Seconde 2016-2017
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L'information génétique et la molécule d'ADN

L'information génétique est contenue dans l'ADN, qui est une molécule constituée de nucléotides. La séquence de nucléotides est essentielle car elle code, sous forme de gènes, l'information génétique, et ce pour tous les êtres vivants. L'universalité de l'information génétique est un indice de la parenté entre les êtres vivants. De plus, l'ADN peut varier grâce à des mutations qui créent de nouvelles versions des gènes, les allèles.

I

Le matériel génétique

A

La molécule d'ADN

1

La structure de l'ADN

L'ADN, ou acide désoxyribonucléique, est une longue molécule qui constitue les chromosomes des cellules.
Chez tous les êtres vivants, l'ADN possède une structure identique : elle est constituée de deux brins ou chaînes enroulé(e)s en hélice. On parle de double-hélice. Chacun de ces brins est un assemblage d'éléments appelés nucléotides.

Chaque nucléotide est constitué :

  • D'un sucre, le désoxyribose
  • D'un acide phosphorique
  • D'une base azotée

Il existe quatre bases azotées : l'adénine A, la thymine T, la cytosine C et la guanine G.

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Structure d'un nucléotide

Les bases azotées des deux brins de l'ADN sont complémentaires deux à deux. L'adénine est complémentaire de la thymine, la cytosine est complémentaire de la guanine. La complémentarité entre les deux brins est une propriété essentielle pour la réplication de l'information génétique. Si on connaît la séquence de nucléotides d'un brin, on peut en déduire l'autre.

Si un brin a une séquence : A T C C G C T A, alors le brin complémentaire a une séquence : T A G G C G A T.

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Représentation d'une portion de molécule d'ADN

L'ordre dans lequel se succèdent les nucléotides dans un brin d'ADN n'est pas dû au hasard. Une séquence de nucléotides, ayant un ordre particulier, constitue un code qui porte des informations. Cette information génétique est essentielle et universelle dans le monde du vivant, c'est-à-dire que tous les êtres vivants utilisent le même code.

Séquence d'ADN

La séquence de l'ADN correspond à l'ordre dans lequel sont assemblés les nucléotides. C'est la séquence qui contient l'information génétique et les bases (A, T, C et G) sont comme les lettres qui composent des mots.

Chez l'humain, l'ensemble des chromosomes définit une séquence de 3,4 milliards de bases. Toutefois, l'information génétique est découpée en plus petites portions.

2

L'universalité de l'ADN

La molécule d'ADN et sa structure sont communes à tous les êtres vivants. On dit que l'ADN est le support universel de l'information génétique. De plus, l'information génétique est écrite dans un langage universel.

L'universalité de l'ADN est un indice de l'origine commune des êtres vivants : il s'agit d'un indice de parenté. Il est donc possible d'en prélever un fragment dans un organisme d'une espèce et de l'implanter dans un organisme d'une autre espèce. C'est ce qu'on appelle la transgénèse, qui produit des organismes génétiquement modifiés (OGM).

Transgénèse

La transgénèse est le processus de transfert et d'intégration d'un ADN "étranger" dans une cellule.

La transgénèse est utilisée en agriculture pour produire par exemple des maïs plus performants.

Lors de la transgénèse, on constate que l'organisme dans lequel le gène a été transféré se met à produire la même protéine que l'organisme à l'origine de ce gène. Cela montre que l'information génétique est lue et comprise par toutes les cellules de chaque espèce.

B

Les gènes et l'information génétique

La molécule d'ADN est constituée de séquences de nucléotides qui codent des informations. On peut ainsi découper une molécule d'ADN en un certain nombre de séquences porteuses d'informations qu'on appelle gènes. Chaque gène porte donc une information génétique précise, qui dépend de la séquence en nucléotides. Les gènes codent pour des protéines, qui sont responsables des caractères constituant le phénotype observable d'un individu. Le phénotype de chaque individu dépend donc de son génotype.

Gène

Un gène est un fragment d'ADN qui code pour une protéine. Cela signifie que ce gène contient l'information permettant de fabriquer une protéine. Chaque protéine est responsable d'un caractère précis.

Le gène du système ABO qui détermine le groupe sanguin code une protéine de la famille des glycosyltransférases.

Génotype

Le génotype est l'ensemble des gènes d'un individu.

Le génotype d'un humain est composé d'environ 40 000 gènes. Le génotype d'un grain de riz est composé de plus de 50 000 gènes.

Phénotype

Le phénotype est l'ensemble des caractères observables d'un individu.

La couleur des yeux, la taille, le groupe sanguin sont des caractères qui font partie du phénotype. Le fait d'être bronzé ou blessé, bien qu'étant des caractères transitoires, font également partie du phénotype.

Génome

Le génome est l'ensemble des gènes d'une espèce. Cela étend le concept de génotype d'un individu à une espèce entière.

Les individus de la même espèce possèdent le même génome. Ils ont cependant des phénotypes différents. Cela suggère qu'il existe une variabilité au niveau des gènes eux-mêmes. En effet, tous les individus n'ont pas le même génotype. De plus, le phénotype dépend du génotype mais également de facteurs environnementaux.

II

La variabilité de L'ADN et de l'information génétique

A

Les mutations

Mutation

Une mutation est une modification de la séquence en nucléotides d'un gène.

La séquence A T A C C G T provient de la mutation de la séquence A T A G C G T.

Il peut se produire des modifications au hasard dans la séquence des nucléotides. Ces modifications, appellées mutations, se produisent lorsqu'un nucléotide est remplacé par un autre (substitution), perdu (délétion) ou ajouté dans la séquence. Un gène muté peut alors coder pour une protéine différente. Une mutation peut également ne pas modifier l'information et toujours coder pour la même protéine. Dans ce dernier cas, la mutation est dite silencieuse.
Les mutations modifient l'ADN, et sont donc responsables de sa variabilité. Elles conduisent notamment à de nouvelles versions des gènes, c'est-à-dire des nouveaux allèles.

B

Les allèles

Allèle

Les allèles sont les différentes "versions" d'un gène. Les allèles peuvent avoir des séquences différentes mais qui définissent un même caractère. Ces séquences sont alors souvent proches.

Le groupe sanguin est déterminé par un gène, appelé ABO. Il existe trois allèles de ce gène : l'allèle A, l'allèle B et l'allèle O.

Les mutations sont donc à l'origine de nouveaux allèles, et ainsi de la diversité du vivant.
Chaque individu possède deux allèles de chacun de ses gènes, allèles qui peuvent être identiques ou différents. Chaque chromosome de chaque paire porte un des allèles.

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