Exercice I la diversité génétique d’une population
Exercice I
Restitution organisée de connaissances
Partie A : Question à choix multiples (Q.C.M)
1) Cette photographie représente une cellule à :
a) 2n = 24, en anaphase d’une mitose ;
b) 2n = 24, en anaphase 1 d’une méiose ;
c) 2n = 12, en métaphase d’une mitose ;
d) 2n = 12, en anaphase 2 d’une méiose.
2. Les populations humaines actuelles :
a) se distinguent les unes des autres par des caractéristiques génétiques très tranchées,
b) proviennent de plusieurs populations apparues à peu près simultanément en plusieurs points de la surface du globe,
c) uniformisent aujourd’hui davantage qu’autrefois leurs pools géniques suite aux « brassages de populations ».
3) Lors d’une méiose, se déroulant sans anomalie, il peut s’effectuer :
a) Un brassage intrachromosomique entre chromosomes non homologues ;
b) Un brassage interchromosomique entre chromosomes homologues ;
c) Un brassage interchromosomique puis un brassage intrachromosomique ;
d) Un brassage intrachromosomique puis un brassage interchromosomique.
4. Le document ci-contre représente le caryotype d’un enfant atteint d’une anomalie chromosomique
Le caryotype ci-contre peut avoir pour origine :
a) Une duplication du chromosome 21 lors de la méiose ;
b) Une non-disjonction de la paire chromosomique n°21 lors de la division I de la méiose ;
c) Une non-disjonction de la paire chromosomique n° 21 lors de la division II de la méiose ;
d) Un accident génétique uniquement lors de la formation des gamètes femelles.
5. Un gène est dit polymorphe quand :
a) il existe plus de deux allèles ;
b) il détermine une maladie génétique ;
o) il existe au moins deux allèles de fréquence supérieure à 1% ;
d) il existe un allèle dominant et un allèle récessif ;
e) il existe des allèles codominants ;
6. Une population :
a) est constituée d’individus appartenant parfois à des espèces différentes,
b) est un ensemble d’individus possédant les mêmes caractéristiques phénotypiques,
c) présents rarement une variabilité génétique,
d) peut être définie génétiquement comme constituée d’un pool d’allèles,
7. Les fréquences alléliques :
a) mesurent l’abondance relative des différents allèles dans le pool génique d’une population ;
b) sont constantes dans un gène donne dans l’ensemble de l’espèce ;
c) ne subissent pas l’influence de la sélection naturelle ;
d) peuvent dépasser 50% pour plusieurs allèles au sein d‘une population donnée.
8 La sélection naturelle agit :
a) directement sur le génotype des individus,
b) sur tous les caractères phénotypiques des individus,
c) sur les capacités d’un individu à se reproduire,
d) surtout sur les gamètes formés.
9 Le fardeau génétique d’une espèce provient du fait que :
a) les embryons les mieux constitues éliminent les autres,
b) certains allèles sont favorables uniquement à l'état monozygote,
c) certains allèles sont bénéfiques uniquement à l’état hétérozygote.
10 Si une série allélique comporte m allèles et n gènes, le nombre de génotypes possibles est de :
a) \({\left[ {\frac{{m(m + 1)}}{2}} \right]^n}\)
b) \({\left[ {\frac{{n(m + 1)}}{2}} \right]^n}\)
c) \({\left[ {\frac{{m(m + 1)}}{2}} \right]^m}\)
d) \({\left[ {\frac{{n(n + 1)}}{2}} \right]^m}\)
B. Questions à réponses ouvertes
1.a - Définissez les expressions suivantes : génétique des populations ; population, pool de gènes, fréquence d’un allèle, effet fondateur.
1.b Quand dit-on qu’un gène est polymorphe ? donnez-en deux exemples.
2 - Montrez comment et à quelles conditions la sélection naturelle peut modifier la structure génétique d’une population humaine.
3 - a) Qu’appelle-t-on polymorphisme génétique ?
b) Quelle en est l’origine ?
c) Quel en est l’intérêt au sein d’une même espèce ?
Exercice II la diversité génétique d’une population
Exercice II
1. L’électrophorèse des alloenzymes (enzymes résultant de l’expression des différents allèles d’un même locus) de 16 individus a donné le « code barre » ou empreinte génétique suivante :
Vérifier que p + q = 1.
2.a) Définir : viabilité
2.b) Quelle est l’expression de la valeur sélective pour un génotype que ne laisse pas de descendance ?
2.c) Quelle est l’expression de la valeur sélective pour un génotype ayant une forte aptitude ?
Exercice III la diversité génétique d’une population
Exercice III
Soit un élevage de volailles à 45 femelles où la fréquence de l’allèle responsable de la croissance est de 0,1. L’éleveur achète 5 nouvelles femelles supposées avoir une vitesse de croissance meilleure.
Si la fréquence de l’allèle responsable de la croissance est de 0,50 chez les volailles importées,
Quel est l’effet de l’introduction des nouvelles volailles sur la fréquence du gène étudié dans la population receveuse.
Exercice IV la diversité génétique d’une population
Exercice IV
La phalène du bouleau est un papillon nocturne commun en Europe. Au début du XIXe siècle, les collectionneurs ne connaissaient qu’une forme blanche mouchetée. Cette espèce se repose le jour sur les troncs d’arbres, notamment de bouleaux, plus ou moins recouverts de lichens, ou elle est parfaitement camouflée. En effet, la phalère est la proie de certains oiseaux. En 1849, dans la région de Manchester, apparait une forme beaucoup plus sombre dite carbonaria (voir document 1). A partir de cette époque, la fréquence de cette forme augmente rapidement, et atteint 90% des populations de phalènes. Ce phénomène a été nommé mélanisme industriel.
Des études ultérieures montreront que la forme carbonaria est déterminée par l'allèle d’un gène, dont l’allèle ordinaire détermine la forme claire.
Durant la fin du XIX° siècle, a lieu en Angleterre la révolution industrielle, grande consommatrice de charbon. La poussière noire se dépose sur les troncs de bouleaux, les lichens disparaissent.
De nos jours, les industries sont beaucoup moins polluantes. On constate que les troncs sont à nouveau propres, et la forme claire est redevenue fréquente.
Exploitez les renseignements fournis et vos connaissances pour proposer une explication au mélanisme industriel.
Exercice V la diversité génétique d’une population
Exercice V
L’anémie falciforme ou sicklémie est une maladie due à la présence dans les globules rouges d'hémoglobines anormales.
L’analyse par électrophorèse de l’hémoglobine des sujets habitant les régions où sévit cette maladie montre (figure suivante) les trois cas possibles A. B et C.
Résultats de l’électrophorèse.
Seuls les sujets A sont atteints par la maladie et représentent une population chez qui la mortalité est forte, surtout au moment de la puberté.
Les sujets C qui se marient entre eux ont 25% de risque d'avoir un enfant sicklémique. On peut se demander pourquoi les individus C sont aussi nombreux dans certaines régions du monde.
Les figures 1 et 2 montrent des distributions géographiques, dans l’ancien Monde et l’Australie, de l'hémoglobine anormale, et du paludisme, maladie souvent mortelle transmise par les piqures de moustiques.
1 - Comparez les documents 1 et 2.
2 Comment expliquer le maintien de l’anémie falciforme dans ces régions sachant que l’hématozoaire (parasite intracellulaire des hématies responsable du paludisme) se développe mieux dans les globules rouges porteurs d’hémoglobine normale ?
3 - A partir de vos conclusions sur l’anémie falciforme, montrer en quoi le polymorphisme présente un avantage pour les populations.
Exercice VI la diversité génétique d’une population
Exercice VI
Deux populations de l’espèce de Drosophila serrate ont été comparées :
La population 1 constituée exclusivement de mouches provenant de la même souche et présentant par conséquent d’une grande homogénéité génétique,
La population 2 obtenue par croisement de deux souches génétiquement différentes.
Au début de L’expérience, un même nombre de mouches de chaque population est placé dans une « cage à populations ». Dans les deux cages, des conditions strictement identiques sont maintenues : l'expérimentateur fait en sorte que les individus soient soumis à une intense compétition pour la nourriture et pour l’espace disponible.
L’expérience est prolongée pendant une période correspondent à 25 générations de drosophiles, les effectifs étant périodiquement mesures dans chacune des cages.
(D après F. Ayala)
1. Comparez la variation des effectifs dans les populations étudiées.
2. La population 1 est moins polymorphe que la population 2, à l’aide de vos connaissances, justifiez cette affirmation.
3 - Proposez une relation entre les résultats et les caractéristiques génétiques des deux populations.
4 - Quel fait est mis en évidence dans cette expérience ?
Exercice VII la diversité génétique d’une population
Exercice VII
La fréquence des groupes sanguins du système ABO chez certaines populations amérindiennes est donnée par le tableau ci-dessous.
lieu | Nombre de sujets | Groupes sanguins | |||
O | A | B | AB | ||
Argentine | 194 | 98,5% | 1,5% | 0 | 0 |
Mexico | 359 | 77,5% | 22,5% | 0 | 0 |
Jermez | 310 | 79,2% | 20,8% | 0 | 0 |
Le Professeur J. Bernard, dans : Le sang et l’histoire précise
« Dans une population exemplaire, les fréquences respectives des divers groupes O. A, B sont gouvernes par deux ordres des pressions sélectives :
• Les premières pressions, infectieuses, sont clues aux infections ou plus exactement à l’inégale sensibilité à telle ou telle infection des personnes appartenant au groupe O, au groupe A, au groupe B.
• Les deuxièmes pressions sont immunitaires et liées aux conflits qui se font, pendant la grossesse, entre la mère et l’enfant, lorsque la mère et le père appartiennent à des groupes différents. Le groupe O, qui entraine l’apparition chez celui qui le porte, en cas de conflit, de puissants anticorps anti-A et anti-B. tend à éliminer les groupes A et B dont la fréquence est condamnée à diminuer progressivement au fil des générations»
1. Indiquez les caractéristiques des populations amérindiennes.
2. Précisez quels sont les deux facteurs sélectifs intervenant dans une population au niveau de la fréquence des groupes sanguins.
3 - La pression infectieuse n’a pas été très importante sur les populations qui se sont installées dans le Nouveau Monde.
Justifiez, à partir du texte et de cette information, les proportions des groupes sanguins dans les populations amérindiennes.
Exercice VIII la diversité génétique d’une population
Exercice VIII
On cultive deux espèces de paramécies, Paramecium caudatum et Paramecium aurelia, d’abord séparément. Puis ensemble. Le tableau suivant relate l’évolution du nombre de paramécies au cours du temps et par cm3.
Temps en jours | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 |
P. caudatum suele | 5 | 15 | 25 | 45 | 43 | 60 | 58 | 55 | 60 | 58 |
P. aurelia seule | 2 | 20 | 48 | 90 | 100 | 100 | 105 | 98 | 108 | 110 |
P. caudatum + P. aurelia |
5 | 15 | 20 | 20 | 17 | 15 | 9 | 8 | 5 | 3 |
2 | 10 | 40 | 60 | 75 | 80 | 82 | 83 | 81 | 84 |
Évolution des populations do paramécie
1 - Tracez en utilisant la même échelle sur deux graphiques différents :
• Révolution des populations des deux espèces de paramécies, cultivées seules ;
• Révolution des populations des deux espèces de paramécies cultivées ensemble.
2. Expliquez l’allure des courbes obtenues.