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10 : Biochimie du génome

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    Les enfants héritent de certaines caractéristiques de chaque parent. Les frères et sœurs se ressemblent généralement, mais pas exactement de la même manière, sauf dans le cas de jumeaux identiques. Comment expliquer ces phénomènes ? Les réponses se trouvent dans l'hérédité (transmission de traits d'une génération à l'autre) et dans la génétique (la science de l'hérédité). Comme les humains se reproduisent sexuellement, 50 % des gènes de l'enfant proviennent de l'ovule de la mère et les 50 % restants du spermatozoïde du père. Les spermatozoïdes et les ovules sont formés par le processus de méiose, au cours duquel se produit une recombinaison de l'ADN. Il n'existe donc aucune tendance prévisible quant à savoir quels 50 % proviennent de quel parent. Ainsi, les frères et sœurs n'ont en commun que certains gènes et les caractéristiques qui leur sont associées. Les jumeaux identiques font exception, car ils sont génétiquement identiques.

    Les différences génétiques entre les microbes apparentés dictent également de nombreuses différences biochimiques et de virulence observées. Par exemple, certaines souches de la bactérie Escherichia coli sont des membres inoffensifs du microbiote normal du tractus gastro-intestinal humain. D'autres souches de la même espèce possèdent des gènes qui leur confèrent la capacité de provoquer des maladies. Chez les bactéries, ces gènes ne sont pas hérités par reproduction sexuée, comme chez l'homme. Ils sont souvent transférés via des plasmides, de petits morceaux circulaires d'ADN double brin qui peuvent être échangés entre les procaryotes.

    Photo de jumeaux. Micrographie d'une cellule ovale avec de nombreuses projections.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : Au sein d'une même famille, les frères et sœurs partagent certains gènes entre eux et avec chaque parent. Les jumeaux identiques, cependant, sont génétiquement identiques. Des bactéries comme Escherichia coli peuvent acquérir des gènes codant pour des facteurs de virulence et les convertir en souches pathogènes, comme cette E. coli uropathogène. (Crédit gauche : jumeaux de l'armée, Myrtle Beach, S.C/Armée américaine ; domaine public ; crédit à droite : modification des travaux de l'American Society for Microbiology)

    • 10.1 : Utiliser la microbiologie pour découvrir les secrets de la vie
      L'ADN a été découvert et caractérisé bien avant que son rôle dans l'hérédité ne soit compris. Les microbiologistes ont joué un rôle important en démontrant que l'ADN est l'information héréditaire présente dans les cellules. Dans les années 1850 et 1860, Gregor Mendel a expérimenté des pois de jardin reproducteurs authentiques afin de démontrer l'héritabilité de caractères observables spécifiques. En 1869, Friedrich Miescher a isolé et purifié un composé riche en phosphore à partir des noyaux des globules blancs ; il a nommé le composé nucléine.
    • 10.2 : Structure et fonction de l'ADN
      Les acides nucléiques sont composés de nucléotides contenant chacun un sucre pentose, un groupe phosphate et une base azotée. Les désoxyribonucléotides contenus dans l'ADN contiennent du désoxyribose sous forme de sucre pentose. L'ADN contient les pyrimidines, la cytosine et la thymine, et les purines, l'adénine et la guanine. Les nucléotides sont liés entre eux par des liaisons phosphodiester entre le groupe phosphate de 5 pouces d'un nucléotide et le groupe hydroxyle 3 d'un autre.
    • 10.3 : Structure et fonction de l'ARN
      L'acide ribonucléique (ARN) est généralement monocaténaire et contient du ribose comme sucre pentose et de la pyrimidine uracile au lieu de la thymine. Un brin d'ARN peut subir un important appariement de bases intramoléculaires pour prendre une structure tridimensionnelle. Il existe trois principaux types d'ARN, tous impliqués dans la synthèse des protéines. L'ARN messager (ARNm) sert d'intermédiaire entre l'ADN et la synthèse de produits protéiques lors de la traduction.
    • 10.4 : Structure et fonction des génomes cellulaires
      L'ensemble du contenu génétique d'une cellule est son génome. Les gènes codent pour des protéines, ou des molécules d'ARN stables, chacune remplissant une fonction spécifique dans la cellule. Bien que le génotype d'une cellule demeure constant, l'expression des gènes dépend des conditions environnementales. Un phénotype est l'ensemble des caractéristiques observables d'une cellule (ou d'un organisme) à un moment donné et résulte du complément de gènes actuellement utilisés.
    • 10.E : Biochimie du génome (exercices)

    Vignette : En laboratoire, la double hélice peut être dénaturée en ADN monocaténaire par exposition à la chaleur ou à des produits chimiques, puis renaturée par refroidissement ou élimination de dénaturants chimiques pour permettre aux brins d'ADN de se recuire. (crédit : modification de l'œuvre de Hernández-Lemus E, Nicasio-Collazo LA, Castañeda-Priego R)