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Le flux d'informations génétiques*# - Biologie


La circulation de l'information génétique

Chez les bactéries, les archées et les eucaryotes, le rôle principal de l'ADN est de stocker des informations héréditaires qui codent l'ensemble d'instructions nécessaires à la création de l'organisme en question. Alors que nous nous sommes beaucoup améliorés pour lire rapidement la composition chimique (la séquence de nucléotides dans un génome et certaines modifications chimiques qui

sont faits

à lui), nous ne savons toujours pas comment décoder de manière fiable toutes les informations qu'il contient et tous les mécanismes par lesquels il

est lu

et finalement exprimé.

Il existe cependant certains principes et mécanismes fondamentaux associés à la lecture et à l'expression du code génétique dont les étapes fondamentales

sont compris

et cela doit faire partie de la boîte à outils conceptuelle pour tous les biologistes. Deux de ces processus sont la transcription et la traduction, qui consistent à faire face à des parties du code génétique écrites dans l'ADN en molécules de l'ARN polymère apparenté et à la lecture et au codage du code ARN en protéines, respectivement.

Dans BIS2A, nous nous concentrons sur le développement d'une compréhension de la

traiter

de transcription (rappelons qu'une Energy Story est une rubrique pour décrire un processus) et son rôle dans l'expression de l'information génétique. Nous motivons notre discussion sur la transcription en nous concentrant sur les problèmes fonctionnels (en intégrant des parties de notre rubrique de résolution de problèmes/défi de conception) qui doivent

être résolu

le processus à suivre. Nous décrivons ensuite comment le processus

est utilisé

par la nature pour créer une variété de molécules d'ARN fonctionnelles (pouvant avoir divers rôles structurels, catalytiques ou régulateurs), y compris ce qu'on appelle l'ARN messager (

ARNm

) molécules qui portent l'information nécessaire à la synthèse des protéines. De même, nous nous concentrons sur les défis et les questions associés au processus de traduction, le processus par lequel les ribosomes synthétisent des protéines.

Nous décrivons souvent le flux de base de l'information génétique dans les systèmes biologiques dans un schéma connu sous le nom de « dogme central » (voir la figure ci-dessous). Ce schéma indique que l'information codée dans l'ADN passe dans l'ARN via la transcription et finalement traduite en protéines. Des processus tels que la transcription inverse (la création d'ADN à partir d'une matrice d'ARN) et la réplication représentent également des mécanismes de propagation de l'information sous différentes formes. Ce schéma, cependant, ne dit rien en soi sur la façon dont l'informationest codéou sur les mécanismes par lesquels les signaux de régulation se déplacent entre les différentes couches de types de molécules représentées dans le modèle. Par conséquent, alors que le schéma ci-dessous est une partie presque obligatoire du lexique de tout biologiste, peut-être laissé de côtévieilletradition, les étudiants doivent également savoir que les mécanismes de circulation de l'information sont plus complexes (nous en apprendrons certains au fur et à mesure, et que "le dogme central" ne représente que quelques voies de base).

Figure 1. Le flux d'informations génétiques.
Attribution:Marc T. Facciotti (œuvre originale)

Génotype à phénotype

Un concept important dans les sections suivantes est la relation entre l'information génétique, le génotype, et le résultat de son expression, le phénotype. Ces deux termes et les mécanismes qui les relientêtre discutéà plusieurs reprises au cours des semaines suivantes - commencez à maîtriser l'utilisation de ce vocabulaire.

Figure 2. Des informations dans l'ADN quiêtre exprimépar transcriptionest stockédans la séquence de nucléotides individuels lus dans la direction 5' à 3'. La conversion de l'information de l'ADN en ARN (un processus appelé transcription) exprime cette information en une copie temporaire qui peut être fonctionnelle telle quelle (par ex.ARNt,ARNr), ou un message encodant les informations nécessaires à la construction d'une protéine (par ex.ARNm). Les cellules utilisent leARNmcomme modèle pour les protéines de création via la traduction. Ici, nous montrons deux séquences d'ADN différentes. Les différences dans chaque séquence d'ADN entraînent la production de deuxARNm, suivi de la synthèse de deux protéines différentes. En fin de compte, ces différentes protéines créent deux couleurs de pelage différentes chez les souris.

Génotype fait référence aux informations stockées dans l'ADN de l'organisme, à la séquence des nucléotides et à la compilation de ses gènes. Phénotype fait référence à toute caractéristique physique que vous pouvez mesurer, telle que la taille, le poids, la quantité d'ATP produite, la capacité à métaboliser le lactose et la réponse aux stimuli environnementaux. Des différences de génotype, mêmeléger, peut conduire à différents phénotypes soumis à la sélection naturelle. La figure ci-dessus illustre cette idée. A noter également que, si l'on parle classiquement de la relation génotype et phénotype dansle contexte deorganismes multicellulaires, cette nomenclature et les concepts sous-jacents s'appliquent à tous les organismes, même aux organismes unicellulaires comme les bactéries et les archées.

Gènes

Qu'est-ce qu'un gène ? UNE gène est un segment d'ADN dans le génome d'un organisme qui code un ARN fonctionnel (tel que

ARNr

,

ARNt

,

etc

.)

ou

produit protéique (enzymes, tubuline, etc.). Un gène générique contient des éléments codant pour des régions régulatrices et une région codant pour une unité transcrite.

Les gènes peuvent gagner mutation—définis comme des changements dans la composition et/ou la séquence des nucléotides—soit dans les régions codantes ou régulatrices. Ces mutations peuvent conduire à plusieurs résultats : (1) il ne se passe rien de mesurable ; (2) le gène n'est plus exprimé ; ou (3) l'expression ou le comportement du produit génique

(

s) sont différents. Dans une population d'organismes partageant le même

gène

différentes variantes du gène

sont connus

comme allèles. Différents allèles peuvent entraîner des différences dans les phénotypes des individus et contribuer à la diversité biologique sous pression sélective.

Commencez à apprendre ces termes de vocabulaire et les concepts associés. Vous serez alors

quelque peu

familiarisés avec eux lorsque nous les approfondirons au cours des prochaines conférences.

Figure 3. Un gèneconsiste enune région codante pour un ARN ou un produit protéique accompagné de ses régions régulatrices.La région codante est transcritedansARNlequelest alors traduiten protéines.

Dogme central

Le dogme central a été proposé par Francis Crick à la fin des années 1950. Cette théorie pionnière suggérait que l'information génétique circule principalement des acides nucléiques sous forme d'ADN et d'ARN vers des protéines fonctionnelles au cours du processus d'expression des gènes. Ce qui rend le dogme central si innovant, c'est son niveau d'exactitude à une époque où la recherche sur le génome ne faisait que commencer. Le dogme central de la génétique ne décrit pas les mécanismes de la synthèse des protéines, mais nous dit que l'expression des gènes suit un schéma presque prévisible.


Voir la vidéo: Cours N13: Génétique moléculaire-La transcription: Synthèse dARN à partir de matrices dADN- Part1 (Décembre 2021).