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Génétique
Approche factorielle et formelle du mendélisme
Cours de Génétique
 

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Exercices :

Exercice 1 :

On croise entre elles deux souches pures de souris, l’une de robe grise et l’autre, albinos, de robe blanche.

On fait les observations suivantes.

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a. Tous les descendants F1 sont de robe grise.

b. Vingt croisements entre individus F1 donnent 145 descendants F2 gris et 55 blancs.

c. Les descendants F2 blancs, croisés entre eux, donnent 100 % des descendants F3 blancs.

1. Interprétez ces résultats en restant le plus près possible de l’interprétation originelle de Mendel.

2. On laisse les souris F2 de couleur grise se reproduire librement et on observe, en F3, 89 % de souriceaux gris et 11 % de souriceaux blancs; ces observations sont-elles conformes aux conclusions de la question précédente ?

Définition des objectifs :

– Résoudre un problème simple de génétique dans le cadre strict de Mendel, sans recours à la théorie chromosomique ou à la méiose, mais à la simple loi de pureté des gamètes.

– Montrer que les observations en F3 diffèrent dans la descendance des F2, selon que l’espèce est à sexe séparé, comme ici, ou autoféconde, comme chez le pois de Mendel, mais conduisent à la même interprétation.

Solution :

1.a Le fait que la F1 soit de phénotype gris permet de conclure que ce phénotype (appelé caractère, chez Mendel) gris est dominant sur le phénotype albinos qui est dit récessif.

1.b Les souches sont pures; si elles ne diffèrent que pour un seul type de facteur (gène) impliqué dans la couleur de la robe, que l’on pourra appeler G pour la souche grise et A pour la souche albinos, on peut attendre, en vertu de la loi de pureté des gamètes chez l’hybride G/A que les croisements entre F1 donnent, aux variations d’échantillonnage près, 3/4 de phénotype dominant et 1/4 de phénotype récessif; ce qui est le cas et permet donc de valider l’hypothèse que les deux souches parentales ne diffèrent que pour un couple de « caractères différentiels » (un couple d’allèles d’un seul gène en langage moderne).

Remarque. Afin de ne pas confondre phénotype, génotype, gène et allèle, il n’est pas recommandé de nommer les différents facteurs, ou allèles, du nom du phénotype dont ils sont responsables dans la souche pure, comme on l’a fait ici.

1.c Sous cette hypothèse que les deux souches ne diffèrent que pour un couple de « caractères » ou de « facteurs », la pureté des gamètes des F1, leur équifréquence et leur union aléatoire permettent d’obtenir en F2 le résultat classique : 1/4 de GG + 1/2 de GA + 1/4 de AA, soit 3/4 de phénotype gris et 1/4 de phénotype albinos.

On sait que les phénotypes albinos récessifs réapparus en F2 doivent, selon le modèle mendélien, être purs, ce qui est vérifié par l’observation c, tous les descendants des croisements entre F2 albinos sont eux-mêmes albinos.

2. Les croisements entre F2 de phénotype gris peuvent être de plusieurs types selon que les parents impliqués sont « purs » (homozygotes) ou « hybrides » (hétérozygotes).

En supposant que les couples sont formés au hasard, on aura alors 3 sortes de couples (tableau 2), dont les fréquences dépendront de la fréquence des différents types d’individus purs (1/3) ou hybrides (2/3).

Tableau 2 Fréquences des différents couples formés au hasard

Types de couples GG (1/3) GA (2/3)
GG (1/3) 1/9 2/9
GA (2/3) 2/9 4/9

Le tableau 3 donne les différents types de couples, leurs fréquences respectives et leurs types de descendances possibles, compte tenu des conclusions de la question précédente (un seul couple de « caractères », c’est-à-dire d’allèles, un seul gène impliqué dans la différence phénotypique entre souches étudiées).

Tableau 3

Types de couples Fréquence de ces couples Descendants en %
GG GA AA
GG x GG 1/9 100% 0 0
GG x GA 4/9 50% 50% 0
GA x GA 4/9 25% 50% 25%

On s’attend donc bien à observer 88,88 % de descendants F3 gris et 11,12 % d’albinos.

Remarque. Chez le pois l’autofécondation des plantes F2 revient à considérer qu’on a toujours soit un croisement entre homozygotes (ici le premier type de croisement où les deux parents sont « purs »), soit un croisement entre hétérozygotes (ici le troisième type de couples, où les deux parents sont « hybrides »); chez le pois, la situation du deuxième type de couple observé chez la souris est impossible.

Exercice 2 :

Mendel était passionné d’horticulture et s’est beaucoup intéressé à l’hérédité de la couleur des fleurs, toujours dans la perspective de créer de nouvelles variétés stables, notamment chez le fuschia.

Une souche pure aux fleurs roses est croisée avec une souche pure aux fleurs blanches dépourvues de pigment, les descendants F1 (« hybrides » chez Mendel) sont rose pâle.

Croisés entre eux, ils donnent 1/4 de rose + 1/2 de rose pâle + 1/4 de blanc. Interprétez.

Définition des objectifs :

– Résoudre un problème simple de génétique dans le cadre strict de Mendel, sans recours à la théorie chromosomique ou à la méiose, mais à la simple loi de pureté des gamètes.

– Mise en évidence des fréquences spécifiques aux phénotypes codominants.

Solution :

Les croisements entre les deux souches pures donnent des descendants F1 de phénotype différents des phénotypes parentaux : il n’y a donc dominance d’aucun des deux phénotypes parentaux; le phénotype de « l’hybride » étant intermédiaire, on dit qu’il y a semi-dominance ou codominance.

Si les souches pures parentales ne diffèrent que pour un couple de facteurs A et a, réunis chez les F1, la pureté des gamètes F1, leur équifréquence et leur union aléatoire permettent de prévoir, selon le tableau classique de la ségrégation mendélienne pour un couple de facteurs : 1/4 de AA + 1/2 de Aa + 1/4 de aa, soit 1/4 de rose + 1/2 de rose pâle + 1/4 de blanc, ce qui est observé.

L’hypothèse d’un couple de facteur (un couple d’allèles d’un seul gène, en langage moderne) impliqué dans la différence entre les deux souches est acceptable.

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