas claire, retourner à la bibliothèque du laboratoire pour visionner les rappels de génétique

Si vous avez bien étudié les informations données par les vidéos de rappels sur les bases de la génétique , vous devez avoir compris que les gènes sont des fragments de chromosomes qui , quand leur information génétique est utilisée, permettent de mettre en place des caractères de l'individu.

Pour déterminer si un gène est impliqué dans la mise en place d'un caractère (ici motif des élytres), on l'inactive et on regarde si le caractère est modifié.

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séquencer un gène

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Séquencer un gène signifie déterminer la séquence en nucléotides de ce gène. Ce séquençage est intéressant car il permet ensuite de comparer les séquences des différents allèles d'un gène. Bien lire les informations de la bibliothèque sur la structure de l'ADN pour comprendre ce que représente cette séquence de nucléotides.

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La structure de l'ADN

Pour bien repérer la structure de la molécule d'ADN qui constitue les chromosomes et qui porte l'information génétique qui définit les caractéristiques de chaque être vivant, vous disposez

• d'une maquette d'un fragment de la molécule
• d'une vidéo explicative de la structure de la molécule

lien sur la vidéo

Bien prendre des notes pour les intégrer à votre compte-rendu.

NB: dans la vidéo, les nucléotides sont représentés en un bloc unique coloré. Sur la maquette, chaque nucléotide est constitué de 3 éléments (un violet en forme de triangle, un orangé en forme d'hexagone et un autre élement dont la couleur peut changer en fonction du nucléotide)