De drôles de poissons

     Les cichlidés à damier sont des poissons au dimorphisme sexuel marqué : les mâles ont un corps effilé et leur queue est rouge. Les femelles sont plus dodues, leur queue n’est pas colorée à l’inverse de leur nageoire pectorale qui est rouge. Dans un groupe de Cichlidés à damier, la reproduction est normalement assurée par un mâle et des femelles. Lorsque le dernier mâle du groupe meurt, une des femelles, la plus « développée », change de comportement : elle devient agressive : de plus son corps tend à s’effiler et sa queue se teinte de rouge… Quelques semaines après, de jeunes alevins peuplent l’aquarium.

1- Ces seuls renseignements vous permettent-ils d’affirmer que le phénotype sexuel est sous contrôle génétique ?

Le texte ne donne aucune information permettant d'affirmer ou d'infirmer le contrôle génétique

2- Suite au décès du dernier mâle, une des femelles acquiert des caractères nouveaux. Lesquels ? A quoi ce nouveau phénotype peut-il faire penser ?

La femelle acquiert les caractères mâles : coloration de la queue / corps effilé / comportement agressif

3- Les modifications observées chez une des femelles correspondent à un changement de sexe. Est-ce un facteur génétique ou environnemental qui a déterminé la mise en place de ce nouveau phénotype ?

Le changement de sexe apparaît au décès du dernier mâle. C'est donc un facteur environnemental qui détermine le sexe du nouveau mâle

La « schtroumphfisation » des lutins

     Les lutins sont très inquiets, un des leurs est né en présentant un phénotype rare : il est entièrement bleu. Or cela pourrait correspondre au fait que cet individu présente un génotype rapidement mortel. Comme aucune certitude n’est encore acquise concernant le déterminisme des couleurs chez ces individus, ils font appel à un spécialiste. Celui-ci collecte diverses informations au cours de son séjour chez eux. Voici les informations qu’il a réussi à rassembler :

1. la coloration des lutins est assurée par trois gènes 1, 2 et 3.
2. Chaque gène possède une forme normale (+) et une forme anormale inactive (-)
3. les lutins ne possèdent qu’un allèle (ils sont dits haploïdes) pour chaque gène
4. Les 3 gènes codent pour des enzymes participant aux réactions de synthèse des pigments de la peau de ces individus

Il existe 4 voies métaboliques possibles, mais en dépit d’importants travaux, les recherches n’ont pas encore permis de trancher. Ces 4 possibilités sont proposées ci-dessous. Sur ces 4 possibilités une seule est la bonne

1. Les individus de génotype (1-,2-,3-) sont de phénotype incolore

Les individus de génotype (1+,2-,3-) sont de phénotype vert

Les individus de génotype (1-,2-,3+) sont de phénotype rouge

Les individus de génotype (1-,2+,3+) sont de phénotype rouge

Les individus de génotype (1+,2+,3+) sont de phénotype violet

1. Le génotype mortel est (1-,2+,3-)

Avec tous ces renseignements, le spécialiste très satisfait affirme : « voilà, je connais à présent le génotype de l’individu, et je l’affirme qu’il n’a pas le génotype redouté ! »

Reconstituer le raisonnement du spécialiste des lutins

Pour déterminer le risque qu’a cet individu d’être malade, il faut pouvoir connaître son génotype : est-il (1-,2+,3-) ? Si l’on s’interesse aux voies métaboliques possibles, on constate que la couleur bleue peut correspondre aux génotypes :

Pour la voie A : (1+,2+,3-) / Pour la voie B : (1+,2+,3-) / Pour la voie C : (1+,2+,3_) / Pour la voie D : (1-,2+,3-) Il faut choisir :

Les individus de génotype (1-,2-,3-) sont incolores => n’apporte aucune information

Les individus de génotype (1+,2-,3-) sont verts => n’apporte aucune information

Les individus de génotype (1-,2-,3+) sont rouges => pas la voie B ni la voie C car sinon [Incolore]

Les individus de génotype (1-,2+,3+) sont rouges => pas voie C car sinon [Incolore] ni voie D car sinon [violet]

Les individus de génotype (1+,2+,3+) sont violets => pas voie B car sinon [rouge] ni voie D car sinon [violet-vert]

C’est la voie métabolique A qui contrôle la couleur chez les lutins, dans ce cas le phénotype bleu correspond à un génotype (1+,2+,3_), qui n’est le génotype redouté. Le lutin ne sera donc pas malade !

Le miel et les abeilles

L’abeille prélève le nectar sécrété par certaines fleurs. Celui-ci, mêlé à la salive, s’accumule dans le jabot de son tube digestif, puis donne le miel par régurgitation dans des rayons de la ruche.  Le nectar contient toujours un peu de pollen, prélevé sur les étamines des fleurs. Le nectar est composé de 20% de saccharose, de 80% d’eau et de quelques ions. Un test du nectar à la liqueur de Fehling est négatif. En revanche, un test effectué sur le miel est positif. Le test à la liqueur de Fehling permet de mettre en évidence la présence de glucose.

Certaines abeilles mutantes sont incapables de fabriquer de la salive. Elles peuvent prélever du nectar mais sont dans l’incapacité de le transformer en miel.

Expliquer le mécanisme de la fabrication du miel

Le mécanisme de la fabrication du miel correspond à une réaction enzymatique

Substrats dans nectar des fleurs : Saccharose + eau (absence de glucose au départ)

Enzyme dans salive : Saccharase (sans enzyme pas de réact° chez mutantes)

Produits dans miel : Glucose (présence de glucose à la fin => réalisat° d’une réact°)

Bon emploi du vocabulaire des enzymes

Le code génétique

Le but de cet exercice est d’utiliser vos connaissances sur la synthèse protéine et le code génétique pour :

è établir la séquence d’acides aminés à partir d’un brin d’ADN transcrit

è étudier les conséquences des changements pouvant affecter un gène

Soit la séquence Xdes nucléotides extrait d’un gène codant pour une protéine humaine. La séquence présentée est celle du brin transcrit.     

1°/ En utilisant le tableau du code génétique, donner la séquence des acides aminés déterminée par la séquence X.

séquence X = Phé - Ser - Thr - Val - Glu - Cys - Gly - Pro

2°/ Des changements ponctuels peuvent intervenir au niveau de cette séquence X

Consignes : Les quatre cas envisagés sont indépendants et l’on part chaque fois de la séquence X.  Afin d’avoir une démonstration rigoureuse vous devez réécrire à chaque fois l’intégralité de la séquence de nucléotide et la séquence d’acides aminés correspondante.

1^er cas :

- Quelle conséquence aurait un remplacement de l’adénine en position 18 par une molécule de guanine ? ACA --> ACG => Cys --> Cys

- Quelle propriété du code génétique est mise en évidence dans ce cas ? Le code génétique est redondant.

- Quelle est la conséquence sur le fonctionnement de la protéine ? La protéine reste la même (séquence primaire inchangée)

2^ème cas :

- Quelle conséquence aurait un remplacement de l’adénine en position 18 par une molécule de thymine ? ACA --> ACT  => Cys --> STOP : fin de la synthèse de la protéine.

- Quelle propriété du code génétique est mise en évidence dans ce cas ? Le code génétique est ponctué.

- Quelle est la conséquence sur le fonctionnement de la protéine ? La protéine ne sera pas fonctionnelle.

3^ème cas :

- Quelle conséquence aurait un remplacement de l’adénine en position 18 par une molécule de cytosine? ACA --> ACC  => Cys --> Try : Mutation par substitution

- Quelle propriété du code génétique est mise en évidence dans ce cas ? Le code génétique est non ambigu.

- Quelle est la conséquence sur le fonctionnement de la protéine ? La conséquence sur le fonctionnement de la protéine  dépend de l'emplacement de l'acide aminé touché. Il y a de grand risque pour changer l'activité de la protéine

4^ème cas :

- Quelle conséquence aurait l’ajout d’une guanine entre la cytosine de la position 9 et la cytosine de la position 10 ? AAA AGA TGC GCA GCT TAC ACC AGG G => Phé-Ser-Thr-Arg-Arg-Met-Try-Ser :

- Quelle propriété du code génétique est mise en évidence dans ce cas ? Décalage du cadre de lecture, création d'une nouvelle protéine, Code génétique non chevauchant

- Quelle est la conséquence sur le fonctionnement de la protéine ? Changement de la fonction initiale.

4°/ Quelle(s) propriété(s) du code génétique n’est (ne sont) pas évoquée(s) dans les quatre exemples précédents ? Par quel type d’expérience peut-on mettre en évidence cette (ces) propriété(s) ?

Universalité par la transgénèse (exemple à donner)