Avez-vous déjà entendu l'expression "c'est dans votre gène"? La génétique peut expliquer toutes les questions telles que ce qui vous rend unique ou unique en son genre; pourquoi les membres de la famille se ressemblent ou pourquoi certaines maladies comme le diabète ou le cancer sont présentes dans les familles.
Dans cette leçon, nous couvrirons
La génétique fait référence à une branche de la biologie qui traite de l'étude des gènes, de la variation génétique ainsi que de l'hérédité dans les organismes.
Gregor Mendel a été le premier scientifique à étudier la génétique. Il a étudié l'héritage des traits ou les modèles dans lesquels les traits sont transmis des parents à la progéniture. Il a fait l'observation que les organismes (il a utilisé des plantes de pois) héritent des traits par le biais d'unités d'héritage discrètes. Ces unités sont ce que l'on appelle actuellement des gènes.
L'héritage moléculaire et les mécanismes d'héritage des traits des gènes ne sont que les principes fondamentaux de la génétique au 21 e siècle. La génétique moderne ne regarde pas seulement l'hérédité, mais aussi la fonction et le comportement des gènes. La génétique a conduit à plusieurs sous-domaines tels que la génétique des populations et l'épigénétique.
La génétique moderne a commencé par l'étude de la nature de l'hérédité chez les plantes par Mendel. Bien que ce modèle d'hérédité n'ait été observé que pour quelques traits, ses travaux suggéraient que l'hérédité était particulaire et non acquise. Il a également montré que les modèles d'héritage de nombreux traits peuvent être expliqués par des règles et des ratios simples.
Plus tard, en 1905, William Bateson a inventé le terme génétique, et avec l'intérêt croissant dans le domaine de la génétique, les scientifiques ont essayé de déterminer quelles molécules de la cellule étaient responsables de l'hérédité.
Bien que des gènes soient connus pour exister sur les chromosomes, les chromosomes sont composés à la fois de protéines et d'ADN. Ce sous-domaine de la biologie traite de la manière dont les différences dans les structures ou l'expression des molécules d'ADN se manifestent par des variations entre les organismes.
L'illustration ci-dessous montre la structure en double hélice de l'ADN
L'ADN est la base moléculaire de l'héritage biologique. Chaque brin d'ADN est une chaîne composée de nucléotides qui se correspondent pour former ce qui ressemble à une échelle tordue. Dans le noyau de chaque cellule, la molécule d'ADN est emballée dans des structures filiformes appelées chromosomes. Chaque chromosome est composé d'ADN étroitement enroulé plusieurs fois autour de protéines appelées histones qui soutiennent sa structure.
L'illustration ci-dessous représente un chromosome
Chaque chromosome a un point de constriction appelé centromère, qui divise le chromosome en deux sections, ou «bras». Le bras court du chromosome est appelé «bras p». Le bras long du chromosome est appelé «bras q». L'emplacement du centromère sur chaque chromosome donne au chromosome sa forme caractéristique et peut être utilisé pour aider à décrire l'emplacement de gènes spécifiques
La structure de l'ADN a été déterminée en 1953 par James Watson et Francis Crick en utilisant la cristallographie aux rayons X. Cela a montré que l'ADN a une structure hélicoïdale. Ce modèle à double hélice a deux brins d'ADN qui ont des nucléotides pointant vers l'intérieur, tous correspondant à un nucléotide complémentaire sur l'autre brin. Cette structure montre que l'information génétique est stockée dans une séquence de nucléotides sur chaque brin d'ADN. Cette structure suggère également une méthode simple pour la réplication: dans le cas où les brins sont séparés, de nouveaux brins partenaires peuvent être construits sur la base de la séquence de l'ancien brin. Cette propriété confère à l'ADN son caractère semi-conservateur.
Malgré la structure de l'ADN montrant le fonctionnement de l'hérédité, la manière dont l'ADN influence le comportement des cellules n'était pas encore connue. Les scientifiques ont ensuite tenté de comprendre comment l'ADN affecte le processus de production de protéines. On a découvert qu'une cellule utilise l'ADN comme matrice afin de créer un ARN messager correspondant (ce sont des molécules qui ont des nucléotides qui ressemblent à ceux de l'ADN). La séquence nucléotidique d'un ARN messager est ensuite utilisée pour créer une séquence d'acides aminés dans une protéine. La traduction entre les séquences nucléotidiques et les séquences d'acides aminés est appelée code génétique.
L'héritage dans les organismes se produit en passant des gènes des parents à la progéniture. Les allèles sont les différentes versions discrètes du même gène.
L'ensemble des allèles d'un certain organisme est appelé son génotype. On dit que les traits observables d'un organisme sont son phénotype. Lorsque les organismes sont hétérozygotes au niveau d'un gène, un allèle est appelé dominant car ses qualités dominent le phénotype d'un organisme. L'autre allèle est dit récessif car ses qualités ne sont pas observées. Certains allèles n'ont pas de dominance complète mais expriment un phénotype intermédiaire (dominance incomplète), ou expriment les deux allèles à la fois (codominance).
Un carré de Punnett est une représentation graphique des génotypes possibles d'une progéniture résultant d'un croisement ou d'un événement de reproduction particulier. La création d'un carré Punnett nécessite la connaissance de la composition génétique des parents. En substance, il s'agit d'une boîte de probabilités qui montre les chances que chaque trait possible se produise.
L'illustration ci-dessous montre le carré de Punnett pour déterminer la croix d'un trait.
Dans les espèces diploïdes comme le pois, chaque plante individuelle a deux copies de chaque gène, une copie héritée de chaque parent. De nombreuses espèces ont ce modèle, y compris les humains. Les organismes diploïdes qui ont deux copies du même allèle d'un gène donné sont appelés homozygotes . Les organismes qui ont deux allèles différents d'un gène sont appelés hétérozygotes. Par exemple, les organismes avec YY et yy sont homozygotes et ceux avec Yy sont hétérozygotes.
