Introduction et concepts de base
GLUCIDES (ou glucides): ce sont des sucres; ce sont des composés tertiaires (composés de trois éléments seulement: carbone, hydrogène et oxygène). Ils représentent une réserve d'énergie et sont le point de départ de la production d'autres composés organiques.
LIPIDES: ils sont communément appelés graisses et sont également des substances de réserve et sont des constituants des structures cellulaires.
PROTÉINES: elles sont constituées d'acides aminés; ils contribuent à la construction des structures de divers organismes, hémoglobine, enzymes, hormones (régulent la coordination harmonieuse entre les différentes fonctions des organismes), anticorps.
ACIDES NUCLEIQUES: ils sont formés à partir d'une base azotée (cytosine, timide, uracile, adénine et guanine), d'un sucre et de groupes phosphates.
LA CELLULE: la membrane cellulaire a une épaisseur de 6-7 × 10 -10 m; le diamètre d'une cellule est d'environ 15 mm et celui du noyau d'environ 5 mm.
Les éléments caractéristiques d'une cellule sont:
- Membrane périnucléaire : délimite le noyau;
- Nucléole : c'est une partie spécialisée du noyau;
- Mitochondrie : c'est le "centre d'énergie" de la cellule;
- Peroxisomes : organismes spécialisés dans les réactions d’oxydation (H2O2 libre) et noirs parce qu’ils contiennent beaucoup de fer;
- Ribosomes : ils sont contenus dans le réticulum endoplasmique et synthétisent des protéines;
- Réticulum endoplasmique : il est rugueux s'il contient des ribosomes et lisse s'il ne les contient pas. Présente un espace interne (lumière) dans lequel les protéines synthétisées s'accumulent;
- Appareil de Golgi : se compose de systèmes à bulles. Les protéines, à travers cet appareil, atteignent leur destination sans erreur.
Image extraite de www.progettogea.com
Une cellule fille est toujours identique à une cellule mère.
Le génome humain est l'ensemble du patrimoine génétique d'un individu constitué de quarante-six chromosomes (vingt-trois couples) comprenant en moyenne soixante-dix millions de paires de bases. Le génome entier contient donc (46 × 70 000 000) 3 × 109 paires de bases. et chaque paire contribue à la longueur d'environ 6-7 × 10-10 m.
Si l'ADN de chaque chromosome est déroulé et que les quarante-six molécules contenues dans le noyau d'une cellule somatique sont alignées, on arrive à une longueur de 2 m (chaque chromosome mesure environ quatre cm de long). Considérant donc qu'un homme a 10000 millions de cellules, l'ADN total atteint 20000 millions de km (la distance entre le soleil et la lune est de 200 millions de km)
Un chromosome unique est une macromolécule d’un diamètre d’environ 2 × 10-9 m et contenant une molécule d’ADN; le gène est une partie de l'ADN (c'est-à-dire une partie d'un chromosome) qui contient des informations complètes et spécifiques sur une propriété donnée. Nous connaissons aujourd'hui tout le génome humain, c'est-à-dire la succession complète des bases de l'ADN, mais seules une très petite partie de l'ADN a reçu une "identité": il est nécessaire de déterminer quelle partie de l'ADN correspond à une certaine propriété.
Il existe environ trente mille gènes, mais un gène peut être exprimé de différentes manières. Il s'agit donc d'une donnée indicative.
EXPRESSION: les informations contenues dans un gène conduisent à l'obtention d'un produit final (synthèse protéique).
TRANSCRIPTION: conversion des informations contenues dans un gène, dans une chaîne d'ARN messager, par un système enzymatique; l'ARN messager, du noyau, passe dans le cytoplasme dans lequel se trouvent les ribosomes.
TRADUCTION: les ribosomes synthétisent la protéine qui est le produit de l'expression génétique.
CODAGE: signifie traduire le message.
Un système enzymatique convertit ensuite, par le biais du processus de transcription, les informations portées par un gène en une chaîne d'ARN messager et lance la traduction.
Répliquer l'ADN signifie copier la partie de l'ADN présentant un intérêt pour l'ARN messager.
Les deux principales différences entre l'ADN et l'ARN:
- Il y a du ribose dans l'ARN sous forme de sucre, tandis que dans l'ADN, le désoxyribose
- Dans l’ADN, les bases azotées sont: l’adénine, la guanine, la thymine et la cytosine; tandis que dans l'ARN, l'uracile prend la place de la thymine.
Les gènes contiennent généralement un ou plusieurs segments d’ADN, qui ne codent pas pour la protéine; ces fragments sont appelés introns tandis que les segments codants sont appelés exons .
Les exons représentent la partie du gène qui peut être exprimée alors que les introns ne sont pas exprimés.
Dans certaines conditions, le gène est exprimé sans introns, mais dans d'autres conditions, les introns peuvent être transformés en exons et donc exprimés (c'est-à-dire qu'ils peuvent coder pour la protéine).
En fonction des différents introns exprimés, il existe différents produits protéiques: un gène peut donc être exprimé de différentes manières.
Il existe une similitude fonctionnelle entre les différents produits du même gène; ils ont cependant une structure différente et pour cette raison ils sont utilisés dans des endroits différents.
L'information génétique contenue dans chaque cellule d'un organisme est la même. Par exemple, l'ADN d'une cellule du foie (hépatocyte) et l'ADN contenu dans une cellule musculaire (myocyte) sont identiques; différencier un hépatocyte d'un myocyte est l'expression différente des gènes contenus dans l'ADN. En général, dans une cellule, certains gènes sont exprimés et dans une autre cellule, placée dans une autre partie de l'organisme, d'autres sont exprimés.
