60 exercices pour t'entraîner sur La diversité génétique et l'origine de la biodiversité en 3ᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.
Comment appelle-t-on une version particulière d'un gène ?
B
Un allèle est une version d'un gène. Tous les humains possèdent le gène du groupe sanguin, mais selon l'allèle qu'ils portent (A, B ou O), leur groupe diffère. Si tu as répondu A, tu as confondu avec le chromosome, qui est la structure d'ADN qui porte les gènes, pas une version de gène. Mémo : gène = la question posée, allèle = la réponse possible parmi plusieurs.
Les vrais jumeaux possèdent exactement les mêmes allèles. Cette affirmation est-elle correcte ?
A
C'est vrai. Les vrais jumeaux proviennent d'un même œuf qui s'est divisé en deux : ils partent donc de la même cellule de départ et possèdent exactement les mêmes allèles. C'est pour cela qu'ils se ressemblent tant. Attention à ne pas confondre avec les faux jumeaux, issus de deux œufs différents : eux ont chacun leur combinaison propre, comme des frères et sœurs ordinaires. Mémo : même œuf = même génome.
Une mutation est :
C
Une mutation est une modification de l'ADN d'un gène. En changeant la séquence du gène, elle crée une nouvelle version, c'est-à-dire un nouvel allèle. Si tu as répondu A, tu as décrit le brassage de la reproduction sexuée, qui recombine des allèles existants mais n'en crée aucun de neuf. Mémo : mutation = invention d'un allèle ; brassage = remélange d'allèles déjà là.
Quelle division cellulaire produit les gamètes (ovules et spermatozoïdes) ?
D
C'est la méiose qui produit les gamètes. Au cours de cette division, chaque gamète ne reçoit, pour chaque gène, qu'un seul des deux allèles du parent, tiré au hasard. Si tu as répondu A, tu as confondu avec la fécondation, qui est la rencontre de deux gamètes déjà formés, pas leur fabrication. Mémo : méiose = fabrication des gamètes ; fécondation = leur rencontre.
La fécondation est la rencontre :
A
La fécondation réunit un gamète mâle (spermatozoïde) et un gamète femelle (ovule), au hasard parmi des millions de gamètes différents. La cellule-œuf obtenue possède une combinaison d'allèles nouvelle, venue des deux parents. Si tu as répondu C, rappelle-toi qu'un gamète n'emporte qu'un seul allèle par gène : la fécondation réunit des gamètes de deux parents, pas deux allèles d'un seul. Mémo : fécondation = un ovule + un spermatozoïde.
Que désigne la biodiversité ?
B
La biodiversité est la diversité du vivant sous toutes ses formes : la diversité génétique au sein de chaque espèce, et la diversité des espèces elles-mêmes. Si tu as répondu A, tu as décrit seulement la diversité génétique, qui est le niveau le plus fin, à la racine de la biodiversité, mais pas la totalité. Mémo : diversité génétique = dans l'espèce ; biodiversité = dans ET entre les espèces.
Sauf chez les vrais jumeaux, chaque individu d'une espèce porte une combinaison unique d'allèles. Cette affirmation est-elle correcte ?
A
C'est vrai. Un être vivant possède des milliers de gènes, et pour beaucoup d'entre eux plusieurs allèles existent. Le nombre de combinaisons possibles est si colossal que, statistiquement, il n'existe pas deux individus au même assortiment d'allèles — à l'exception des vrais jumeaux, issus du même œuf. C'est ce qui explique que personne ne te ressemble exactement. Mémo : chacun est un tirage unique parmi un nombre immense de combinaisons.
Quelle est la source d'origine des nouveaux allèles d'un gène ?
C
Les mutations sont la seule source de nouveaux allèles : en modifiant l'ADN d'un gène, elles en créent une version qui n'existait pas. Le brassage de la reproduction sexuée (réponses A et B) ne fait que recombiner des allèles déjà existants : il mélange sans inventer. Si tu n'avais qu'une seule version de chaque gène au départ, le brassage ne pourrait rien produire de neuf. Mémo : mutation = créer ; brassage = recombiner.
Un parent possède deux allèles pour le gène de la couleur des yeux. Combien d'allèles de ce gène un de ses gamètes emporte-t-il ?
D
Un gamète n'emporte qu'un seul allèle pour chaque gène. Lors de la méiose, les deux allèles du parent sont répartis au hasard : chaque gamète n'en reçoit qu'un. C'est pour cela que la cellule-œuf, après fécondation, en retrouve deux (un de chaque parent). Si tu as répondu A, tu as oublié que la méiose divise le stock d'allèles par deux dans les gamètes. Mémo : un gamète = la moitié, un allèle par gène.
La diversité génétique d'une espèce provient de deux phénomènes. Lesquels ?
A
La diversité génétique vient des mutations (qui créent de nouveaux allèles) et du brassage de la reproduction sexuée (qui recombine ces allèles en assortiments inédits). Les deux phénomènes se complètent : l'un fabrique la nouveauté, l'autre la mélange. Si tu as répondu D, tu as décrit la biodiversité (entre espèces), pas la diversité génétique (à l'intérieur d'une espèce). Mémo : mutations + brassage = diversité génétique.
Après la fécondation, combien d'allèles la cellule-œuf possède-t-elle pour un gène donné ?
B
La cellule-œuf possède deux allèles pour chaque gène : un apporté par le gamète du père, l'autre par le gamète de la mère. Chaque gamète n'en apportait qu'un seul (la méiose avait divisé le stock par deux) ; la fécondation les réunit, et le compte de deux est rétabli. Si tu as répondu A, tu as confondu le gamète (un allèle) et la cellule-œuf (deux allèles). Mémo : gamète = un allèle par gène, cellule-œuf = deux, un de chaque parent.
La reproduction sexuée fait intervenir deux cellules reproductrices. Comment appelle-t-on ces cellules ?
A
Les deux cellules reproductrices sont les gamètes : l'ovule produit par la mère et le spermatozoïde produit par le père. Leur rencontre, la fécondation, forme la cellule-œuf. Si tu as répondu B, tu as pensé aux chromosomes, qui sont à l'intérieur des gamètes, mais qui ne sont pas les cellules elles-mêmes. Mémo : reproduction sexuée = deux gamètes qui se rencontrent.
« Les faux jumeaux proviennent de deux œufs différents. » Cette affirmation est-elle correcte ?
A
C'est vrai. Les faux jumeaux naissent de deux cellules-œufs différentes, issues de deux fécondations distinctes : chacun a donc reçu sa propre combinaison d'allèles. Ils ne se ressemblent pas plus que des frères et sœurs ordinaires. Ne les confonds pas avec les vrais jumeaux, issus d'un seul œuf qui s'est divisé en deux et qui partagent exactement les mêmes allèles. Mémo : vrais jumeaux = un œuf ; faux jumeaux = deux œufs.
Que modifie une mutation ?
A
Une mutation est une modification de l'ADN d'un gène. En changeant la séquence du gène, elle en crée une nouvelle version, c'est-à-dire un nouvel allèle qui n'existait pas auparavant. Si tu as répondu B, attention : une mutation touche d'abord l'ADN ; l'aspect extérieur ne change que si le nouvel allèle a un effet visible, ce qui n'est pas toujours le cas. Mémo : mutation = changement de l'ADN, donc un allèle nouveau.
Le gène du groupe sanguin humain existe sous plusieurs versions : A, B et O. Comment nomme-t-on ces différentes versions ?
B
A, B et O sont trois allèles du même gène, celui du groupe sanguin. Selon les deux allèles que tu portes, ton groupe est A, B, AB ou O. Ce n'est pas le gène qui change d'une personne à l'autre, mais l'allèle que chacun possède. Si tu as répondu D, tu as confondu : la mutation est l'événement qui, à l'origine, a créé ces allèles ; l'allèle est la version elle-même. Mémo : un gène, plusieurs allèles possibles.
« La méiose divise par deux le nombre de chromosomes, si bien qu'un gamète ne reçoit qu'un seul allèle par gène. » Cette affirmation est-elle correcte ?
A
C'est vrai. Contrairement à la mitose ordinaire, la méiose réduit de moitié le nombre de chromosomes : le gamète n'emporte donc plus qu'un seul allèle par gène au lieu de deux. C'est pour cela que la cellule-œuf, après fécondation, en retrouve deux (un de chaque parent). Tu en étudieras le détail en 2nde. Mémo : méiose = division par deux, un allèle par gène dans le gamète.
Que produit le brassage de la reproduction sexuée (méiose puis fécondation) ?
B
Le brassage recombine des allèles déjà existants : il forme des combinaisons nouvelles, mais ne fabrique aucun allèle neuf. Si tu as répondu A, tu as confondu brassage et mutation : seule la mutation crée un nouvel allèle. Le brassage, lui, mélange ce qui existe déjà. Mémo : mutation = inventer un allèle ; brassage = mélanger des allèles existants.
Une mutation ne peut se transmettre à la descendance que si elle touche un certain type de cellule. Lequel ?
C
Seule une mutation présente dans une cellule reproductrice peut se retrouver dans un gamète, puis dans la cellule-œuf, et donc se transmettre à l'enfant. Une mutation survenue dans une cellule ordinaire (peau, foie...) reste limitée à l'individu et disparaît avec lui. Si tu as répondu D, souviens-toi que la cellule où la mutation apparaît décide de tout. Mémo : seules les mutations des cellules reproductrices se transmettent.
« La diversité génétique existe à l'intérieur même d'une espèce, et pas seulement entre des espèces différentes. » Cette affirmation est-elle correcte ?
A
C'est vrai. Prends dix élèves de ta classe : aucun n'a exactement le même visage, la même taille, le même groupe sanguin, et pourtant tous appartiennent à la même espèce humaine. La diversité génétique se joue donc à l'intérieur d'une espèce, grâce à la variété des allèles et des combinaisons. Mémo : même espèce ne veut pas dire individus identiques.
Un individu est hétérozygote pour 2 gènes indépendants (il possède deux allèles différents pour chacun des deux gènes). À la méiose, chaque gamète reçoit au hasard un seul allèle par gène. Combien de types de gamètes différents peut-il produire ? (Pour chaque gène, deux choix possibles.)
4 types de gamètes différents.
Pour chaque gène, le gamète reçoit l'un ou l'autre des deux allèles : cela fait 2 possibilités par gène. Comme les deux gènes sont indépendants, on multiplie : . Si tu as répondu 2, tu n'as compté qu'un seul gène ; si tu as répondu 3, tu as additionné au lieu de multiplier (), or ici les choix se combinent. Mémo : gènes hétérozygotes indépendants types de gamètes.
Amine a les yeux foncés, sa sœur Salma a les yeux clairs. Karim conclut : « Ils n'ont pas le même gène de la couleur des yeux. » Cette conclusion est-elle correcte ?
Karim affirme : « Puisque mon frère et moi avons les mêmes parents, nous avons forcément la même combinaison d'allèles. » A-t-il raison ?
« La reproduction sexuée crée de nouveaux allèles à chaque génération. » Cette phrase est-elle correcte ?
Quelle affirmation sur les mutations est la plus juste ?
Salma affirme : « Si une mutation apparaît dans une cellule de ma peau, mes enfants l'auront aussi. » A-t-elle raison ?
La reproduction sexuée réalise deux brassages des allèles. Lesquels, dans l'ordre ?
Sur les marchés de Meknès, on cultive de nombreuses variétés de blé dur. Une sécheresse frappe la région : certaines variétés survivent, d'autres non. Pourquoi cette diversité génétique est-elle un avantage pour la culture du blé ?
Dans une oasis du Tafilalet, on trouve des centaines de variétés de dattiers, mais aussi des oliviers, des oiseaux et des insectes. Comment décrire correctement ces deux observations ?
Après la fécondation, d'où proviennent les allèles présents dans la cellule-œuf d'un enfant ?
« Les faux jumeaux ont exactement les mêmes allèles, comme les vrais jumeaux. » Cette phrase est-elle correcte ?
Karim affirme : « Une mutation n'apparaît que si un agent extérieur (le soleil, un produit chimique) attaque l'ADN. Sans cela, l'ADN ne change jamais tout seul. » A-t-il raison ?
Salma affirme : « Une mutation avantageuse est apparue dans une cellule de mon foie. Comme elle est avantageuse, je la transmettrai forcément à mes enfants. » A-t-elle raison ?
Pourquoi les vrais jumeaux possèdent-ils exactement les mêmes allèles, alors que deux frères ordinaires non ?
Deux champs de blé subissent une maladie nouvelle. Le champ A ne contient qu'une seule variété, génétiquement uniforme ; le champ B contient de nombreuses variétés aux allèles variés. Pourquoi le champ B a-t-il plus de chances de survivre ?
Pour un gène donné, le père possède les allèles (A, a) et la mère aussi (A, a). Chacun produit donc deux types de gamètes. À la fécondation, un gamète du père rencontre au hasard un gamète de la mère. Combien de combinaisons de gamètes différentes peut donner la cellule-œuf ?
Après une sécheresse, seules les variétés de blé résistantes ont survécu. Salma en conclut : « C'est la sécheresse qui a fabriqué l'allèle de résistance chez ces plants. » A-t-elle raison ?
Parmi ces deux divisions cellulaires, laquelle produit les gamètes en réduisant de moitié le nombre de chromosomes, et non des cellules identiques à la cellule de départ ?
Imagine une espèce où chaque gène n'existerait qu'en une seule version, sans qu'aucune mutation ne soit jamais survenue. Que produirait alors le brassage de la reproduction sexuée ?
Dans un jardin de Marrakech, on observe : (1) plusieurs variétés de tomates aux fruits différents, (2) des tomates, des oliviers, des abeilles et des moineaux. Laquelle de ces deux observations relève de la diversité génétique (au sein d'une espèce) ?
Un individu est hétérozygote pour 3 gènes indépendants, mais pour l'un de ces gènes il ne possède en réalité qu'une seule version (deux allèles identiques). En pratique, seuls 2 gènes offrent donc un choix à la méiose. Combien de types de gamètes différents peut-il produire ?
Amine et son frère ont les mêmes parents, mais ne se ressemblent pas : tailles différentes, yeux différents, groupes sanguins différents. Amine se demande : « Si nous venons du même père et de la même mère, pourquoi sommes-nous si différents ? » Explique-lui, en utilisant la méiose et la fécondation.
Karim lit dans un magazine qu'une mutation rend certaines bactéries résistantes à un médicament. Il en conclut : « Donc les mutations sont toujours bénéfiques pour les êtres vivants. » Sa camarade Salma réplique : « Au contraire, les mutations sont toujours dangereuses. » Que penses-tu de ces deux affirmations ? Justifie.
Salma s'est exposée longtemps au soleil et une mutation est apparue dans une cellule de la peau de son bras. Sa cousine lui dit : « Tes futurs enfants porteront cette mutation. » Salma n'est pas sûre. Qui a raison, et pourquoi ?
Amine raisonne ainsi : « Le brassage de la reproduction sexuée recombine sans cesse les allèles. Mais s'il n'avait jamais existé qu'une seule version de chaque gène, le brassage n'aurait rien pu mélanger. » Quelle conclusion son raisonnement permet-il de tirer ?
Dans l'oasis du Tafilalet, le grand-père d'Amine montre un dattier dont une seule branche donne spontanément des dattes d'une nouvelle couleur, alors que le reste de l'arbre garde les dattes habituelles. Amine se demande : « Comment expliquer cette branche différente, et les graines de ces dattes donneront-elles des arbres à dattes nouvelles ? » Aide-le à raisonner.
On considère un individu hétérozygote pour 3 gènes indépendants (c'est-à-dire qu'il possède deux allèles différents pour chacun de ces 3 gènes). À la méiose, chaque gamète reçoit au hasard un seul allèle par gène. Combien de types de gamètes différents cet individu peut-il produire ? (Pour chaque gène, deux choix possibles.)
Un agriculteur décide de ne cultiver qu'une seule variété de blé, génétiquement très uniforme, sur tous ses champs. Karim affirme : « C'est plus prudent : une espèce uniforme est plus robuste face aux maladies. » Karim a-t-il raison ?
Amine veut classer correctement plusieurs observations. Laquelle relève de la diversité des espèces (et non de la diversité génétique au sein d'une espèce) ?
Amine veut résumer en une chaîne logique comment naît et se transforme la diversité du vivant. Quel enchaînement est correct ?
Deux vrais jumeaux, Amine et son frère, partagent exactement le même génome (les mêmes allèles). Pourtant, en grandissant, on remarque de petites différences entre eux (l'un plus musclé, des cicatrices différentes). Quelle explication est la plus correcte ?
Yasmine visite, près de Rabat, une banque de graines : un centre qui conserve précieusement les graines de centaines de variétés anciennes de blé, d'orge et de légumineuses marocaines, même celles qui ne sont presque plus cultivées. Elle se demande : « Pourquoi dépenser de l'argent à conserver des variétés que plus personne ne sème ? » En t'appuyant sur la notion de diversité génétique, explique-lui l'intérêt d'une telle banque.
Un père et une mère sont chacun hétérozygotes pour 2 gènes indépendants. Chaque parent produit donc plusieurs types de gamètes. À la fécondation, un gamète du père rencontre au hasard un gamète de la mère. Combien de combinaisons de gamètes différentes la cellule-œuf peut-elle recevoir ? (Calcule d'abord le nombre de types de gamètes de chaque parent.)
Un agronome de Meknès rapporte l'observation suivante. Dans un champ contenant plusieurs variétés de blé dur, une sécheresse sévère frappe une année. Résultat : environ un tiers des plants survit et donne des grains, tandis que les autres se dessèchent. Les plants survivants portent tous un même allèle d'un gène qui limite la perte d'eau par les feuilles.
En trois étapes, explique : (1) d'où venait cet allèle avant la sécheresse ; (2) pourquoi seuls certains plants l'avaient ; (3) le rôle exact joué par la sécheresse. Termine par ce qui se passerait si le champ n'avait contenu qu'une seule variété, dépourvue de cet allèle.
Dans une population de coléoptères, certains portent un allèle qui les rend sombres, d'autres un allèle qui les rend clairs. Un hiver, le sol reste couvert de cendres foncées après une éruption : les oiseaux repèrent et mangent surtout les clairs. Après quelques générations, les sombres dominent. Quelle interprétation est rigoureusement correcte ?
Un individu est hétérozygote pour 5 gènes indépendants. À la méiose, chaque gamète reçoit au hasard un seul allèle par gène. Combien de types de gamètes différents peut-il produire ?
Salma observe une famille de Fès : les deux parents ont les yeux foncés, et pourtant l'un de leurs quatre enfants a les yeux clairs. Elle en tire deux conclusions : (1) « Cet enfant n'est sûrement pas leur enfant biologique, car il ne leur ressemble pas. » (2) « Ou alors, une mutation est forcément apparue chez lui. »
Ces deux conclusions sont-elles justes ? Corrige le raisonnement de Salma en utilisant les allèles et le brassage.
Karim raisonne : « Puisque la reproduction sexuée mélange sans cesse les allèles, à force de générations tous les individus d'une espèce finiront par devenir identiques. » A-t-il raison ?
Amine et son frère se ressemblent sur certains points (mêmes cheveux foncés) mais diffèrent sur d'autres (yeux, taille, groupe sanguin). Quelle explication rend compte à la fois de la ressemblance et de la différence ?
Un individu est hétérozygote pour 6 gènes indépendants. Combien de types de gamètes différents peut-il produire à la méiose ? (Rappel : deux choix possibles par gène.)
On veut résumer, en une seule phrase rigoureuse, pourquoi il n'existe pas deux êtres humains génétiquement identiques (sauf les vrais jumeaux). Quelle formulation est la plus complète et la plus juste ?