Structure de l'ADN et le gène

L'identification de l'ADN comme support de l'hérédité et la découverte de sa structure en double hélice antiparallèle ont révélé comment une seule molécule peut à la fois encoder l'information génétique et être fidèlement copiée.

Definition

Un gène est un segment d'ADN qui porte l'information pour un produit fonctionnel, stockée sous forme de séquence de bases nucléotidiques au sein d'une double hélice antiparallèle maintenue par appariement de bases complémentaires.

Scope

Ce sujet couvre les preuves expérimentales que l'ADN, plutôt que les protéines, est le matériel génétique, les composants chimiques des nucléotides, les rapports de bases de Chargaff, la double hélice de Watson-Crick avec des brins complémentaires antiparallèles, les grands et petits sillons, et la définition moléculaire moderne d'un gène comme un segment d'ADN codant un produit fonctionnel. Il établit le substrat physique de l'hérédité ; la réplication et l'expression sont traitées dans des sujets adjacents.

Core questions

• Quelles expériences ont établi que l'ADN, et non les protéines, est le matériel héréditaire ?
• Comment les règles de composition des bases et la double hélice antiparallèle expliquent-elles les propriétés de l'ADN ?
• Pourquoi l'appariement de bases complémentaires rend-il l'ADN adapté au stockage et à la copie de l'information ?
• Comment la définition d'un gène a-t-elle évolué d'un facteur mendélien à une séquence moléculaire ?

Key concepts

• L'ADN comme matériel génétique (expériences de transformation et sur les bactériophages)
• Structure des nucléotides et règles de Chargaff
• Double hélice antiparallèle et appariement de bases complémentaires
• Grands et petits sillons
• Définition moléculaire d'un gène

Mechanisms

Deux squelettes sucre-phosphate antiparallèles s'enroulent autour d'un axe commun avec des bases appariées à l'intérieur, l'adénine à la thymine par deux liaisons hydrogène et la guanine à la cytosine par trois ; cette complémentarité signifie que chaque brin spécifie entièrement l'autre, ce qui constitue la base structurelle de la réplication et de la transcription.

Clinical relevance

Le modèle de la double hélice est le fondement de toutes les technologies basées sur l'ADN, du séquençage et de la PCR aux tests génétiques et à l'identification forensique, et la compréhension de l'appariement des bases explique comment les mutations altèrent la séquence et comment les sondes et les amorces reconnaissent leurs cibles.

History

Avery, MacLeod et McCarty ont montré en 1944 que le principe transformant était l'ADN, l'expérience de Hershey-Chase a renforcé cette idée en 1952, et en 1953 Watson et Crick, s'appuyant sur les données de diffraction des rayons X de Franklin et les rapports de bases de Chargaff, ont proposé la double hélice qui expliquait comment l'ADN stocke et copie l'information.

Key figures

• James Watson
• Francis Crick
• Rosalind Franklin
• Oswald Avery

Seminal works

• watsonCrick1953
• averyMacLeodMcCarty1944

Frequently asked questions

Pourquoi les deux brins d'ADN sont-ils décrits comme antiparallèles ?

Les deux brins s'orientent dans des directions chimiques opposées, l'un de cinq-prime vers trois-prime et l'autre de trois-prime vers cinq-prime, ce qui est nécessaire pour que les bases s'apparient correctement et pour que la machinerie de réplication puisse lire chaque brin.

Comment les scientifiques ont-ils su que l'ADN et non les protéines portaient les gènes ?

Les expériences de transformation d'Avery et l'expérience sur les bactériophages de Hershey-Chase ont toutes deux montré que l'ADN, et non les protéines, était la molécule transférée et responsable des caractéristiques héréditaires.