4123/ Trois mécanismes à l'origine d'une famille de gènes

transposons = ou éléments génétiques transposables. Ces éléments, présents chez tous les organismes, ont la capacité de se déplacer, de s'exciser, de s'insérer d'un endroit à un autre du génome. Ils sont souvent à l'origine de réarrangements chromosomiques (translocations, inversions...).

sch pour globines : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=1749

=> http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=991 ;

même chose avec d’autres gènes : gènes d’hormones hypophysaires, des immunoglobulines, des histones …

http://svt.lycee-desfontaines.eu/userfiles/file/2009-2010/terminalesSobl/stabvar/histhormhyp.JPG

http://www.edk.fr/reserve/revues/ms_papier/e-docs/00/00/06/D9/document_article.md

=> mutations + duplications + transpositions→ gènes homologues → famille multigénique.

Le génôme évolue au cours du temps, non seulement par les mutations au sens large, mais aussi par les duplications et les transpositions

=> Duplication du gène ancestral → divergence plus ou moins grande des copies si mutations

Les duplications d’un gène peuvent suivre une évolution indépendante, enrichissant ainsi le génome et rendant compte de fonctions nouvelles.

=> Les évènements de duplication peuvent être placés sur l’arbre phylogenétique

Dans le génome, il existe des gènes non identiques (loci différents, séquences différentes : nombre, ordre et composition) mais présentant des similitudes considérables de leurs séquences et parfois de leur fonction. On estime qu’au-delà de 20 % de ressemblances, deux gènes appartiennent à la même famille. Ces gènes résultent aussi de duplications d'un gène ancestral et forment une famille multigénique (exemple: les gènes de la globine). Les différences dans leurs séquences sont dues à des mutations ponctuelles survenues après la duplication. D'autre part, ces gènes ont pu subir des translocations ou transposition (déplacement d’un gène d’un chromosome sur un autre) au cours de l'histoire évolutive d'une lignée de sorte qu'ils se trouvent dispersés sur des chromosomes différents.

Au sein du génome d’une espèce, les similitudes entre gènes (familles de gènes) sont interprétées comme le résultat d’une ou plusieurs duplications, puis transpositions puis mutations d’un gène ancestral. Le polymorphisme actuel est le résultat de mutations survenues dans le passé au sein des populations de l’espèce.

Le processus de duplication s'avère donc un mécanisme essentiel de la complexification des génomes. Parfois cette duplication n'a intéressé qu'une partie du gène et a contribué à l'allonger. Certains gènes sont même formés par l'association de fragments d'autres gènes préalablement dupliqués.

François Jacob : « L ' évolution biologique est aussi fondée sur une sorte de bricolage moléculaire, sur la réutilisation constante du vieux pour faire du neuf » . 

TS SVT bb Décembre 2010

partie I : (session 2008 métropole rattrapage)

http://www.sujetdebac.fr/serie-s.php?matiere=svt-obligatoire&annee=2008

Les zones de subduction sont le siège d’une activité magmatique importante liée notamment à une hydratation du manteau sus-jacent (= au-dessus du plan de Bénioff).

Exposez comment l’évolution d’une lithosphère océanique en subduction conduit à une hydratation du manteau sus-jacent.

Votre réponse comprendra une introduction, un développement structuré comportant des exemples d’associations minéralogiques dans un métagabbro et une conclusion avec un schéma bilan mettant en évidence les transformations des roches de la lithosphère océanique plongeante.

Partie II

Exercice II.1 : datation relative (metropole, rattrapage 2009)

corrigé et sujet sur http://www.sujetdebac.fr/serie-s.php?matiere=svt-obligatoire&annee=2009

Exercice II.2 : phylogénie des Téthythériens (Liban 2010)

http://www.sujetdebac.fr/serie-s.php?matiere=svt-obligatoire&annee=2010

BAREME /

partie I (session métrop rattrap 2008) /8

introduction, développement structuré, conclusion

schéma-bilan avec gabbros, schistes vert, bleu, éclogite, magma;;;;;;;

La lithosphère océanique s'hydrate, s'épasissit et se densifie

=> métamorphisme (bP bT);;;;;;;

gabbro (Px+Pl) → métagabbro (Horbl Amphib verte)

= faciés schistes verts;;;;;;;

subduction lithosphère par différence de densité

=> métamorphisme HP;;;;;;;

métagabbro (Horbl Amphib verte) → métagabbro (Glauc Amphib bleue)

= faciés schistes bleus;;;;;;;

métagabbro (glauc Amphib bleue) → éclogite (grenat, jadéite)

= faciés éclogite;;;;;;;

déshydratation schistes

=> hydratation manteau sus-jacent;;;;;;;

=> fusion partielle manteau

=> magmatisme ;;;;;;;

Exercice II.1 (metropole, rattrapage 2009) /3

F1 coupe antéPermien mais ne coupe pas le Trias

=> postérieur au Permien (-286 Ma);;;;;;;

=> antérieur au Trias (- 245 Ma)

F2+F3 recoupent le Trias et Jurassique;;;;;;;

=> postérieures au Jurassique (-144 Ma)

F1 plus ancienne que F2+F3;;;;;;;

Exercice II.2 (Liban 2010) /5

caractères AC Téthythériens = poils, mamm, amnios

caract dérivés communs => groupe monophylétique;;;;;;;

Sanglier = orbite arrière

Lamantin = orbite avancée;;;;;;;

Proboscidiens = perte canin inf, fosses nas reculées

Dinotherium = défenses + membres postérieur;;;;;;;

Mastodonte = trou auditif hors de l'os squamosal

Eléphant afric = carpes larges et courts;;;;;;;

Eléphant ind = orbite anguleuse

Mammouth = défenses spiralées;;;;;;;

TS TP SVT : familles multigénique / Anagène

protocole :

1. lancer le logiciel Anagène

2. séléctionner les chaînes de l'hémoglobine dans la banque de séquences

3. charger les brins codants d'ADN pour alpha, béta, gamma et delta

4. comparer les séquences a vec alpha comme référence

5. créer un document texte sous Open Office pour rédiger un compte-rendu

6. coller votre comparaison de séquences

7. séléctionner les séquences comparées puis les informations sur la ligne pointée

8. construire une matrice des différences sous Open Office

9. charger les séquences polypeptidiques pour 

10. séléctionner les informations sur la ligne pointée

11. construire une matrice des différences sous Open Office

12. expliquer les différences constatées dans les matrices puis entre les deux matrices

13. copier l'arbre phylogenétique des globines sur http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/svt/format/qualif/agregint00/globine.jpg

14. justifiez l'arbre phylogénétique des globines à l'aide vos matrices

15. localiser les gènes sur les chomosomes à l'aide de http://svt-coubertin.info/quiz/images/Nouveau-5.jpg et http://www.inrp.fr/Acces/biotic/evolut/mecanismes/globines/html/chromosomes.htm

16. télécharger le schéma des étapes de construction des chomosomes 11 et 16 au cours de l'histoire sur http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=991

17. légender votre schéma avec les dates 

4121/ Exemple de famille multigénique : les globines

© doc globines1+2

Hémoglobine = protéine du sang, transport O₂, rouge Fe⁺⁺

http://www.ac-orleans-tours.fr/svt/mol3d/3d/module3/html/3page.htm

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/ba/Hemoglobin_t-r_state_ani.gif

http://www.edu.upmc.fr/sdv/masselot_05001/polymorphisme/differents.html

Hb composée de globines  chez l'humain adulte,  foetus, z, e embryon :  z, e

familles de globines :

http://www.chups.jussieu.fr/polys/biochimie/SFbioch/POLY.Chp.3.6.html

http://librairiedemolecules.education.fr/outils/pevf/pe1_982/classes/cl1l_fm.htm

http://www.edu.upmc.fr/sdv/masselot_05001/genes_et_genomes/globine.html#bottomofpage

http://www.lyc-bayen.ac-reims.fr/pedagogie/svt/ts/polymorph/hb.htm

4122/ Familles multigéniques et histoire des espèces

arbre de relations de parenté entre vertébrés + globines présentes dans chaque groupe :

→ arbre phylogénétique des globines

http://www.ac-orleans-tours.fr/svt/infossvt/form/Ts/html/phylogène5.htm

http://www.edu.upmc.fr/sdv/masselot_05001/biodiversite/duplication.html

ou autres gènes : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=1186

Placer a posteriori sur l’arbre, avec un code des couleurs, les localisations chromosomiques

localisation chromosomique // ontologie des globines

=> il y a parfois une corrélation entre ontogenèse et phylogénèse

tableau, d’âge d’apparition (âge du plus vieux fossile connu ) pour chaque groupe

http://www.edu.upmc.fr/sdv/masselot_05001/biodiversite/images/pic005.jpg

Plus l'exploration des génomes progresse et plus le nombre de familles multigéniques reconnues augmente. 

Conclusion : l'étude des familles multigéniques est importante pour :
1. reconstruire des relations de parenté
2. mettre en évidence des événements de modifications du génome ( = des innovations génétiques )

4112/ Des mutations à l'origine des allèles

rappel 1°S sur réplication

=> Erreurs de réplication, aléatoires, le nombre de nucléotides copiés est important, la fréquence peut être augmentée par différents agents mutagènes

imaginons une mutation ponctuelle sur un gène homéotique

=> innovations anatomiques importantes ssi 1/ mutation viable 2/ mutation héréditaire

Conclusion : mutations sont des innovations génétiques concourant au polymorphisme génique. Au sein d’une espèce, le polymorphisme des séquences d'ADN résulte de l’accumulation de mutations au cours des générations. La divergence des gènes d’une même famille s’explique par l’accumulation de mutations. Dans certains cas, ces processus peuvent conduire à l’acquisition de gènes correspondant à de nouvelles fonctions. Un gène est qualifié de polymorphe si au moins deux de ses allèles sont présents dans l’espèce à une fréquence supérieure ou égale à 1 %.