11 : Mécanismes de la génétique microbienne
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En 1954, le scientifique français et futur lauréat du prix Nobel Jacques Monod (1910-1976) a déclaré : « Ce qui est vrai pour E. coli est vrai pour l'éléphant », suggérant que la biochimie de la vie a été maintenue tout au long de l'évolution et est partagée dans toutes les formes de vie connues. Depuis la célèbre déclaration de Monod, nous avons beaucoup appris sur les mécanismes de régulation, d'expression et de réplication des gènes dans les cellules vivantes. Toutes les cellules utilisent l'ADN pour stocker des informations, partagent le même code génétique et utilisent des mécanismes similaires pour le répliquer et l'exprimer. Bien que de nombreux aspects de la génétique soient universellement partagés, il existe des variations entre les systèmes génétiques contemporains. Nous savons maintenant que, dans le cadre du thème général commun du mécanisme génétique, il existe des différences significatives entre les trois domaines de la vie : Eucarya, Archées et Bactéries. De plus, les virus, des parasites cellulaires mais pas eux-mêmes des cellules vivantes, présentent des variations considérables dans leur matériel génétique et dans les processus de réplication et d'expression des gènes. Certaines de ces différences nous ont permis de concevoir des outils cliniques tels que des antibiotiques et des antiviraux qui inhibent spécifiquement la reproduction des agents pathogènes tout en étant inoffensifs pour leurs hôtes.
- 11.1 : Que sont les gènes ?
- Un gène est composé d'ADN qui est « lu » ou transcrit pour produire une molécule d'ARN au cours du processus de transcription. L'un des principaux types de molécules d'ARN, l'ARN messager (ARNm), fournit les informations nécessaires au ribosome pour catalyser la synthèse des protéines dans le cadre d'un processus appelé traduction. Les processus de transcription et de traduction sont collectivement appelés expression génique.
- 11.2 : Réplication d'ADN
- Le processus de réplication de l'ADN est semi-conservateur, ce qui donne lieu à deux molécules d'ADN, chacune ayant un brin d'ADN parental et un brin nouvellement synthétisé. Chez les bactéries, l'initiation de la réplication se produit à l'origine de la réplication, où l'ADN superenroulé est déroulé par de l'ADN gyrase, formé d'un seul brin par une hélicase et lié par une protéine de liaison monocaténaire pour maintenir son état monocaténaire.
- 11.3 : Transcription de l'ARN
- Au cours du processus de transcription, les informations codées dans la séquence d'ADN d'un ou de plusieurs gènes sont transcrites dans un brin d'ARN, également appelé transcrit d'ARN. La molécule d'ARN monocaténaire qui en résulte, composée de ribonucléotides contenant les bases adénine, cytosine, guanine et uracile, agit comme une copie moléculaire mobile de la séquence d'ADN d'origine. La transcription chez les procaryotes et les eucaryotes nécessite que la double hélice de l'ADN se déroule partiellement dans la région de synthèse de l'ARN.
- 11.4 : Synthèse des protéines (traduction)
- La synthèse des protéines consomme plus d'énergie cellulaire que tout autre processus métabolique. À leur tour, les protéines représentent plus de masse que toute autre macromolécule des organismes vivants. Ils remplissent pratiquement toutes les fonctions d'une cellule, en tant qu'éléments fonctionnels (par exemple, enzymes) et structuraux. Le processus de traduction, ou synthèse des protéines, qui constitue la deuxième partie de l'expression des gènes, implique le décodage par un ribosome d'un message d'ARNm en un produit polypeptidique.
- 11.5 : Mutations
- Une mutation est une modification héréditaire de la séquence d'ADN d'un organisme. L'organisme qui en résulte, appelé mutant, peut présenter un changement de phénotype reconnaissable par rapport au type sauvage, qui est le phénotype le plus couramment observé dans la nature. Une modification de la séquence d'ADN est transmise à l'ARNm par transcription et peut entraîner une modification de la séquence d'acides aminés dans une protéine lors de la traduction.
- 11.6 : Comment les procaryotes asexués atteignent la diversité génétique
- Comment les organismes dont le mode de reproduction dominant est asexué créent-ils de la diversité génétique ? Chez les procaryotes, le transfert horizontal de gènes (HGT), c'est-à-dire l'introduction de matériel génétique d'un organisme à un autre au sein de la même génération, est un moyen important d'introduire la diversité génétique. La HGT permet même à des espèces apparentées de partager des gènes, influençant ainsi leur phénotype.
- 11.7 : Régulation des gènes - Théorie des opérons
- L'ADN génomique contient à la fois des gènes structuraux, qui codent des produits qui servent de structures cellulaires ou d'enzymes, et des gènes régulateurs, qui codent des produits qui régulent l'expression des gènes. L'expression d'un gène est un processus hautement régulé. Alors que la régulation de l'expression génique dans les organismes multicellulaires permet la différenciation cellulaire, dans les organismes unicellulaires tels que les procaryotes, elle garantit que les ressources d'une cellule ne sont pas gaspillées pour produire des protéines dont la cellule n'a pas besoin à ce moment-là.
Miniature : DNA Double Helix. (Domaine public ; APers0n).