Les gènes (disons: jeenz ) jouent un rôle important dans la détermination des traits physiques - à quoi nous ressemblons - et bien d'autres choses sur nous. Ils portent des informations qui font de vous qui vous êtes et à quoi vous ressemblez: cheveux bouclés ou raides, jambes longues ou courtes, même comment vous pourriez sourire ou rire. Beaucoup de ces choses sont transmises d'une génération à l'autre dans une famille par les gènes.
À la fin de cette leçon, vous saurez
Un gène est une séquence de nucléotides dans l'ADN ou l'ARN qui code pour la synthèse d'un produit génique, que ce soit de l'ARN ou une protéine. Un chromosome est composé d'un long brin d'ADN contenant de nombreux gènes. Un chromosome humain peut avoir environ 500 millions de paires de bases d'ADN avec des milliers de gènes.
En biologie, un gène fait référence à une séquence de nucléotides dans l'ARN ou l'ADN codant pour la molécule qui a une fonction. Lors de l'expression d'un gène, l'ADN est d'abord copié en ARN. L'ARN peut être directement fonctionnel ou il peut être la matrice intermédiaire pour une protéine remplissant une fonction. La transmission de gènes à la progéniture d'un organisme constitue la base de l'hérédité des traits phénotypiques. Ces gènes constituent différentes séquences d'ADN appelées génotypes . Les génotypes ainsi que les facteurs environnementaux et développementaux déterminent ce que sera le phénotype. La plupart des traits biologiques sont influencés par les polygènes (de nombreux gènes différents) et les interactions gène-environnement. Certains traits génétiques sont visibles comme la couleur des yeux , et certains ne sont pas comme le groupe sanguin.
Il est possible que les gènes acquièrent des mutations dans leur séquence. Cela conduit à différentes variantes appelées allèles dans la population. Ces allèles codent pour des versions légèrement différentes d'une protéine qui causent des traits phénotypiques. Les gènes évoluent à la suite de la sélection naturelle ou de la survie des plus aptes et de la dérive génétique des allèles.
Voici une illustration représentant le brin d'ADN en double hélice.
La plupart des organismes codent leurs gènes dans de longs brins d'ADN. ADN signifie acide désoxyribonucléique. L'ADN est constitué d'une chaîne composée de quatre types de sous-unités nucléotidiques, chacune composée d'un sucre à cinq carbones (2-désoxyribose), d'un groupe phosphate et de l'une des quatre bases adénine, thymine, cytosine et guanine.
Deux chaînes d'ADN se tordent l'une autour de l'autre pour former une double hélice d'ADN avec les bases pointant vers l'intérieur et l'adénine s'appariant à la thymine et la guanine à la cytosine. La spécificité de l'appariement de bases se produit parce que l'adénine et la thymine s'alignent pour former deux liaisons hydrogène. La cytosine et la guanine, d'autre part, forment trois liaisons hydrogène. Les deux brins dans une double hélice doivent être complémentaires de leur séquence de bases correspondant de telle sorte que les adénines d'un brin soient appariées avec les thymines de l'autre brin, et ainsi de suite.
L'expression des gènes codés dans l'ADN commence par la transcription du gène en ARN, un deuxième type d'acide nucléique dont les monomères sont constitués du sucre ribose plutôt que du désoxyribose comme dans l'ADN. L'ARN contient également l'uracile de base à la place de la thymine. Les molécules d'ARN sont monocaténaires et elles sont moins stables que l'ADN. Les gènes qui codent pour des protéines sont constitués d'une série de séquences à trois nucléotides appelées codons. Le code génétique spécifie la correspondance lors de la traduction des protéines entre les codons et les acides aminés. Le code génétique est presque le même pour tous les organismes connus.
La structure d'un gène se compose de nombreux éléments dont la séquence codante de la protéine réelle n'est souvent qu'une petite partie. Celles-ci incluent les régions d'ADN qui ne sont pas transcrites ainsi que les régions non traduites de l'ARN.
Les gènes contiennent une séquence régulatrice qui contrôle quand et où l'expression se produit pour la région codant pour la protéine. Premièrement, les gènes nécessitent une séquence promotrice . Le promoteur est reconnu et lié par des facteurs de transcription qui recrutent et aident l'ARN polymérase à se lier à la région pour initier la transcription. La reconnaissance se produit généralement sous la forme d'une séquence consensus comme la boîte TATA. Un gène peut avoir plus d'un promoteur, ce qui entraîne des ARN messagers (ARNm) qui diffèrent dans la mesure où ils s'étendent à l'extrémité 5 '. Les gènes hautement transcrits ont des séquences promotrices "fortes" et d'autres gènes ont des promoteurs "faibles" qui forment de faibles associations avec des facteurs de transcription et initient la transcription moins fréquemment. Les régions promotrices eucaryotes sont beaucoup plus complexes et difficiles à identifier que les promoteurs procaryotes.
Les amplificateurs augmentent la transcription en se liant à une protéine activatrice qui aide ensuite à recruter l'ARN polymérase au promoteur; à l'inverse, les silencieux se lient aux protéines répressives et rendent l'ADN moins disponible pour l'ARN polymérase. Le pré-ARNm transcrit contient des régions non traduites aux deux extrémités qui contiennent un site de liaison au ribosome, un terminateur et des codons de démarrage et d'arrêt. De plus, la plupart des eucaryotes contiennent des introns non traduits qui sont éliminés avant que les exons ne soient traduits. Les séquences aux extrémités des introns dictent aux sites d'épissage de générer l'ARNm mature final qui code la protéine ou le produit ARN
Voici la structure d'un gène codant pour une protéine eucaryote.
De nombreux gènes procaryotes sont organisés en opérons, avec de multiples séquences codant pour des protéines qui sont transcrites sous forme d'unité. Les gènes d'un opéron sont transcrits sous la forme d'un ARNm continu, appelé ARNm polycistronique. Dans ce contexte, le terme cistron équivaut à gène. La transcription de l'ARNm d'un opéron est souvent contrôlée par un répresseur qui peut se produire à l'état actif ou inactif en fonction de la présence de métabolites spécifiques. Lorsqu'il est actif, le répresseur se lie à une séquence d'ADN au début de l'opéron, appelée région d'opérateur, et réprime la transcription de l'opéron; lorsque le répresseur est inactif, la transcription de l'opéron peut se produire. Les produits des gènes d'opérons ont généralement des fonctions liées et sont impliqués dans le même réseau de régulation.
Vous trouverez ci-dessous la structure d'un opéron procaryote de gènes codant pour des protéines.
