Polymères biologiques constitués d'unités appelées nucléotides.
L'information indispensable pour construire les protéines et permettre la réplication d'une cellule ou d'un organisme est portée par les acides désoxyribonucléiques, ou ADN (sauf chez certains virus), localisés au niveau des chromosomes. On appelle gène un fragment d'ADN correspondant à une information donnée. L'information portée par un gène est copiée sous forme d'une molécule d'acide ribonucléique, ou ARN, dénommée ARN messager (ARNm). Cette molécule d'ARN est ensuite traduite en une protéine, le code de traduction étant constitué par l'enchaînement de trois nucléotides de l'ARNm ou codon. Chaque acide aminé est codé par un ou plusieurs codons spécifiques. La traduction fait intervenir d'autres types d'ARN, les ARN de transfert (ARNt), chargés de transporter chaque acide aminé sur le lieu de synthèse de la protéine, et les ARN ribosomaux (ARNr), constituants des ribosomes qui sont les organites cellulaires sur lesquels se déroule cette synthèse.
Chaque nucléotide comprend une molécule de sucre (le désoxyribose pour l'ADN et le ribose pour l'ARN) porteuse d'un groupe phosphate et d'une base azotée. Les bases azotées sont de type purique (adénine A et guanine G) ou pyrimidique (cytosine C et thymine T dans l'ADN, cytosine et uracile U dans l'ARN). Les molécules d'ARN ont en général une seule chaîne de nucléotides. L'ADN est constitué le plus souvent de deux chaînes (ou brins) maintenues par des liaisons hydrogène entre bases azotées : A est toujours apparié à T et G à C. Les deux brins complémentaires, enroulés en double hélice, se séparent lors de la réplication des cellules et servent de modèle pour la synthèse d'un nouveau brin complémentaire. Ce mécanisme permet aux cellules mères de transférer aux cellules filles l'information génétique contenue dans l'enchaînement des nucléotides. Ces brins se séparent aussi lors de la transcription d'ADN en ARN, un seul brin (codant) étant transcrit en ARNm complémentaire. Des erreurs ou mutations peuvent se produire au cours de la réplication. Ces mutations, ponctuelles (au niveau d'un nucléotide) ou chromosomiques (modification plus importante sur un chromosome), sont responsables de l'évolution des êtres vivants et de pathologies (maladies génétiques, cancer). Les agents mutagènes (rayonnements UV, molécules toxiques, tabac) peuvent induire ces mutations. La transgenèse consiste à introduire dans les chromosomes un fragment d'ADN exogène. L'expression du transgène permet de conférer de nouvelles propriétés à l'être vivant (production de molécules à usage médical par les micro-organismes ou conservation post-récolte prolongée chez une variété de tomate, par exemple) ou de compenser le dysfonctionnement d'un gène défectueux (thérapie génique humaine). Cette technique est liée aux progrès dans la connaissance du génome (ensemble des gènes spécifiques d'un être vivant). En 2002, la totalité du génome humain a pu être décrypté ; le nombre de gènes serait compris entre 25 000 et 35 000.
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