Structures, principaux types d'ARN, leur rôle dans la synthèse des protéines. Transmission de l'information héréditaire ADN-ARN-protéine

Tous les êtres vivants dépendent de trois molécules de base pour pratiquement toutes leurs fonctions biologiques. Ces molécules sont l'ADN, l'ARN et les protéines. Deux brins d'ADN tournent dans des directions opposées et sont situés l'un à côté de l'autre (antiparallèle). C'est une séquence de quatre bases azotées le long de l'épine dorsale qui code l'information biologique. Selon le code génétique, les brins d'ARN sont transformés pour déterminer la séquence d'acides aminés dans les protéines. Ces brins d'ARN sont créés à l'origine en utilisant des brins d'ADN comme matrice dans un processus appelé transcription.

Sans ADN, ARN et protéines, aucune vie biologique n'existerait sur Terre. L'ADN est une molécule intelligente qui code l'ensemble complet d'instructions génétiques (génome) nécessaires pour assembler, maintenir et reproduire tout être vivant. L'ARN joue plusieurs rôles vitaux dans le codage, le décodage, la régulation et l'expression de la génétique. Le devoir principal de l'ARN est de fabriquer des protéines selon les ensembles d'instructions codés dans l'ADN de la cellule.

L'ADN est composé de sucre, de base azotée et de groupe phosphate. L'ARN est le même.

Dans l'ADN, la base azotée est constituée d'acides nucléiques : cytosine (C), guanine (G), adénine (A) et thymine (T). Métaphysiquement, chacun de ces acides nucléiques est associé aux substances élémentaires de la planète : Air, Eau, Feu et Terre. Lorsque nous contaminons ces quatre éléments sur Terre, nous contaminons l'acide nucléique correspondant dans notre ADN.

Cependant, dans l'ARN, la base azotée est constituée d'acides nucléiques : cytosine (C), guanine (G), adénine (A) et uracile (U). De plus, chacun des acides nucléiques de l'ARN est associé aux substances élémentaires de la planète : Air, Eau, Feu et Terre. Dans l'ADN comme dans l'ARN, l'ADN mitochondrial correspond au cinquième élément de base de l'éther cosmique, émanant de seulement de la mère... Ceci est un exemple d'allotropie, qui est le trait d'un petit nombre d'éléments chimiques sous deux ou plusieurs formes différentes, appelées allotropes de ces éléments. Les allotropes sont diverses modifications structurelles d'un élément. Notre ADN est un allotrope des quatre éléments planétaires de base.

La principale fonction biologique des bases azotées de l'ADN est de combiner les acides nucléiques. L'adénine se combine toujours avec la thymine et la guanine avec la cytosine. Celles-ci sont appelées bases appariées. L'uracile n'est présent que dans l'ARN, remplaçant la thymine et se connectant à l'adénine.

L'ARN et l'ADN utilisent tous deux des bases appariées (mâle + femelle) comme langage supplémentaire qui peut être converti dans n'importe quelle direction entre l'ADN et l'ARN par des enzymes appropriées. Ce langage masculin-féminin ou structure à paires de bases fournit une copie de sauvegarde de toutes les informations génétiques codées dans l'ADN double brin.

Base appariée inversée

Tout l'ADN et l'ARN fonctionnent sur un principe de genre apparié, créant une liaison hydrogène. Les bases appariées doivent se joindre en séquence, permettant à l'ADN et à l'ARN d'interagir (selon la conception originale de nos 12 chaînes d'ADN, le Diamond Sun Body), ainsi que de permettre à l'ARN de produire des protéines fonctionnelles de renforcement des liens qui synthétisent et corrigent le double de l'ADN. hélix. L'ADN humain a été endommagé par des mutations de paires de bases et des changements dans les appariements ou les insertions d'édition de séquences par des organismes modifiés tels qu'un virus. Nephilim Reverse Grid (NRG) Gender Splitting Technology, affectant toutes les langues masculines et féminines et leurs relations. Des copies d'ADN sont créées en liant des sous-unités d'acide nucléique appariées mâle-femelle sur chaque brin de la molécule d'ADN d'origine. Une telle connexion se produit toujours dans certaines combinaisons. Les modifications de la jonction de base de l'ADN, ainsi que de nombreux niveaux de modification génétique et de contrôle génétique, contribuent à la suppression de la synthèse de l'ADN. C'est la suppression délibérée de l'activation des 12 brins d'ADN de la conception originale, la matrice de silicium, assemblée et construite par des protéines. Cette suppression génétique a été agressivement poursuivie depuis le cataclysme de l'Atlantide. Il est directement lié à la suppression de l'union de la hiérogamie, qui est obtenue par la combinaison correcte de bases d'ADN, à l'aide desquelles des protéines peuvent être créées et assemblées pour restaurer les lettres ardentes de l'ADN.

Édition d'ARN avec de l'aspartame

Un exemple de modification génétique et d'expérimentation humaine est l'utilisation de l'aspartame *. L'aspartame est synthétisé chimiquement à partir de l'aspartate, ce qui altère la fonction de la liaison uracile-thymine dans l'ADN et réduit également la fonction de synthèse des protéines d'ARN et la communication entre l'ARN et l'ADN. L'édition d'ARN en ajoutant ou en supprimant de l'uracile et de la thymine a réencodé les mitochondries de la cellule, dans lesquelles les dommages mitochondriaux ont contribué à la maladie neurologique. La thimine est un puissant protecteur de l'intégrité de l'ADN. De plus, le naufrage de l'uracile produit le substrat de l'aspartate, du dioxyde de carbone et de l'ammoniac.

Interférence avec le cycle de l'azote

À la suite de la révolution industrielle, de l'introduction d'un complexe militaire par contact avec des extraterrestres négatifs, le cycle global de l'azote a été considérablement modifié au cours du siècle dernier. Alors que l'azote est essentiel pour toute vie connue sur Terre, des guerres de combustibles fossiles ont été menées, délibérément alimentées par l'ADV, polluant la Terre et endommageant l'ADN. L'azote est un composant de tous les acides aminés qui composent les protéines et est présent dans les bases qui composent les acides nucléiques de l'ARN et de l'ADN. Cependant, en menant des guerres sur les combustibles fossiles, en forçant l'utilisation de moteurs à combustion interne, la création d'engrais chimiques et la pollution de l'environnement par les véhicules et les industries, les humains ont contribué à la grave toxicité de l'azote sous forme biologique. L'oxyde nitrique, le dioxyde de carbone, le méthane, l'ammoniac créent tous un gaz à effet de serre qui empoisonne la Terre, l'eau potable et les océans. Cette contamination provoque des dommages à l'ADN et des mutations.

Changement élémentaire dans le corps de douleur

Ainsi, beaucoup d'entre nous ont connu des changements élémentaires dans notre sang, des parties de notre corps (en particulier à la surface de la peau qui réagit aux changements dans le sang) et de profonds changements dans nos cellules et nos tissus. La revitalisation de la matière à la suite de changements magnétiques pénètre également les niveaux de notre corps émotionnel-élémentaire, affectant de manière significative les réponses cellulaires et la mémoire stockée dans le corps instinctif (Corps-Douleur).

Ce nouveau cycle oblige chacun de nous à prêter attention à notre corps instinctif, à notre corps de douleur émotionnel-élémentaire, et à ce qui lui arrive. La relation des forces solaires et lunaires et leur effet combiné sur les polarités des forces du corps planétaire s'adaptent à cet effet sur le champ magnétique.

Malheureusement, une incompréhension des principes supérieurs de la loi naturelle conduit à un grand chaos et à des souffrances pour ceux qui tolèrent avec persistance la destruction, la division et la violence, quelles que soient les méthodes utilisées.

Néanmoins, l'exode massif des forces lunaires, des créatures de la chaîne lunaire, des anges déchus de notre planète et du système solaire se poursuit, se poursuivant à l'heure actuelle. Depuis que la quarantaine a été levée du système solaire, et ceux qui correspondent à l'Ascension (ou qui ont le cœur pur) connaîtront un profond réalignement de leurs centres énergétiques sacrés, passant des influences lunaires aux influences solaires. Cette bifurcation des forces solaires et lunaires continue les changements non seulement dans le corps émotionnel-élémentaire, mais aussi dans le centre sacré et tous les organes reproducteurs. Elle apporte des ajustements ou des idées sur de nombreux problèmes associés à la souffrance sexuelle, qui ont été programmés sur la base d'histoires cachées associées aux entités de la chaîne lunaire. Les ensembles de commandes magnétiques et les mitochondries de la Mère restaurent également la féminité solaire pour leurs enfants terrestres.

synthèse d'ADN

En réalisant que notre corps émotionnel-élémentaire passe des atomes à base de carbone à des éléments à base supérieure par le biais d'une activation à haute fréquence et de changements magnétiques planétaires, nous pouvons relier les points du développement spirituel de nos propres corps associés aux processus alchimiques personnels. Lorsque le corps Sophia est restauré, la transformation alchimique de notre évolution de conscience se confond avec la compréhension scientifique de la synthèse de l'ADN. La synthèse de l'ADN est tout aussi importante que l'activation de l'ADN, qui joue un rôle important et immédiat dans l'ascension spirituelle. La mère ramène l'enregistrement de l'ADN mitochondrial grâce à une altération du flux magnétique, restaurant le modèle de notre sang, cerveau et système nerveux pour un fonctionnement supérieur avec notre véritable ADN d'origine.

*UNE Le spartame est un produit chimique génétiquement modifié distribué et utilisé sur le marché comme additif alimentaire

Traduction: Oreanda Web

Tout d'abord, quelques dispositions générales.

L'ensemble du programme des processus chimiques dans le corps est enregistré dans l'ADN - le stockage moléculaire de l'information génétique. Habituellement, le flux de cette information est représenté par un diagramme : ADN ARN PROTEINE, qui représente le processus de traduction du langage génétique des séquences nucléotidiques en séquences d'acides aminés. Schéma de l'ADN L'ARN désigne la biosynthèse de molécules d'ARN, dont la séquence nucléotidique est complémentaire d'une région (gène) de la molécule d'ADN. Ce processus est communément appelé transcription. Ainsi, l'ARNt, l'ARNr, l'ARNm sont synthétisés. La désignation ARN PROTEK exprime la biosynthèse de chaînes polypeptidiques, dont la séquence d'acides aminés est définie par la séquence nucléotidique de l'ARNm avec la participation de l'ARNt et de l'ARNr. Ce processus est appelé diffusion. Les deux processus ont lieu avec la participation de nombreuses protéines qui remplissent des fonctions catalytiques et non catalytiques.

Biosynthèse d'ARN.

Pour la synthèse de tous les types d'ARN (p, t, m), un seul type d'enzyme est utilisé : ADN - ARN dépendant - polymérases, qui comprennent un ion zinc étroitement lié. Selon le type d'ARN synthétisé, l'ARN - polymérase 1 (catalyse la synthèse de l'ARNr), l'ARN - polymérase 2 (ARNm) et l'ARN - polymérase 3 (ARNt) sont isolés. Un autre type se trouve dans les mitochondries - ARN - polymérase 4. Les poids moléculaires de tous les types d'ARN - polymérases sont compris entre 500 000 et 600 000. Toute la synthèse a lieu conformément aux informations contenues dans les gènes d'ADN correspondants. Quelle que soit la source, l'enzyme ARN - polymérase (d'animaux, de plantes, de bactéries) est isolée, elle est caractérisée par les caractéristiques suivantes de fonctionnement in vivo : 1) Des triphosphonucléosides sont utilisés, pas des di- et non-monophosphonucléosides. 2) Pour une activité optimale, un cofacteur est requis - l'ion magnésium. 3) L'enzyme n'utilise qu'un seul brin d'ADN comme matrice pour la synthèse d'une copie complémentaire d'ARN (c'est pourquoi la synthèse est également une matrice). L'attachement séquentiel des nucléotides se produit de sorte que la chaîne se développe de l'extrémité 5' à l'extrémité 3' (iolymérisation 5' - 3'):

F - F - F - 5` F - F - F - 5` F - F - F –5`

5) Pour démarrer la synthèse, une portion d'ARN d'ensemencement peut être utilisée :

Nucléoside triphosphate

(ARN) n résidus (ARN) n + 1 + SI

ARN - polymérase

Dans le même temps, la polymérisation peut se dérouler (le plus souvent) sans ensemencement, en utilisant un seul nucléoside triphosphate au lieu d'une partie d'ensemencement (en règle générale, il s'agit d'ATP ou de GTP).

6) Au cours de cette polymérisation, l'enzyme ne copie qu'un seul brin d'ADN et se déplace le long de la matrice dans la direction 3' - 5'. Le choix du réseau copié n'est pas accidentel.

7) La chaîne d'ADN matrice contient des signaux pour l'initiation de la synthèse d'ARN pour l'enzyme, situés à certaines positions avant le début du gène, et des signaux pour la fin de la synthèse, situés après la fin d'un gène ou d'un groupe de gènes.

8) Pour les processus décrits ci-dessus, un ADN superenroulé peut être nécessaire, ce qui aide à reconnaître les signaux d'initiation et de terminaison de la synthèse et facilite la liaison de l'ARN polymérase à la matrice.

L'ARN - polymérase est une enzyme oligomère, constituée de 5 sous-unités : alpha, alpha`, bêta, bêta`, gamma. Certaines sous-unités correspondent à certaines fonctions : par exemple, la sous-unité bêta est impliquée dans la formation d'une liaison phosphodiester, la sous-unité gamma est impliquée dans la reconnaissance du signal de départ.

La région de l'ADN responsable de la liaison initiale de l'ARN polymérase, appelée promoteur, contient 30 à 60 paires de bases azotées.

La synthèse d'ARN sous l'action de l'ARN - ARN - polymérase dépendante de l'ADN se déroule en 3 étapes : initiation, élongation, terminaison.

1) Initiation - la sous-unité gamma, faisant partie de l'ARN - polymérase, contribue non seulement à la "reconnaissance" des régions d'ADN du promoteur, mais se lie également directement dans la région de la séquence TATA -. En plus du fait que la région TATA est un signal de reconnaissance, elle peut également avoir la moindre force de liaisons hydrogène, ce qui facilite la «détorsion» des brins d'ADN. Il est prouvé que l'AMPc participe également à la stimulation de ce processus. La sous-unité gamma de l'ARN, la polymérase, participe également à l'ouverture de la double hélice de l'ADN. Dans ce cas, l'un des brins d'ADN sert de matrice pour la synthèse d'un nouveau brin d'ARN. Et dès que cette synthèse commence, la sous-unité gamma est séparée de l'enzyme, et, à l'avenir, est attachée à une autre molécule enzymatique pour participer à un nouveau cycle de transcription. La "détorsion" de l'ADN se produit lorsque l'ARN-polymérase se déplace le long du brin codant. Il est nécessaire à la formation correcte de paires complémentaires avec des nucléotides insérés dans la chaîne d'ARN. La taille de la section d'ADN déroulé est constante tout au long du processus et est d'environ 17 paires de bases par molécule d'ARN-polymérase. Plusieurs molécules d'ARN polymérase peuvent lire simultanément le même brin codant, mais le processus est ajusté de telle sorte qu'à un instant donné chaque molécule d'ARN polymérase transcrit différentes régions d'ADN. Dans le même temps, l'ADN - ARN dépendant - polymérase 3, qui synthétise l'ARNt, se caractérise par une "reconnaissance" du promoteur interne.

2) L'élongation, ou poursuite de la synthèse, est réalisée par l'ARN - polymérase, mais déjà sous forme de tétramère, puisque la sous-unité gamma s'est déjà séparée. La nouvelle chaîne se développe en ajoutant séquentiellement des ribonucléotides au groupe 3'-hydroxy libre. La vitesse de synthèse, par exemple, de l'ARNm d'albumine sérique peut atteindre 100 nucléotides par seconde. Contrairement à l'ADN polymérase (dont nous parlerons ci-dessous), l'ARN polymérase ne vérifie pas l'exactitude de la chaîne polynucléotidique nouvellement formée. Le taux d'erreur pour la synthèse d'ARN est de 1 : 1 000 000.

3) Terminaison - le facteur protéique r (po) est impliqué ici. Il ne fait pas partie de l'ARN polymérase. Il reconnaît probablement la séquence terminatrice des nucléotides sur la matrice par l'un des mécanismes d'interaction entre la sous-unité gamma et le promoteur. Le terminateur contient également environ 30 à 60 paires de bases et se termine par une série de paires AT, bien que pour certains ARN, il ait été noté que les signaux de terminaison sont à 1000 - 2000 bases du gène codant. Il est possible qu'une des particules de polymérase soit également impliquée dans la reconnaissance de la séquence de terminaison. Dans ce cas, la synthèse d'ARN s'arrête et la molécule d'ARN synthétisée quitte l'enzyme. La plupart des molécules d'ARN ainsi synthétisées ne sont pas biologiquement actives. Ce sont plutôt des précurseurs qui doivent évoluer vers des formes matures à travers diverses réactions. C'est ce qu'on appelle le traitement. Ces réactions sont : (1) Fragmentation de précurseurs à longue chaîne (de plus, de 1 à 3 ARNt peuvent être formés à partir d'un transcrit). (2) Attachement de nucléotides aux extrémités. (3) Modification spécifique des nucléotides (méthylation, sulfonation, désamination, etc.).

Le traitement de l'ARNm a une autre caractéristique. Il s'est avéré que parfois l'information codant pour la séquence AK dans les gènes est interrompue par des séquences non codantes, c'est-à-dire "Les gènes sont coupés". Mais une fois transcrit, le gène « rompu » entier est copié. Dans ce cas, lors du traitement des endonucléases, ou elles sont appelées enzymes de restriction, des régions non codantes (introns) sont excisées. Actuellement, plus de 200 d'entre elles ont été isolées.Les endonucléases de restriction clivent des liaisons (selon le type d'enzyme) entre des nucléotides strictement définis (par exemple, G - A, T - A, etc.). Les ligases ligaturent ensuite les régions codantes (exons). La plupart des séquences, dont les transcrits sont présentés dans des ARNm matures, sont brisées dans le génome d'une à 50 fois par des régions non codantes (introns). En règle générale, les introns sont significativement plus longs que les exons. Les fonctions des introns n'ont pas été précisément établies. Peut-être servent-ils à la séparation physique des exons afin d'optimiser les réarrangements génétiques (recombinaisons). Il existe également une synthèse d'ARN sans matrice. Ce processus est catalysé par l'enzyme polynucléotide phosphorylase : nucleDF + (nucleMF) n (nucleMF) n + 1 + Fk. Cette enzyme ne nécessite pas de matrice et ne synthétise pas de polymère avec une séquence polynucléotidique spécifique. Il n'a besoin de la chaîne d'ARN que comme graine. Un certain nombre d'antibiotiques (environ 30) ont un effet inhibiteur sur le processus de synthèse de l'ARN. Il existe ici deux mécanismes : (1) la liaison à l'ARN polymérase, ce qui conduit à l'inactivation de l'enzyme (par exemple, la rifamycine se lie à l'unité b). (2) Les antibiotiques peuvent se lier à l'ADN matrice et bloquer soit la liaison de l'enzyme à la matrice, soit le mouvement de l'ARN polymérase le long de l'ADN (c'est, par exemple, l'actinomycine D).

Biosynthèse de l'ADN.

L'information génétique contenue dans l'ADN d'un chromosome peut être transférée soit par réplication exacte, soit par recombinaison, transposition et conversion :

1) La recombinaison de deux chromosomes homologues échange du matériel génétique.

2) Transposition - la capacité de déplacer des gènes à travers un chromosome ou entre des chromosomes. Peut-être joue-t-il un rôle important dans la différenciation cellulaire.

3) Conversion - des séquences identiques de chromosomes peuvent former des paires aléatoires et les sections incompatibles sont supprimées.

4) La réplication (c'est le principal type de synthèse d'ADN), c'est-à-dire la reproduction de "leur propre espèce".

La principale signification fonctionnelle de la réplication est la fourniture d'informations génétiques à la progéniture. La principale enzyme qui catalyse la synthèse de l'ADN est l'ADN polymérase. Plusieurs types d'ADN polymérase ont été isolés : 1) alpha - (isolée du noyau) est la principale enzyme associée à la réplication des chromosomes. 2) bêta - (également localisé dans le noyau) - apparemment, sont impliqués dans les processus de réparation et de recombinaison. 3) gamma - (localisé dans les mitochondries) - participe probablement à la réplication de l'ADN mitochondrial. Pour que l'ADN polymérase fonctionne, les conditions suivantes sont nécessaires : 1) les 4 désoxyribonucléotides (dATP, dGTP, dCTP et TTF) doivent être présents dans le milieu ; 2) pour une activité optimale, un cofacteur est requis : des ions manganèse ; 3) la présence d'ADN double brin en cours de copie est requise ; 4) les nucléotides sont attachés dans la direction 5' - 3' (5' - 3' - polymérisation); 5) la réplication commence dans une zone strictement définie et va simultanément dans les deux sens avec approximativement la même vitesse ; 6) pour démarrer la synthèse, il peut être utilisé comme une partie d'ensemencement d'un fragment d'ADN ou d'un fragment d'ARN, contrairement à la synthèse d'ARN, où la synthèse à partir de nucléotides individuels est possible ; 7) une molécule d'ADN superenroulée est requise pour la réplication. Mais, si, comme nous l'avons dit ci-dessus, pour la transcription (c'est-à-dire pour la synthèse d'ARN), une ARN polymérase (avec une sous-unité gamma pour la reconnaissance et la liaison au promoteur) et une protéine pour la reconnaissance du signal de terminaison (facteur r) sont nécessaires , lors de la réplication de l'ADN, l'action de l'ADN polymérase complète plusieurs (environ 10) protéines, dont certaines sont des enzymes. Ces protéines supplémentaires contribuent à :

1) reconnaissance de l'origine de réplication par l'ADN polymérase.

2) Déroulement local du duplex d'ADN, qui libère des brins simples pour copier la matrice.

3) Stabilisation de la structure fondue (non tissé).

4) Formation de chaînes de graines pour initier l'action de l'ADN polymérase.

5) Participe à la formation et à la promotion de la fourche de réplication.

6) Favorise la reconnaissance des sites de résiliation.

7) Favorise le superenroulement de l'ADN.

Nous avons négocié toutes les conditions nécessaires à la réplication de l'ADN. Et ainsi, comme déjà mentionné, la réplication de l'ADN commence dans un endroit strictement défini. Pour détordre l'ADN parental, il faut de l'énergie, qui est libérée lors de l'hydrolyse de l'ATP. La séparation de chaque paire d'AO nécessite deux molécules d'ATP. La synthèse d'un nouvel ADN est associée au déroulement simultané de l'ADN parental. La zone où se déroulent simultanément le détissage et la synthèse est appelée « fourche de réplication » :

ADN parental

ADN nouvellement synthétisé

La réplication de l'ADN se produit de telle manière que chaque brin de l'ADN parental à 2 brins est une matrice pour la synthèse d'un nouveau brin complémentaire et de deux brins (original et nouvellement synthétisé), réunis pour former les prochaines générations d'ADN. Ce mécanisme est appelé réplication semi-conservative. La réplication de l'ADN a lieu simultanément sur 2 brins et se déroule, comme déjà mentionné, dans la direction 5' - 3'. Mais les chaînes de l'ADN parental sont multidirectionnelles. Cependant, il n'y a pas d'enzyme qui dirige la synthèse d'ADN dans le sens 3' - 5'. Par conséquent, une chaîne, copiant le parent avec une direction de 5' - 3', sera synthétisée en continu (elle est appelée "leader"), la deuxième chaîne sera également synthétisée dans la direction 5' - 3', mais en fragments de 150 à 200 nucléotides, qui sont ensuite cousus ... Cette chaîne est appelée « en retard ».

Pour que la synthèse d'un nouvel ADN puisse commencer, une graine est nécessaire. Nous avons déjà dit que l'amorce peut être un fragment d'ADN ou d'ARN. Si l'amorce est de l'ARN, alors c'est une chaîne très courte, elle contient environ 10 nucléotides et s'appelle une amorce. Il synthétise une amorce complémentaire à l'un des brins d'ADN, une enzyme spéciale - la primase. Le signal d'activation de la primase est la formation d'un complexe intermédiaire de pré-ensemencement constitué de 5 protéines. groupe 3'-extrémité (groupe hydroxyle du ribonucléotide terminal de l'amorce) et sert d'amorce pour la synthèse d'ADN par l'ADN polymérase. Après la synthèse de l'ADN, le composant ARN (amorce) est hydrolysé par l'ADN polymérase.

Le travail des ADN polymérases est dirigé par une matrice, c'est-à-dire que la composition en nucléotides de l'ADN nouvellement synthétisé dépend de la nature de la matrice. À son tour, l'ADN polymérase élimine toujours les résidus non complémentaires à la fin de l'amorce avant de poursuivre la polymérisation. Ainsi, la réplication de l'ADN se déroule avec une grande précision, puisque l'appariement des bases est vérifié deux fois. Les ADN polymérases sont capables de construire les chaînes d'ADN nouvellement synthétisé, mais elles ne sont pas capables de catalyser la connexion de 2 brins d'ADN ou de fermer un brin (dans la formation d'ADN circulaire). Ces fonctions sont assurées par l'ADN ligase, qui catalyse la formation d'une liaison phosphodiester entre 2 brins d'ADN. Cette enzyme est active en présence d'un groupe OH libre à l'extrémité 3' d'un brin d'ADN et d'un groupe phosphate à l'extrémité 5' d'un autre brin d'ADN. La réticulation des chaînes se produit en raison de l'énergie de l'ATP. Étant donné que de nombreux agents chimiques et physiques (rayonnements ionisants, lumière UV, diverses substances chimiques) causent des dommages à l'ADN (l'AO est modifiée ou perdue, les liaisons phosphodiester, etc. sont rompues), toutes les cellules ont des mécanismes pour corriger ces dommages. L'ADN restrictase trouve ces lésions et découpe la zone endommagée, l'ADN polymérase effectue la synthèse de réparation (restauration) des zones endommagées dans le sens 5'-3'. Le site restauré est ligaturé au reste de la chaîne par l'ADN ligase. Cette méthode de correction des zones altérées ou endommagées est appelée réparation. La liste des inhibiteurs de la réplication de l'ADN est variée et longue. Certains se lient à l'ADN polymérase, l'inactivant, d'autres se lient et inactivent un certain bloc auxiliaire, d'autres sont incorporés dans l'ADN matrice, perturbant sa capacité à copier, le quatrième agit comme inhibiteur compétitif, étant un analogue des nucléotides triphosphates normaux. Certains antibiotiques, mutagènes, poisons chimiques, agents antiviraux, etc. sont de tels inhibiteurs.

Biosynthèse des protéines (traduction des gènes).

L'assemblage d'une chaîne polypeptidique à partir de son constituant AA est un processus étonnant et très complexe que l'on peut imaginer se dérouler en 4 étapes, à savoir :

1) activation et sélection de AK (stade ATP-dépendant);

2) initiation de la synthèse de la chaîne polypeptidique (étape GTP-dépendante) ;

3) allongement de la chaîne polypeptidique (stade GTP-dépendant) ;

4) terminaison de la synthèse de la chaîne polypeptidique.

(1) - Activation et sélection AK. Dans tous les types de cellules, la première étape de la traduction est la transformation ATP-dépendante de chaque AA en un complexe : l'aminoacyl-ARNt. Cela permet d'atteindre deux objectifs :

1) la réactivité de l'AA en termes de formation d'une liaison peptidique augmente.

2) AK se combine avec un ARNt spécifique (c'est-à-dire qu'une sélection se produit). La réaction se déroule en 2 étapes + Mg ++

1) AK + ATP aminoacyle - AMP + PF

aminoacyl ARNt synthétase

2) aminoacyl-AMP + ARNt aminoacyl-ARNt

aminoacyl ARNt synthétase

L'aminoacyl ARNt synthetase catalyse l'addition d'aminoacyl (résidu d'acide aminé) au groupe hydroxyle 3' de l'adénosine terminale. Rappelons la structure de l'ARNt :

Cette épaule est nécessaire cette épaule est impliquée dans la liaison de l'aminoacyl

Reconnaître l'ARNt ARNt avec un ribosome au site de synthèse des protéines.

Aminoacyl-ARNt-

Petidase

anticodon

En plus de son activité catalytique, l'aminoacyl-ARNt synthétase a une spécificité très élevée, « reconnaissant » à la fois les acides aminés et les ARNt correspondants. On suppose que les cellules contiennent 20 synthétases, une pour chaque AA, alors qu'il y a beaucoup plus d'ARNt (au moins 31-32), car de nombreux AA peuvent se combiner avec deux ou même trois molécules d'ARNt différentes.

(2) L'initiation est la deuxième étape de la synthèse des protéines.

Pour démarrer la traduction, il est nécessaire de reconnaître avec précision le premier codon situé immédiatement après la séquence d'ARNm non traduite. Le codon initiateur est AUG et l'initiateur est méthionine-ARNt

MRNA non diffusé diffusion non diffusé

séquence séquence séquence

1er codon.

La reconnaissance se fait à l'aide de l'anticodon ARNt. La lecture s'effectue dans le sens 5' - 3'. Cette reconnaissance nécessite une interaction ordonnée et consommatrice d'énergie (GTP) avec des ribosomes dissociés. Ce processus se déroule avec la participation de protéines supplémentaires appelées facteurs d'initiation (PI), au nombre de 8. Les sous-unités ribosomales 40S et 60S sont impliquées dans le processus. Considérons un mécanisme d'initiation détaillé.

1) 40S - la sous-unité d'ARNr se lie à la région d'ARNm précédant le premier codon. FI-3 y participe.

2) Le premier aminoacyl-ARNt participant à la traduction du premier codon interagit avec GMF et PI-2. Ce complexe formé en présence de PI-1 lie l'ARNt au premier codon de la matrice et forme un complexe initiateur avec la sous-unité 40S du ribosome.

3) Après la libération de tous les facteurs d'initiation (PI-1,2,3), la sous-unité du ribosome 60S est attachée au GTP et le GTP est hydrolysé. Ceci termine la formation d'une particule de ribosome 80S complète. ainsi, un complexe initiateur complet est formé : ribosome - ARNm - ARNt.

Le ribosome entièrement assemblé contient 2 sites fonctionnels pour interagir avec les molécules d'ARNt. Région peptidyle (région P) - contient une chaîne polypeptidique en croissance faisant partie du peptidyl-ARNt en complexe avec le dernier codon d'ARNm traduit. Le site aminoacyl (site A) contient de l'aminoacyl-ARNt, connecté au codon correspondant, l'aminoacyl-ARNt pénètre dans le site P en formation, laissant le site A libre pour l'aminoacyl-ARNt suivant.

Nous pouvons schématiser l'ensemble de ce processus comme suit :

1) La sous-unité 40S du ribosome avec la participation de PI-3 est attachée à la séquence non traduisante de l'ARNm immédiatement avant le premier codon.

2) aminoacyl-ARNt, se combine avec GTP et PI-2 et, avec la participation de PI-1, se lie au premier codon, tout en formant un complexe initiateur avec la sous-unité 40S.

3) FI-1,2,3 est libéré.

4) La sous-unité 60S interagit avec GTP puis se fixe au complexe initiateur. Un ribosome 80S complet est formé avec une région P et une région A.

5) après la formation d'un complexe initiateur avec le premier codon, l'aminoacyl-ARNt pénètre dans la région P en formation, laissant la région A libre.

(3) Allongement - poursuite de la synthèse. A ce stade, la chaîne peptidique est allongée. Dans le ribosome 80S complètement formé au stade d'initiation, le site A est libre. En effet, dans le processus d'allongement, un cycle de 3 étapes se répète en permanence :

1) Emplacement correct du prochain aminoacyl-ARNt.

2) la formation d'une liaison peptidique.

3) mouvement du peptidyl-ARNt nouvellement formé du site A au site P.

(1) - la fixation de l'aminoacyl-ARNt correspondant (suivant) dans le site A nécessite une reconnaissance précise des codons. Cela se fait à l'aide de l'anticodon ARNt. La fixation de l'aminoacyl-ARNt au ribosome se produit en raison de la formation d'un complexe constitué d'aminoacyl-ARNt, de GTP et de facteurs d'élongation des protéines (PE), il en existe également plusieurs. Dans ce cas, le complexe FE-HDF et le phosphate sont libérés. Ce complexe (FE - HDF) est ensuite (avec la participation de GTP et d'autres facteurs protéiques) à nouveau converti en FE - GTP.

(2) - le groupe alpha amino du nouvel aminoacyl-ARNt du site A effectue une attaque nucléophile sur le groupe carboxyle estérifié du peptidyl-ARNt occupant le site P. Cette réaction est catalysée par la peptidyl transférase, un composant protéique qui fait partie de la sous-unité du ribosome 60S. Puisque AA un aminoacyl-ARNt est déjà activé, cette réaction (la réaction de formation d'une liaison peptidique) ne nécessite pas d'énergie supplémentaire. À la suite de la réaction, la chaîne polypeptidique en croissance est attachée à l'ARNt situé dans le site A.

(3) - après l'élimination du résidu peptidyle de l'ARNt dans les régions P, la molécule d'ARN libre quitte la région P. Le complexe FE-2 - GTP est impliqué dans le mouvement du peptidyl-ARNt nouvellement formé du site A au site P, libérant le site A pour un nouveau cycle d'allongement. La combinaison de la séparation de l'ARNt désacylé, du mouvement du peptidyl-ARNt nouvellement formé du site A au site P, ainsi que du mouvement de l'ARNm par rapport au ribosome, est appelée translocation. Puisque la formation d'aminoacyl-ARNt a consommé l'énergie obtenue lors de l'hydrolyse de l'ATP en AMP, et cela équivaut à l'énergie d'hydrolyse du 2ATP en 2 ADP ; la fixation de l'aminoacyl-ARNt au site A a nécessité l'énergie obtenue lors de l'hydrolyse du GTP en GDP, et une molécule de GTP supplémentaire a été dépensée pour la translocation. On peut calculer que la formation d'une liaison peptidique nécessite l'énergie obtenue lors de l'hydrolyse de 2 molécules d'ATP et 2 molécules de GTP.

Le taux d'extension de la chaîne polypeptidique (c'est-à-dire le taux d'allongement) in vivo est estimé à 10 résidus d'acides aminés par seconde. Ces processus sont inhibés par divers antibiotiques. Ainsi, la puromycine bloque la translocation en se connectant avec

P-site. La streptomycine, se liant aux protéines ribosomiques, perturbe la reconnaissance des codons par l'anticodon. La chloromycine se lie au site A, bloquant l'allongement. Schématiquement, cela peut être représenté comme suit : 1) l'aminoacyl-ARNt suivant est fixé dans le site A en raison de la reconnaissance à l'aide de l'anticodon. La fixation a lieu en combinaison avec GTP et FE-1. dans ce cas, HDF - FE - 1 et FC sont libérés, qui se transforment alors à nouveau en GTP - FE - 1 et participent à de nouveaux cycles. 2) Le peptide forme une liaison entre l'aminoacyl-ARNt attaché et le peptide situé dans le site P. 3) Lorsque cette liaison peptidique est formée, l'ARNt est séparé du peptide et quitte le site P. 4) Le peptidyl-ARNt nouvellement formé à l'aide du complexe GTP - FE2 se déplace de A vers le site P, et le complexe GTP - FE2 est hydrolysé en HDF - FE-2 et Fk. 5) À la suite de ce mouvement, le site A est libéré pour la fixation de nouveaux aminoacyl-ARNt.

(4) -Terminaison - l'étape finale de la synthèse des protéines. Après de nombreux cycles d'allongement, à la suite desquels la chaîne polypeptidique de la protéine est synthétisée, en

Un codon de terminaison ou non-sens apparaît sur le site A. Normalement, il n'y a pas d'ARNt capable de reconnaître un codon non-sens. Ils sont reconnus par des protéines spécifiques - les facteurs de terminaison (facteurs R). Ils reconnaissent spécifiquement le codon non-sens, se lient au ribosome près du site A, bloquant la fixation du prochain aminoacyl-ARNt. Les facteurs R avec la participation du GTP et de la peptidyl transférase assurent l'hydrolyse de la liaison entre le polypeptide et la molécule d'ARNt occupant le site P. Après hydrolyse et libération du polypeptide et de l'ARNt, le ribosome 80S se dissocie en sous-unités 40S et 60S, qui peuvent ensuite être réutilisées dans la traduction de nouveaux ARNm.

Nous avons examiné la croissance d'une seule chaîne protéique sur un ribosome, attaché à une molécule d'ARNm. En réalité, le processus se déroule plus efficacement, puisque l'ARNm est généralement traduit simultanément non pas sur un ribosome, mais sur des complexes ribosomiques (polysomes), et chaque étape de traduction (initiation, élongation, terminaison) est réalisée par chaque ribosome de ce polysome, dans ce complexe ribosomique, c'est-à-dire qu'il devient possible de synthétiser plusieurs copies du polypeptide avant que l'ARNm ne soit clivé.

Les tailles des complexes polysomes varient considérablement et sont généralement déterminées par la taille de la molécule d'ARNm. De très grosses molécules d'ARNm sont capables de former des complexes avec 50 à 100 ribosomes. Le plus souvent, cependant, le complexe contient 3 à 20 ribosomes.

Dans les cellules animales et humaines, de nombreuses protéines sont synthétisées à partir d'ARNm sous forme de molécules précurseurs, qui doivent ensuite être modifiées pour former des molécules actives, par analogie avec la synthèse de NK. Une ou plusieurs des modifications suivantes peuvent se produire en fonction de la protéine.

1) Formation d'une liaison disulfure.

2) Attachement de co-facteurs et co-enzymes.

3) Rejoindre des groupes prothétiques.

4) Protéolyse partielle (proinsuline - insuline).

5) Formation d'oligomères.

6) Modification chimique (acylation, amination, méthylation, phosphorylation, carboxylation, etc.) - plus de 150 modifications chimiques de l'AA sont connues dans la molécule de protéine.

Toutes ces modifications entraînent des changements dans la structure et l'activité des protéines.

Code génétique.

Le fait que le transfert d'informations génétiques à l'ADN se fasse à l'aide d'une molécule d'ARNm a été suggéré pour la première fois en 1961 par F. Jacob et J. Mono. Travaux ultérieurs (M. Nirenberg, H.G. Korana, R. Holly) :

M. Nirenberg - a étudié la synthèse des polypeptides et la liaison de l'aminoacyl-ARNt aux ribosomes.

H.G. Korana - a développé une méthode pour la synthèse chimique de poly- et oligonucléotides.

R.W. Holii - a déchiffré la structure de l'ADN avec un site anticodon.

1) Confirmé l'hypothèse de la participation de l'ARNm

2) Ils ont montré la nature triplet du code, selon lequel chaque AK est programmée en ARNm par 3 bases, appelées codon

3) Il a été trouvé que le code ARNm est lu par reconnaissance complémentaire par le codon triplet anticodon ARNt.

4) Établir une correspondance entre AK et la plupart des 64 codons possibles. Actuellement, 61 codons sont connus pour coder pour AK, et 3 sont des signaux de terminaison (codon non-sens).

On croyait que le code génétique était universel, c'est-à-dire que pour tous les organismes et tous les types de cellules, les mêmes valeurs étaient utilisées pour tous les codons. Cependant, des études récentes sur l'ADN mitochondrial ont montré que le système génétique des mitochondries est significativement différent du système génétique d'autres formations (noyau, chloroplastes), c'est-à-dire que certains codons des mitochondries lisent l'ARNt différemment de l'ARNt d'autres formations. En conséquence, les mitochondries n'ont besoin que de 22 types d'ARNt. Dans le même temps, 31 à 32 types d'ARNt sont utilisés pour la synthèse des protéines dans le cytoplasme, c'est-à-dire l'ensemble des ARNt.

18 AA sur 20 sont codés par plus d'un codon (2, 3, 4, 6) - cette propriété est appelée « dégénérescence » du code et est importante pour l'organisme. En raison de la dégénérescence, certaines erreurs de réplication ou de transcription n'entraînent pas de distorsion de l'information génétique. Le code génétique ne se chevauche pas et n'a pas de signes de ponctuation, c'est-à-dire que la lecture se déroule sans interruption, de manière séquentielle, jusqu'à ce que le codon non-sens soit atteint. Dans le même temps, une propriété complètement différente est notée pour les virus - les codons peuvent "se chevaucher":

1) Si le remplacement tombe sur le 3ème nucléotide du codon, alors, en raison de la "dégénérescence" du code, il est possible que la séquence AK reste inchangée et que la mutation n'apparaisse pas.

2) Il peut y avoir un effet faux-sens lorsqu'un AK est remplacé par un autre ; cette substitution peut être acceptable, partiellement acceptable ou inacceptable, c'est-à-dire que la fonction de la protéine est altérée, altérée ou complètement perdue.

3) À la suite de mutations, un codon non-sens peut être formé. La formation d'un codon non-sens (codon de terminaison) peut conduire à un arrêt prématuré de la synthèse des protéines.

Pour résumer ce qui précède :

1) Génétiquement, le code ("langage de la vie") est constitué d'une séquence de codons, qui, en fait, forme un gène.

2) Le code génétique est triple, c'est-à-dire que chaque codon se compose de trois nucléotides, c'est-à-dire que chaque codon code pour 1 AK. Dans ce cas, 64 combinaisons de 4 types de nucléotides d'ADN sont possibles, ce qui est largement suffisant pour 20 AA.

3) Le code est "dégénéré" - c'est-à-dire qu'un AK peut être codé par 2, 3, 4, 6 codons.

4) Le code est sans ambiguïté, c'est-à-dire qu'un codon ne code qu'un seul AK.

5) Le code ne se chevauche pas, alors il n'y a pas de nucléotides inclus dans deux codons adjacents.

6) Codez "pas de virgules", c'est-à-dire qu'il n'y a pas de nucléotides entre deux codons adjacents.

8) La séquence d'AK dans le polypeptide correspond à la séquence de codons dans le gène - cette propriété est appelée colinéarité.

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L'une des découvertes les plus importantes de la seconde moitié du XXe siècle a été les acides nucléiques ARN et ADN, grâce auxquels l'homme s'est rapproché de la résolution des mystères de la nature.

Acides nucléiques

Les acides nucléiques sont des composés organiques avec des propriétés de poids moléculaire élevé. Ils sont composés d'hydrogène, de carbone, d'azote et de phosphore.

Ils ont été découverts en 1869 par F. Misher, qui a enquêté sur le pus. Cependant, sa découverte n'a pas reçu beaucoup d'importance. Ce n'est que plus tard, lorsque ces acides ont été trouvés dans toutes les cellules animales et végétales, que l'on a compris leur rôle énorme.

Il existe deux types d'acides nucléiques : l'ARN et l'ADN (acides ribonucléique et désoxyribonucléique). Cet article concerne l'acide ribonucléique, mais pour une compréhension générale, considérons également ce qu'est l'ADN.

Quoi

L'ADN est composé de deux brins reliés selon la loi de complémentarité par des liaisons hydrogène de bases azotées. Les longues chaînes sont tordues en une hélice; un tour contient près de dix nucléotides. Le diamètre de la double hélice est de deux millimètres, la distance entre les nucléotides est d'environ un demi-nanomètre. La longueur d'une molécule atteint parfois plusieurs centimètres. L'ADN d'un noyau de cellule humaine mesure près de deux mètres de long.

La structure de l'ADN contient tout l'ADN a réplication, ce qui signifie un processus au cours duquel deux molécules complètement identiques sont formées à partir d'une molécule - les filles.

Comme déjà noté, la chaîne est constituée de nucléotides, qui, à leur tour, sont constitués de bases azotées (adénine, guanine, thymine et cytosine) et d'un résidu d'acide phosphoreux. Tous les nucléotides diffèrent par les bases azotées. La liaison hydrogène ne se produit pas entre toutes les bases ; l'adénine, par exemple, ne peut se lier qu'avec la thymine ou la guanine. Ainsi, il y a autant de nucléotides adényliques dans le corps que de nucléotides thymidyliques, et le nombre de nucléotides guanyliques est égal aux nucléotides cytidyliques (règle de Chargaff). Il s'avère que la séquence d'une chaîne prédétermine la séquence de l'autre et que les chaînes, pour ainsi dire, se reflètent les unes les autres. Ce modèle, où les nucléotides des deux chaînes sont disposés de manière ordonnée et se joignent également de manière sélective, est appelé principe de complémentarité. En plus des composés d'hydrogène, la double hélice est également hydrophobe.

Les deux chaînes sont dirigées de manière opposée, c'est-à-dire situées dans des directions opposées. Par conséquent, à l'opposé des trois "-fin de l'un est le cinq" -extrémité de l'autre chaîne.

Extérieurement, il ressemble à un escalier en colimaçon, dont le rail est une épine dorsale sucre-phosphate, et les marches sont des bases azotées complémentaires.

Qu'est-ce que l'acide ribonucléique ?

L'ARN est un acide nucléique avec des monomères appelés ribonucléotides.

Dans les propriétés chimiques, il est très similaire à l'ADN, car les deux sont des polymères de nucléotides, qui sont un N-glycoside phospholaté, qui est construit sur le résidu de pentose (sucre à cinq carbones), avec un groupe phosphate du cinquième atome de carbone et une base azotée au premier atome de carbone.

Il s'agit d'une seule chaîne polynucléotidique (sauf pour les virus), qui est beaucoup plus courte que celle de l'ADN.

Un monomère d'ARN est constitué des résidus des substances suivantes :

• base azotée;
• un monosaccharide à cinq carbones ;
• acide phosphoreux.

Les ARN ont des bases pyrimidine (uracile et cytosine) et purine (adénine, guanine). Le ribose est un monosaccharide nucléotidique d'ARN.

Différences entre l'ARN et l'ADN

Les acides nucléiques diffèrent les uns des autres par les propriétés suivantes :

• sa quantité dans une cellule dépend de l'état physiologique, de l'âge et de l'affiliation à un organe ;
• L'ADN contient des glucides désoxyribose et l'ARN contient du ribose ;
• la base azotée dans l'ADN est la thymine, et dans l'ARN c'est l'uracile ;
• les classes remplissent des fonctions différentes, mais sont synthétisées sur une matrice d'ADN ;
• L'ADN est constitué d'une double hélice et l'ARN est constitué d'un simple brin ;
• Le jeu d'ADN n'est pas caractéristique pour elle ;
• L'ARN a plus de bases mineures;
• les chaînes varient considérablement en longueur.

Histoire de l'étude

La cellule à ARN a été découverte pour la première fois par un biochimiste allemand R. Altman dans l'étude des cellules de levure. Au milieu du XXe siècle, le rôle de l'ADN en génétique est prouvé. Ce n'est qu'alors que les types d'ARN, les fonctions, etc. ont été décrits. Jusqu'à 80-90% de la masse de la cellule tombe sur l'ARN-r qui, avec les protéines, forme un ribosome et participe à la biosynthèse des protéines.

Dans les années soixante du siècle dernier, il a été suggéré pour la première fois qu'il devait y avoir une espèce qui porte l'information génétique pour la synthèse des protéines. Après cela, il a été scientifiquement établi qu'il existe de tels acides ribonucléiques informatifs qui représentent des copies complémentaires de gènes. Ils sont également appelés ARN messagers.

Les acides dits de transport sont impliqués dans le décodage des informations qui y sont enregistrées.

Plus tard, des méthodes ont commencé à être développées pour identifier la séquence de nucléotides et la structure de l'ARN dans l'espace acide a été établie. Il a donc été découvert que certains d'entre eux, appelés ribozymes, peuvent cliver les chaînes polyribonucléotidiques. En conséquence, on a commencé à supposer qu'à l'époque où la vie naissait sur la planète, l'ARN agissait sans ADN ni protéines. De plus, toutes les transformations ont été réalisées avec sa participation.

La structure de la molécule d'acide ribonucléique

Presque tous les ARN sont des chaînes simples de polynucléotides, qui, à leur tour, sont composés de monoribonucléotides - bases puriques et pyrimidiques.

Les nucléotides sont désignés par des lettres de base initiales :

• adénine (A), A;
• guanine (G), G;
• cytosine (C), C;
• uracile (U), W.

Ils sont liés par des liaisons à trois et cinq phosphodiesters.

Un nombre très différent de nucléotides (de plusieurs dizaines à plusieurs dizaines de milliers) est inclus dans la structure de l'ARN. Ils peuvent former une structure secondaire constituée principalement de courts brins double brin formés par des bases complémentaires.

Structure de molécule d'acide ribonucléique

Comme déjà mentionné, la molécule a une structure simple brin. L'ARN reçoit une structure et une forme secondaires à la suite de l'interaction des nucléotides les uns avec les autres. C'est un polymère dont le monomère est un nucléotide constitué d'un sucre, d'un résidu acide phosphoreux et d'une base azotée. Extérieurement, la molécule ressemble à l'un des brins d'ADN. Les nucléotides adénine et guanine, qui font partie de l'ARN, sont des purines. La cytosine et l'uracile sont des bases pyrimidiques.

Processus de synthèse

Pour la molécule d'ARN à synthétiser, la matrice est une molécule d'ADN. Il y a, cependant, le processus inverse, lorsque de nouvelles molécules d'acide désoxyribonucléique sont formées sur une matrice ribonucléique. Cela se produit avec la réplication de certains types de virus.

D'autres molécules d'acide ribonucléique peuvent également servir de base à la biosynthèse. De nombreuses enzymes sont impliquées dans sa transcription, qui se produit dans le noyau cellulaire, mais la plus importante d'entre elles est l'ARN polymérase.

Vues

Selon le type d'ARN, ses fonctions diffèrent également. Il en existe plusieurs types :

• l'i-ARN informationnel;
• ARNr ribosomique;
• transporter l'ARNt;
• mineur;
• ribozymes;
• viral.

Acide ribonucléique informatif

De telles molécules sont également appelées molécules matricielles. Ils représentent environ deux pour cent du total de la cellule. Dans les cellules eucaryotes, ils sont synthétisés dans les noyaux sur des matrices d'ADN, puis passent dans le cytoplasme et se lient aux ribosomes. De plus, ils deviennent des modèles pour la synthèse des protéines : des ARN de transport qui portent des acides aminés leur sont attachés. C'est ainsi que se déroule le processus de conversion de l'information, qui est réalisé dans la structure unique de la protéine. Dans certains ARN viraux, il s'agit également d'un chromosome.

Jacob et Mano sont les découvreurs de cette espèce. N'ayant pas de structure rigide, sa chaîne forme des boucles courbes. Ne fonctionnant pas, l'i-RNA se replie et se replie en boule, et en état de fonctionnement se déplie.

L'i-ARN contient des informations sur la séquence d'acides aminés de la protéine synthétisée. Chaque acide aminé est codé dans un emplacement spécifique à l'aide de codes génétiques caractérisés par :

• triplet - à partir de quatre mononucléotides, il est possible de construire soixante-quatre codons (code génétique);
• non-chevauchement - l'information se déplace dans une direction ;
• continuité - le principe de fonctionnement se résume au fait qu'un ARN-i est une protéine ;
• universalité - l'un ou l'autre type d'acide aminé est codé de la même manière dans tous les organismes vivants;
• dégénérescence - vingt acides aminés sont connus et codons - soixante et un, c'est-à-dire qu'ils sont codés par plusieurs codes génétiques.

Acide ribonucléique ribosomique

De telles molécules constituent la grande majorité de l'ARN cellulaire, à savoir de quatre-vingt à quatre-vingt-dix pour cent du total. Ils se lient aux protéines et forment des ribosomes - des organites qui synthétisent les protéines.

Les ribosomes sont constitués de soixante-cinq pour cent d'ARNr et de trente-cinq pour cent de protéines. Cette chaîne polynucléotidique se plie facilement avec la protéine.

Le ribosome est constitué de régions d'acides aminés et de peptides. Ils sont situés sur les surfaces de contact.

Les ribosomes se déplacent librement aux bons endroits. Ils ne sont pas très spécifiques et peuvent non seulement lire les informations de l'i-ARN, mais également former un modèle avec eux.

Transporter l'acide ribonucléique

L'ARNt est le plus étudié. Ils constituent dix pour cent de l'acide ribonucléique cellulaire. Ces types d'ARN se lient aux acides aminés grâce à une enzyme spéciale et sont délivrés aux ribosomes. Dans ce cas, les acides aminés sont portés par des molécules de transport. Cependant, il arrive qu'un acide aminé soit codé par des codons différents. Ensuite, ils seront transférés par plusieurs ARN de transport.

Il se roule en boule lorsqu'il est inactif, et lorsqu'il fonctionne, il ressemble à une feuille de trèfle.

Les domaines suivants y sont distingués:

• une tige acceptrice ayant une séquence nucléotidique ACC ;
• un site pour rejoindre le ribosome ;
• un anticodon codant pour un acide aminé qui est attaché à cet ARNt.

Acide ribonucléique mineur

Récemment, les types d'ARN ont été complétés par une nouvelle classe, les petits ARN. Ce sont très probablement des régulateurs universels qui activent ou désactivent les gènes au cours du développement embryonnaire, et contrôlent également les processus au sein des cellules.

Les ribozymes ont également été récemment identifiés, ils sont activement impliqués lors de la fermentation de l'acide ARN, tout en étant un catalyseur.

Types viraux d'acides

Le virus est capable de contenir soit de l'acide ribonucléique, soit de l'acide désoxyribonucléique. Par conséquent, avec les molécules correspondantes, elles sont appelées contenant de l'ARN. Lorsqu'un tel virus pénètre dans la cellule, une transcription inverse se produit - un nouvel ADN apparaît sur la base d'acide ribonucléique, qui est incorporé dans les cellules, assurant l'existence et la reproduction du virus. Dans un autre cas, un ARN complémentaire est formé sur l'ARN reçu. Les virus sont des protéines, l'activité vitale et la reproduction se déroulent sans ADN, mais uniquement sur la base des informations contenues dans l'ARN du virus.

Réplication

Afin d'améliorer la compréhension générale, il est nécessaire de considérer le processus de réplication résultant en deux molécules d'acide nucléique identiques. C'est ainsi que commence la division cellulaire.

Il s'agit d'ADN polymérases, d'ADN dépendantes, d'ARN polymérases et d'ADN ligases.

Le processus de réplication comprend les étapes suivantes :

• déspiralisation - il y a un déroulement séquentiel de l'ADN de la mère, qui capture la molécule entière;
• rupture des liaisons hydrogène, dans lesquelles les chaînes divergent, et une fourche réplicative apparaît ;
• ajustement des dNTP aux bases libérées des chaînes mères ;
• le clivage des pyrophosphates des molécules de dNTP et la formation de liaisons phosphorodiesters en raison de l'énergie libérée ;
• respiration.

Après la formation d'une molécule fille, le noyau, le cytoplasme et le reste sont divisés. Ainsi, deux cellules filles sont formées, qui ont complètement reçu toute l'information génétique.

De plus, la structure primaire des protéines synthétisées dans la cellule est codée. L'ADN dans ce processus prend une part indirecte, et non directe, qui consiste dans le fait que c'est sur l'ADN que s'effectue la synthèse des protéines impliquées dans la formation de l'ARN. Ce processus est appelé transcription.

Transcription

La synthèse de toutes les molécules se produit pendant la transcription, c'est-à-dire la réécriture de l'information génétique à partir d'un opéron d'ADN spécifique. Le processus est à certains égards similaire à la réplication, tandis qu'à d'autres, il en est très différent.

Les similitudes sont les parties suivantes :

• commence par la déspiralisation de l'ADN ;
• il y a rupture des liaisons hydrogène entre les bases des chaînes ;
• Les NTF leur sont complémentaires ;
• des liaisons hydrogène se forment.

Différences par rapport à la réplication :

• lors de la transcription, seule la section d'ADN correspondant à la transcriptone est déroulée, tandis que lors de la réplication, la molécule entière est déroulée ;
• lors de la transcription, les NTF d'ajustement contiennent du ribose, et à la place de la thymine, de l'uracile ;
• les informations ne sont radiées que d'une certaine zone;
• après la formation de la molécule, les liaisons hydrogène et la chaîne synthétisée sont rompues et la chaîne glisse hors de l'ADN.

Pour un fonctionnement normal, la structure primaire de l'ARN ne doit être constituée que de régions d'ADN supprimées des exons.

Dans les ARN nouvellement formés, le processus de maturation commence. Des zones silencieuses sont découpées et des zones informatives sont cousues, formant une chaîne polynucléotidique. De plus, chaque espèce n'a des transformations qui lui sont inhérentes.

Dans l'i-ARN, l'attachement à l'extrémité initiale se produit. Le polyadénylate est attaché au site final.

Dans l'ARN-t, les bases sont modifiées, formant des espèces mineures.

Dans l'ARNr, les bases individuelles sont également méthylées.

Protège contre la destruction et améliore le transport des protéines dans le cytoplasme. L'ARN à l'état mature s'y lie.

La valeur des acides désoxyribonucléique et ribonucléique

Les acides nucléiques sont d'une grande importance dans la vie des organismes. Ils stockent, sont transférés dans le cytoplasme et ont hérité des informations sur les protéines synthétisées dans chaque cellule aux cellules filles. Ils sont présents dans tous les organismes vivants, la stabilité de ces acides joue un rôle essentiel pour le fonctionnement normal des deux cellules et de l'organisme entier. Tout changement dans leur structure entraînera des changements cellulaires.

À droite se trouve la plus grande spirale d'ADN humain, constituée de personnes sur la plage de Varna (Bulgarie), qui est entrée dans le Livre Guinness des records le 23 avril 2016

Acide désoxyribonucléique. informations générales

L'ADN (acide désoxyribonucléique) est une sorte de modèle pour la vie, un code complexe qui contient des données sur les informations héréditaires. Cette macromolécule complexe est capable de stocker et de transmettre des informations génétiques héréditaires de génération en génération. L'ADN détermine les propriétés de tout organisme vivant telles que l'hérédité et la variabilité. Les informations qui y sont codées définissent le programme complet du développement de tout organisme vivant. Des facteurs génétiquement inhérents prédéterminent tout le cours de la vie d'une personne et de tout autre organisme. Les effets artificiels ou naturels de l'environnement extérieur ne peuvent affecter que légèrement la gravité globale des traits génétiques individuels ou affecter le développement de processus programmés.

Acide désoxyribonucléique(L'ADN) est une macromolécule (une des trois principales, les deux autres sont l'ARN et les protéines), qui assure le stockage, la transmission de génération en génération et la mise en œuvre du programme génétique pour le développement et le fonctionnement des organismes vivants. L'ADN contient des informations sur la structure de divers types d'ARN et de protéines.

Dans les cellules eucaryotes (animaux, plantes et champignons), l'ADN se trouve dans le noyau cellulaire en tant que partie des chromosomes, ainsi que dans certains organites cellulaires (mitochondries et plastes). Dans les cellules des organismes procaryotes (bactéries et archées), une molécule d'ADN circulaire ou linéaire, appelée nucléoïde, est attachée de l'intérieur à la membrane cellulaire. Eux-mêmes et les eucaryotes inférieurs (par exemple, la levure) ont également de petites molécules d'ADN autonomes et principalement circulaires appelées plasmides.

D'un point de vue chimique, l'ADN est une longue molécule polymère constituée de blocs répétitifs, les nucléotides. Chaque nucléotide est composé d'une base azotée, d'un sucre (désoxyribose) et d'un groupement phosphate. Les liaisons entre les nucléotides de la chaîne se forment grâce au désoxyribose ( AVEC) et phosphate ( F) (liaisons phosphodiester).

Riz. 2. Nuclertide se compose d'une base azotée, de sucre (désoxyribose) et d'un groupe phosphate

Dans l'écrasante majorité des cas (à l'exception de certains virus contenant de l'ADN simple brin), une macromolécule d'ADN est constituée de deux chaînes orientées par des bases azotées l'une vers l'autre. Cette molécule double brin est tordue en une ligne hélicoïdale.

Il existe quatre types de bases azotées dans l'ADN (adénine, guanine, thymine et cytosine). Les bases azotées de l'une des chaînes sont reliées aux bases azotées de l'autre chaîne par des liaisons hydrogène selon le principe de complémentarité : l'adénine n'est reliée qu'à la thymine ( À), guanine - uniquement avec cytosine ( G-C). Ce sont ces paires qui constituent les « barres transversales » de « l'escalier » en spirale de l'ADN (voir : Fig. 2, 3 et 4).

Riz. 2. Bases azotées

La séquence de nucléotides vous permet de "coder" des informations sur différents types d'ARN, dont les plus importants sont informationnels ou messagers (ARNm), ribosomiques (ARNr) et de transport (ARNt). Tous ces types d'ARN sont synthétisés sur la matrice d'ADN en copiant la séquence d'ADN dans la séquence d'ARN synthétisée lors du processus de transcription, et participent à la biosynthèse des protéines (processus de traduction). En plus des séquences codantes, l'ADN cellulaire contient des séquences qui remplissent des fonctions régulatrices et structurelles.

Riz. 3. Réplication de l'ADN

La localisation des combinaisons de base des composés chimiques de l'ADN et les relations quantitatives entre ces combinaisons assurent le codage de l'information héréditaire.

Éducation nouvel ADN (réplication)

1. Processus de réplication : déroulement de la double hélice d'ADN - synthèse de brins complémentaires par l'ADN polymérase - formation de deux molécules d'ADN à partir d'une seule.
2. La double hélice "se détache" en deux branches lorsque les enzymes rompent la liaison entre les paires de bases des composés chimiques.
3. Chaque branche est un élément d'un nouvel ADN. Les nouvelles paires de bases sont connectées dans le même ordre que dans la branche parent.

À la fin de la duplication, deux hélices indépendantes sont formées, créées à partir de composés chimiques de l'ADN parental et ayant le même code génétique avec lui. De cette façon, l'ADN est capable de digérer l'information d'une cellule à l'autre.

Informations plus détaillées :

STRUCTURE DES ACIDES NUCLEIQUES

Riz. 4 . Bases azotées : adénine, guanine, cytosine, thymine

Acide désoxyribonucléique(ADN) fait référence aux acides nucléiques. Acides nucléiques est une classe de biopolymères irréguliers, dont les monomères sont des nucléotides.

NUCLEOTIDES consister en Base azotée combiné avec un glucide à cinq carbones (pentose) - désoxyribose(dans le cas de l'ADN) ou ribose(dans le cas de l'ARN), qui se combine avec le résidu acide phosphorique (H 2 PO 3 -).

Bases azotées il en existe deux types : bases pyrimidiques - uracile (uniquement dans l'ARN), cytosine et thymine, bases puriques - adénine et guanine.

Riz. 5. La structure des nucléotides (à gauche), la localisation du nucléotide dans l'ADN (en bas) et les types de bases azotées (à droite) : pyrimidine et purine

Les atomes de carbone dans la molécule de pentose sont numérotés de 1 à 5. Le phosphate se combine avec les troisième et cinquième atomes de carbone. C'est ainsi que les nucléotides se combinent pour former une chaîne d'acide nucléique. Ainsi, on peut isoler les extrémités 3' et 5' du brin d'ADN :

Riz. 6. Isolement des extrémités 3' et 5' du brin d'ADN

Deux brins d'ADN se forment double hélice... Ces chaînes en spirale sont orientées dans des directions opposées. Dans différents brins d'ADN, les bases azotées sont interconnectées par liaisons hydrogène... L'adénine se combine toujours avec la thymine et la cytosine avec la guanine. On l'appelle règle de complémentarité.

Règle de complémentarité :

A-T G-C

Par exemple, si on nous donne un brin d'ADN avec la séquence

3'- ATGTCCTAGCTGCTCG - 5',

alors la deuxième chaîne lui sera complémentaire et dirigée dans le sens opposé - de l'extrémité 5' à l'extrémité 3' :

5'-TACAGGATCGACGAGC-3'.

Riz. 7. Direction des chaînes de la molécule d'ADN et connexion des bases azotées à l'aide de liaisons hydrogène

RÉPLICATION DE L'ADN

Réplication de l'ADN est le processus de doublement d'une molécule d'ADN au moyen de la synthèse matricielle. Dans la plupart des cas de réplication naturelle de l'ADNapprêtpour la synthèse de l'ADN est extrait court (recréé). Une telle amorce ribonucléotidique est créée par l'enzyme primase (ADN primase chez les procaryotes, ADN polymérase chez les eucaryotes), et est ensuite remplacée par la désoxyribonucléotide polymérase, qui remplit normalement des fonctions de réparation (correction des dommages chimiques et des cassures de la molécule d'ADN).

La réplication se produit par un mécanisme semi-conservateur. Cela signifie que la double hélice d'ADN se déroule et qu'un nouveau brin se complète sur chacun de ses brins selon le principe de complémentarité. La molécule d'ADN fille contient donc une chaîne de la molécule mère et une nouvellement synthétisée. La réplication se produit dans le sens de l'extrémité 3' à l'extrémité 5' de la chaîne parente.

Riz. 8. Réplication (doublement) de la molécule d'ADN

synthèse d'ADN- ce n'est pas un processus aussi compliqué qu'il y paraît à première vue. Si vous y réfléchissez, vous devez d'abord comprendre ce qu'est la synthèse. C'est le processus de rassembler quelque chose. La formation d'une nouvelle molécule d'ADN se déroule en plusieurs étapes :

1) L'ADN topoisomérase, située devant la fourche de réplication, coupe l'ADN afin de faciliter son déroulement et son déroulement.
2) L'ADN hélicase, à la suite de la topoisomérase, influence le processus de « détorsion » de l'hélice d'ADN.
3) Les protéines de liaison à l'ADN assurent la liaison des brins d'ADN, ainsi que leur stabilisation, en les empêchant de se coller les unes aux autres.
4) ADN polymérase δ(delta) , coordonné avec la vitesse de déplacement de la fourche réplicative, réalise la synthèsepremierChaînes filiale ADN dans le sens 5 "→ 3" sur le gabarit maternel Brin d'ADN dans le sens de son extrémité 3" vers l'extrémité 5" (vitesse jusqu'à 100 paires de bases par seconde). Ces événements sur ce maternel Les brins d'ADN sont limités.

Riz. 9. Représentation schématique du processus de réplication de l'ADN : (1) brin retardé (brin retardé), (2) brin principal (brin principal), (3) ADN polymérase (Polα), (4) ADN ligase, (5) ARN -amorce, (6) Primase, (7) fragment d'Okazaki, (8) ADN polymérase (Polδ), (9) hélicase, (10) protéines de liaison à l'ADN simple brin, (11) topoisomérase.

Ce qui suit décrit la synthèse du brin retardé de l'ADN fille (voir. Schème fourche de réplication et fonction enzymatique de réplication)

Pour une explication plus visuelle de la réplication de l'ADN, voir

5) Immédiatement après le déroulement et la stabilisation d'un autre fil de la molécule mère,ADN polymérase α(alpha)et dans la direction 5 "→ 3" synthétise une amorce (ARN amorce) - une séquence d'ARN sur une matrice d'ADN de 10 à 200 nucléotides de long. Après cela, l'enzymeest retiré du brin d'ADN.

À la place de ADN polyméraseα se fixe à l'extrémité 3" de l'apprêt ADN polyméraseε .

6) ADN polyméraseε (epsilon) comme s'il continuait à allonger l'apprêt, mais en tant que substrat, il s'encastredésoxyribonucléotides(en quantité de 150-200 nucléotides). En conséquence, un fil solide est formé de deux parties -ARN(c'est-à-dire apprêt) et ADN. ADN polymérase εfonctionne jusqu'à ce qu'il rencontre l'amorce précédentefragment d'Okazaki(synthétisé un peu plus tôt). Cette enzyme est ensuite retirée de la chaîne.

7) ADN polymérase β(bêta) se lève à la placeADN polymérase ,se déplace dans le même sens (5" → 3") et supprime les ribonucléotides d'amorce, tout en insérant des désoxyribonucléotides à leur place. L'enzyme fonctionne jusqu'à l'élimination complète de l'amorce, c'est-à-dire jusqu'à ce qu'un désoxyribonucléotide (encore plus tôt synthétiséADN polymérase ε). L'enzyme n'est pas capable de connecter le résultat de son travail et l'ADN qui se trouve devant elle, elle quitte donc la chaîne.

En conséquence, un fragment d'ADN fille "se trouve" sur la matrice du fil mère. On l'appellefragment d'Okazaki.

8) L'ADN ligase coud deux points adjacents fragments d'Okazaki , c'est à dire. 5 "-fin du segment synthétiséADN polymérase ,et 3 "-fin du circuit, intégréADN polyméraseβ .

STRUCTURE D'ARN

Acide ribonucléique(ARN) est l'une des trois principales macromolécules (les deux autres sont l'ADN et les protéines) présentes dans les cellules de tous les organismes vivants.

Tout comme l'ADN, l'ARN est constitué d'une longue chaîne dans laquelle chaque maillon est appelé nucléotide... Chaque nucléotide est composé d'une base azotée, d'un sucre ribose et d'un groupe phosphate. Cependant, contrairement à l'ADN, l'ARN n'a généralement pas deux brins, mais un. Le pentose dans l'ARN est représenté par le ribose, et non par le désoxyribose (le ribose a un groupe hydroxyle supplémentaire sur le deuxième atome de glucide). Enfin, l'ADN diffère de l'ARN par la composition des bases azotées : au lieu de thymine ( T) uracile ( U) qui est également complémentaire de l'adénine.

La séquence de nucléotides permet à l'ARN de coder l'information génétique. Tous les organismes cellulaires utilisent l'ARN (ARNm) pour programmer la synthèse des protéines.

Les ARN cellulaires sont fabriqués par un processus appelé transcription , c'est-à-dire la synthèse d'ARN sur la matrice d'ADN, réalisée par des enzymes spéciales - ARN polymérases.

Ensuite, les ARN messagers (ARNm) participent à un processus appelé diffuser, celles. synthèse protéique sur la matrice d'ARNm avec la participation de ribosomes. D'autres ARN, après transcription, subissent des modifications chimiques, et après la formation de structures secondaires et tertiaires, ils remplissent des fonctions selon le type d'ARN.

Riz. 10. La différence entre l'ADN et l'ARN à la base azotée : à la place de la thymine (T), l'ARN contient de l'uracile (U), qui est également complémentaire de l'adénine.

TRANSCRIPTION

C'est le processus de synthèse d'ARN sur une matrice d'ADN. L'ADN se déroule sur l'un des sites. L'un des brins contient des informations qui doivent être copiées sur une molécule d'ARN - ce brin est appelé brin codant. Le deuxième brin d'ADN, complémentaire de celui codant, est appelé matrice. Au cours du processus de transcription sur le brin matrice dans le sens 3'-5' (le long du brin d'ADN), un brin d'ARN complémentaire est synthétisé. Ainsi, une copie d'ARN du brin codant est créée.

Riz. 11. Représentation schématique de la transcription

Par exemple, si on nous donne la séquence du brin codant

3'- ATGTCCTAGCTGCTCG - 5',

alors, selon la règle de complémentarité, la chaîne matricielle portera la séquence

5'- TACAGGATCGACGAGC- 3',

et l'ARN synthétisé à partir de celui-ci est la séquence

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Considérez le mécanisme synthèse des protéines sur la matrice d'ARN, ainsi que le code génétique et ses propriétés. De plus, pour plus de clarté, en utilisant le lien ci-dessous, nous vous recommandons de regarder une courte vidéo sur les processus de transcription et de traduction qui se déroulent dans une cellule vivante :

Riz. 12. Processus de synthèse des protéines : l'ADN code pour l'ARN, l'ARN code pour la protéine

CODE GÉNÉTIQUE

Code génétique- une méthode de codage de la séquence d'acides aminés de protéines utilisant une séquence nucléotidique. Chaque acide aminé est codé par une séquence de trois nucléotides - un codon ou un triplet.

Code génétique commun à la plupart des pro- et eucaryotes. Le tableau répertorie les 64 codons et indique les acides aminés correspondants. L'ordre des bases va de l'extrémité 5" à l'extrémité 3" de l'ARNm.

Tableau 1. Code génétique standard

1er la Fondation nie	2e socle								3e la Fondation nie
	U		C		UNE		g
U	U U U	(Phe/F)	U C U	(Ser / S)	U A U	(Tyr / Y)	U G U	(Cys/C)	U
	U U C		U C C		U A C		U G C		C
	U U A	(Leu / L)	U C A		U A A	Codon d'arrêt **	U G A	Codon d'arrêt **	UNE
	U U G		U C G		U A G	Codon d'arrêt **	U G G	(Trp / W)	g
C	C U U		C C U	(Pro/P)	C A U	(Son / H)	C G U	(Arg/R)	U
	C U C		C C C		C A C		C G C		C
	C U A		C C A		C A A	(Gln / Q)	C GA		UNE
	C U G		C C G		C A G		C G G		g
UNE	Un U U	(Ile / I)	A C U	(Thr / T)	A A U	(Asn/N)	A G U	(Ser / S)	U
	A U C		A C C		A A C		A G C		C
	A U A		A C A		A A A	(Lys / K)	A G A		UNE
	A U G	(Rencontre / H)	Un C G		A A G		A G G		g
g	G U U	(Val/V)	G C U	(Ala / A)	G A U	(Asp/D)	G G U	(Gly / G)	U
	G U C		G C C		G A C		G G C		C
	G U A		G C A		G A A	(La colle)	G G A		UNE
	G U G		G C G		GAG		G G G		g

Parmi les triolets, il existe 4 séquences spéciales qui fonctionnent comme des « signes de ponctuation » :

• *Triolet AOT, codant également pour la méthionine, est appelé démarrer le codon... La synthèse d'une molécule de protéine commence à partir de ce codon. Ainsi, lors de la synthèse des protéines, le premier acide aminé de la séquence sera toujours la méthionine.

• ** Triplettes SAU, UAG et UGA sont appelés codons d'arrêt et ne codent pas pour un seul acide aminé. A ces séquences, la synthèse des protéines s'arrête.

Propriétés du code génétique

1. Triplette... Chaque acide aminé est codé par une séquence de trois nucléotides - un triplet ou un codon.

2. Continuité... Il n'y a pas de nucléotides supplémentaires entre les triplets, les informations sont lues en continu.

3. Non-chevauchement... Un nucléotide ne peut pas entrer simultanément dans deux triplets.

4. Sans ambiguïté... Un codon ne peut coder qu'un seul acide aminé.

5. Dégénérescence... Un acide aminé peut être codé par plusieurs codons différents.

6. Polyvalence... Le code génétique est le même pour tous les organismes vivants.

Exemple. On nous donne la séquence de la chaîne de codage :

3’- CCGATTGCACGTCGATCGTATA- 5’.

La chaîne matricielle aura la séquence :

5’- GGCTAACGTGCAGCTAGCATAT- 3’.

Maintenant, nous "synthétisons" l'ARN informationnel de cette chaîne :

3’- CCGAUUGCACGUCGAUCGUAUA- 5’.

La synthèse des protéines va dans le sens 5 '→ 3', par conséquent, nous devons inverser la séquence pour "lire" le code génétique :

5’- AUAUGCUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Trouvons maintenant le codon de démarrage AUG :

5’- UA AOT CUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Divisons la séquence en triplets :

ressemble à ceci: l'information de l'ADN est transférée à l'ARN (transcription), de l'ARN - à la protéine (traduction). L'ADN peut également être dupliqué par réplication, et le processus de transcription inverse est également possible, lorsque l'ADN est synthétisé à partir de la matrice d'ARN, mais ce processus est principalement typique des virus.

Riz. 13. Dogme central de la biologie moléculaire

GÉNOME : GÈNES et CHROMOSOMES

(concepts généraux)

Génome - la totalité de tous les gènes d'un organisme ; son jeu complet de chromosomes.

Le terme « génome » a été proposé par G. Winkler en 1920 pour décrire un ensemble de gènes contenus dans un ensemble haploïde de chromosomes d'organismes d'une espèce biologique. Le sens originel de ce terme indiquait que le concept de génome, contrairement au génotype, est une caractéristique génétique de l'espèce dans son ensemble, et non d'un individu individuel. Avec le développement de la génétique moléculaire, le sens de ce terme a changé. On sait que l'ADN, qui est porteur de l'information génétique dans la plupart des organismes et, par conséquent, constitue la base du génome, ne comprend pas seulement des gènes au sens moderne du terme. La plupart de l'ADN des cellules eucaryotes est représenté par des séquences nucléotidiques non codantes (« redondantes ») qui ne contiennent pas d'informations sur les protéines et les acides nucléiques. Ainsi, la partie principale du génome de tout organisme est l'ADN entier de son ensemble haploïde de chromosomes.

Les gènes sont des sections de molécules d'ADN qui codent pour des polypeptides et des molécules d'ARN

Au cours du siècle dernier, notre compréhension des gènes a considérablement changé. Auparavant, le génome était appelé une section du chromosome qui code ou détermine un trait ou phénotypique une propriété (visible), telle que la couleur des yeux.

En 1940, George Beadle et Edward Tatem ont proposé une définition moléculaire du gène. Les scientifiques ont traité des spores fongiques Neurospora crassa Rayons X et autres agents qui provoquent des changements dans la séquence d'ADN ( mutation) et ont trouvé des souches mutantes du champignon qui avaient perdu certaines enzymes spécifiques, ce qui, dans certains cas, a entraîné une perturbation de l'ensemble de la voie métabolique. Beadle et Tatem ont conclu qu'un gène est un morceau de matériel génétique qui définit ou code une seule enzyme. C'est ainsi que l'hypothèse est apparue "Un gène - une enzyme"... Ce concept a ensuite été élargi pour définir "Un gène - un polypeptide", car de nombreux gènes codent pour des protéines qui ne sont pas des enzymes, et le polypeptide peut être une sous-unité d'un complexe protéique complexe.

En figue. 14 est un diagramme de la façon dont les triplets de nucléotides dans l'ADN déterminent le polypeptide, la séquence d'acides aminés d'une protéine, médiée par l'ARNm. L'un des brins d'ADN joue le rôle de matrice pour la synthèse d'ARNm dont les triplets nucléotidiques (codons) sont complémentaires des triplets d'ADN. Chez certaines bactéries et de nombreux eucaryotes, les séquences codantes sont interrompues par des régions non codantes (les introns).

Définition moderne des gènes biochimiques encore plus précisément. Les gènes sont toutes les sections d'ADN qui codent pour la séquence primaire des produits finaux, qui comprennent des polypeptides ou de l'ARN qui ont une fonction structurelle ou catalytique.

Outre les gènes, l'ADN contient également d'autres séquences qui remplissent exclusivement une fonction de régulation. Séquences régulatrices peut désigner le début ou la fin de gènes, affecter la transcription ou indiquer le site d'initiation de la réplication ou de la recombinaison. Certains gènes peuvent être exprimés de différentes manières, le même morceau d'ADN servant de matrice pour la formation de différents produits.

On peut calculer approximativement taille minimale du gène codant pour une protéine moyenne. Chaque acide aminé de la chaîne polypeptidique est codé sous la forme d'une séquence de trois nucléotides ; les séquences de ces triplets (codons) correspondent à la chaîne d'acides aminés dans le polypeptide codé par le gène donné. Une chaîne polypeptidique de 350 résidus d'acides aminés (chaîne moyenne) correspond à une séquence de 1050 pb. ( paires de bases). Cependant, de nombreux gènes d'eucaryotes et certains gènes de procaryotes sont interrompus par des segments d'ADN qui ne portent pas d'informations sur la protéine, et s'avèrent donc beaucoup plus longs qu'un simple calcul ne le montre.

Combien de gènes y a-t-il sur un chromosome ?

Riz. 15. Vue des chromosomes dans les cellules procarytiques (à gauche) et eucaryotes. Les histones sont une vaste classe de protéines nucléaires qui remplissent deux fonctions principales : elles sont impliquées dans l'empaquetage des brins d'ADN dans le noyau et dans la régulation épigénétique des processus nucléaires tels que la transcription, la réplication et la réparation.

Comme vous le savez, les cellules bactériennes ont un chromosome sous la forme d'un brin d'ADN, emballé dans une structure compacte - un nucléoïde. Chromosome d'un procaryote Escherichia coli, dont le génome a été complètement décodé, est une molécule d'ADN circulaire (en fait, ce n'est pas un cercle régulier, mais plutôt une boucle sans début ni fin), constituée de 4 639 675 pb. Cette séquence contient environ 4 300 gènes pour les protéines et 157 gènes pour les molécules d'ARN stables. V génome humain environ 3,1 milliards de paires de bases, correspondant à près de 29 000 gènes situés sur 24 chromosomes différents.

Procaryotes (Bactéries).

Bactérie E. coli a une molécule d'ADN circulaire double brin. Il se compose de 4 639 675 pb. et atteint une longueur d'environ 1,7 mm, ce qui dépasse la longueur de la cellule elle-même E. coli environ 850 fois. En plus du grand chromosome circulaire dans le nucléoïde, de nombreuses bactéries contiennent une ou plusieurs petites molécules d'ADN circulaires qui sont librement situées dans le cytosol. Ces éléments extrachromosomiques sont appelés plasmides(fig. 16).

La plupart des plasmides ne sont constitués que de quelques milliers de paires de bases, certains contiennent plus de 10 000 pb. Ils portent des informations génétiques et se répliquent avec la formation de plasmides filles, qui pénètrent dans les cellules filles lors de la division de la cellule mère. Les plasmides se trouvent non seulement dans les bactéries, mais aussi dans les levures et autres champignons. Dans de nombreux cas, les plasmides n'offrent aucun avantage aux cellules hôtes et leur seule tâche est de se reproduire de manière indépendante. Cependant, certains plasmides portent des gènes utiles à l'hôte. Par exemple, les gènes contenus dans les plasmides peuvent conférer aux cellules bactériennes une résistance aux agents antibactériens. Les plasmides portant le gène de la -lactamase confèrent une résistance aux antibiotiques -lactames tels que la pénicilline et l'amoxicilline. Les plasmides peuvent migrer des cellules résistantes aux antibiotiques vers d'autres cellules de la même espèce ou d'une espèce différente de bactéries, ce qui rend ces cellules également résistantes. L'utilisation intensive d'antibiotiques est un puissant facteur sélectif contribuant à la propagation de plasmides codant pour la résistance aux antibiotiques (ainsi que de transposons codant pour des gènes similaires) parmi les bactéries pathogènes, et conduit à l'émergence de souches bactériennes résistantes à plusieurs antibiotiques. Les médecins commencent à comprendre les dangers d'une utilisation généralisée des antibiotiques et ne les prescrivent qu'en cas de besoin urgent. Pour des raisons similaires, l'utilisation généralisée des antibiotiques pour le traitement des animaux d'élevage est limitée.

Voir également: Ravin N.V., Shestakov S.V. Le génome des procaryotes // Vavilov Journal of Genetics and Selection, 2013. V. 17. No. 4/2. S. 972-984.

Eucaryotes.

Tableau 2. ADN, gènes et chromosomes de certains organismes

	ADN partagé, p.n.	Nombre de chromosomes *	Nombre approximatif de gènes
Escherichia coli(bactérie)	4 639 675		4 435
Saccharomyces cerevisiae(Levure)	12 080 000	16**	5 860
Caenorhabditis elegans(nématode)	90 269 800	12***	23 000
Arabidopsis thaliana(plante)	119 186 200		33 000
Drosophila melanogaster(mouche des fruits)	120 367 260		20 000
Oryza sativa(riz)	480 000 000		57 000
Mus musculus(Souris)	2 634 266 500		27 000
Homo sapiens(Humain)	3 070 128 600		29 000

Noter. L'information est constamment mise à jour; pour plus d'informations à jour, reportez-vous aux sites dédiés aux projets génomiques individuels

* Pour tous les eucaryotes, à l'exception des levures, un ensemble diploïde de chromosomes est donné. Diploïde trousse chromosomes (du grec diploos- double et eidos- espèces) - un double ensemble de chromosomes (2n), dont chacun a un homologue.
** Ensemble haploïde. Les souches de levure sauvage ont généralement huit ensembles (octaploïdes) ou plus de tels chromosomes.
*** Pour les femmes avec deux chromosomes X. Les mâles ont un chromosome X, mais pas de Y, c'est-à-dire qu'il n'y a que 11 chromosomes.

Une cellule de levure, l'un des plus petits eucaryotes, possède 2,6 fois plus d'ADN qu'une cellule E. coli(Tableau 2). Cellules de mouches des fruits drosophile, un objet classique de la recherche génétique, contiennent 35 fois plus d'ADN, et les cellules humaines - environ 700 fois plus d'ADN que les cellules E. coli. De nombreuses plantes et amphibiens contiennent encore plus d'ADN. Le matériel génétique des cellules eucaryotes est organisé sous forme de chromosomes. Ensemble diploïde de chromosomes (2 m) dépend du type d'organisme (tableau 2).

Par exemple, dans une cellule somatique humaine, il y a 46 chromosomes ( riz. 17). Chaque chromosome d'une cellule eucaryote, comme le montre la Fig. 17, une, contient une très grosse molécule d'ADN double brin. Vingt-quatre chromosomes humains (22 chromosomes appariés et deux chromosomes sexuels X et Y) diffèrent en longueur de plus de 25 fois. Chaque chromosome eucaryote contient un ensemble spécifique de gènes.

Riz. 17. Chromosomes eucaryotes.une- une paire de chromatides sœurs liées et condensées du chromosome humain. Sous cette forme, les chromosomes eucaryotes restent après réplication et en métaphase pendant la mitose. b- un jeu complet de chromosomes du leucocyte de l'un des auteurs du livre. Chaque cellule somatique humaine normale contient 46 chromosomes.

Si vous connectez les molécules d'ADN du génome humain (22 chromosomes et les chromosomes X et Y ou X et X), vous obtenez une séquence d'environ un mètre de long. Remarque : Tous les mammifères et autres organismes de sexe masculin hétérogamétique, les femelles ont deux chromosomes X (XX) et les mâles ont un chromosome X et un chromosome Y (XY).

La plupart des cellules humaines, par conséquent, la longueur totale de l'ADN de ces cellules est d'environ 2 m. Un adulte a environ 10 14 cellules, donc la longueur totale de toutes les molécules d'ADN est de 2 10 11 km. A titre de comparaison, la circonférence de la Terre est de 4 10 4 km, et la distance de la Terre au Soleil est de 1,5 ・ 10 8 km. C'est ainsi que l'ADN est étonnamment compact dans nos cellules !

Dans les cellules eucaryotes, il existe d'autres organites contenant de l'ADN - les mitochondries et les chloroplastes. De nombreuses hypothèses ont été avancées concernant l'origine de l'ADN mitochondrial et chloroplastique. Le point de vue généralement admis aujourd'hui est qu'ils sont les rudiments des chromosomes d'anciennes bactéries qui sont entrés dans le cytoplasme des cellules hôtes et sont devenus les précurseurs de ces organites. L'ADN mitochondrial code pour l'ARNt et l'ARNr mitochondriaux, ainsi que plusieurs protéines mitochondriales. Plus de 95% des protéines mitochondriales sont codées par l'ADN nucléaire.

STRUCTURE DES GÈNES

Considérez la structure du gène chez les procaryotes et les eucaryotes, leurs similitudes et leurs différences. Malgré le fait qu'un gène soit un morceau d'ADN qui code pour une seule protéine ou ARN, en plus de la partie codant directement, il comprend également des éléments régulateurs et autres éléments structurels qui ont une structure différente chez les procaryotes et les eucaryotes.

Séquence de codage- la principale unité structurale et fonctionnelle du gène, c'est en elle que se trouvent les triplets de nucléotides codantséquence d'acides aminés. Il commence par un codon de départ et se termine par un codon d'arrêt.

Avant et après la séquence codante sont séquences 5' et 3' non traduites... Ils remplissent des fonctions régulatrices et auxiliaires, par exemple, ils assurent l'atterrissage du ribosome sur l'ARNm.

Les séquences non traduites et codantes constituent une unité de transcription - une section d'ADN transcrite, c'est-à-dire une section d'ADN à partir de laquelle l'ARNm est synthétisé.

Terminateur- région d'ADN non transcrite à l'extrémité du gène, où s'arrête la synthèse d'ARN.

Au début du gène est domaine réglementaire comprenant promoteur et opérateur.

Promoteur- la séquence à laquelle se lie la polymérase lors de l'initiation de la transcription. Opérateur est une région à laquelle des protéines spéciales peuvent se lier - répresseurs, ce qui peut réduire l'activité de synthèse d'ARN à partir de ce gène - en d'autres termes, la réduire expression.

Structure des gènes chez les procaryotes

La structure générale des gènes chez les procaryotes et les eucaryotes ne diffère pas - ils contiennent tous deux une région régulatrice avec un promoteur et un opérateur, une unité de transcription avec des séquences codantes et non traduites, et un terminateur. Cependant, l'organisation des gènes chez les procaryotes et les eucaryotes est différente.

Riz. 18. Schéma de la structure du gène chez les procaryotes (bactéries) -l'image est agrandie

Au début et à la fin de l'opéron, il existe des régions régulatrices communes pour plusieurs gènes de structure. Une molécule d'ARNm est lue à partir de la région transcrite de l'opéron, qui contient plusieurs séquences codantes, chacune ayant son propre codon de départ et d'arrêt. De chacun de ces sites avecune protéine est interrompue. Ainsi, plusieurs molécules de protéines sont synthétisées à partir d'une molécule d'i-ARN.

Pour les procaryotes, il est caractéristique de combiner plusieurs gènes en une seule unité fonctionnelle - opéron... Le travail de l'opéron peut être régulé par d'autres gènes qui peuvent être sensiblement éloignés de l'opéron lui-même - régulateurs... La protéine traduite à partir de ce gène est appelée répresseur... Il se lie à l'opérateur de l'opéron, régulant l'expression de tous les gènes qu'il contient à la fois.

Le phénomène est également caractéristique des procaryotes coupler transcription et traduction.

Riz. 19 Le phénomène de conjugaison de la transcription et de la traduction chez les procaryotes - l'image est agrandie

Une telle conjugaison ne se produit pas chez les eucaryotes en raison de la présence d'une enveloppe nucléaire qui sépare le cytoplasme, où la traduction a lieu, du matériel génétique sur lequel la transcription a lieu. Chez les procaryotes, lors de la synthèse d'ARN sur la matrice d'ADN, le ribosome peut se lier immédiatement à la molécule d'ARN synthétisée. Ainsi, la traduction commence avant même la fin de la transcription. De plus, plusieurs ribosomes peuvent se lier simultanément à une molécule d'ARN, synthétisant plusieurs molécules d'une protéine à la fois.

Structure des gènes chez les eucaryotes

Les gènes et les chromosomes des eucaryotes sont organisés de manière très complexe

De nombreuses espèces de bactéries n'ont qu'un seul chromosome, et dans presque tous les cas, il y a une copie de chaque gène sur chaque chromosome. Seuls quelques gènes, tels que les gènes d'ARNr, sont contenus en plusieurs copies. Les gènes et les séquences régulatrices constituent la quasi-totalité du génome des procaryotes. De plus, presque chaque gène correspond strictement à la séquence d'acides aminés (ou séquence d'ARN) qu'il code (Fig. 14).

L'organisation structurelle et fonctionnelle des gènes eucaryotes est beaucoup plus complexe. L'étude des chromosomes eucaryotes, et plus tard le séquençage de séquences complètes de génomes eucaryotes, ont apporté de nombreuses surprises. De nombreux gènes eucaryotes, sinon la plupart, ont une caractéristique intéressante : leurs séquences nucléotidiques contiennent une ou plusieurs régions d'ADN dans lesquelles la séquence d'acides aminés du produit polypeptidique n'est pas codée. De telles insertions non traduites rompent la correspondance directe entre la séquence nucléotidique du gène et la séquence d'acides aminés du polypeptide codé. Ces segments de gènes non traduits sont appelés introns, ou embarqué séquences et les segments de codage sont exons... Chez les procaryotes, seuls quelques gènes contiennent des introns.

Ainsi, chez les eucaryotes, il n'y a pratiquement pas de combinaison de gènes en opérons, et la séquence codante du gène eucaryote est le plus souvent divisée en régions traduites - exons, et les sections non traduites - introns.

Dans la plupart des cas, la fonction des introns n'a pas été établie. En général, seulement environ 1,5% de l'ADN humain est "codant", c'est-à-dire qu'il contient des informations sur les protéines ou l'ARN. Cependant, en tenant compte des grands introns, il s'avère que 30% de l'ADN humain est constitué de gènes. Étant donné que les gènes constituent une proportion relativement faible du génome humain, une partie importante de l'ADN reste introuvable.

Riz. 16. Schéma de la structure du gène chez les eucaryotes - l'image est agrandie

À partir de chaque gène, un ARN immature ou pré-ARN est d'abord synthétisé, qui contient à la fois des introns et des exons.

Après cela, un processus d'épissage a lieu, à la suite duquel les régions d'intron sont excisées et un ARNm mature est formé, à partir duquel la protéine peut être synthétisée.

Riz. 20. Processus d'épissage alternatif - l'image est agrandie

Une telle organisation des gènes permet, par exemple, de réaliser quand différentes formes d'une protéine peuvent être synthétisées à partir d'un gène, du fait que dans le processus d'épissage, les exons peuvent être cousus dans différentes séquences.

Riz. 21. Différences dans la structure des gènes des procaryotes et des eucaryotes - l'image est agrandie

MUTATIONS ET MUTAGENESE

Mutation appelé changement persistant du génotype, c'est-à-dire un changement dans la séquence nucléotidique.

Le processus qui conduit à l'apparition de mutations est appelé mutagenèse, et l'organisme, tous dont les cellules portent la même mutation - mutant.

Théorie des mutations a été formulée pour la première fois par Hugo de Vries en 1903. Sa version moderne comprend les dispositions suivantes :

1. Les mutations apparaissent soudainement, à pas de géant.

2. Les mutations sont transmises de génération en génération.

3. Les mutations peuvent être bénéfiques, nuisibles ou neutres, dominantes ou récessives.

4. La probabilité de détecter des mutations dépend du nombre d'individus examinés.

5. Des mutations similaires peuvent se produire à plusieurs reprises.

6. Les mutations ne sont pas ciblées.

Des mutations peuvent survenir en raison de divers facteurs. Distinguer les mutations apparues sous l'influence mutagène impacts: physique (par exemple, ultraviolet ou rayonnement), chimique (par exemple, colchicine ou espèces réactives de l'oxygène) et biologique (par exemple, virus). Les mutations peuvent également être causées par erreurs de réplication.

Selon les conditions d'apparition, les mutations sont subdivisées en spontané- c'est-à-dire des mutations survenues dans des conditions normales, et induit- c'est-à-dire des mutations survenues dans des conditions particulières.

Des mutations peuvent se produire non seulement dans l'ADN nucléaire, mais aussi, par exemple, dans l'ADN des mitochondries ou des plastes. En conséquence, nous pouvons distinguer nucléaire et cytoplasmique mutations.

À la suite de mutations, de nouveaux allèles peuvent souvent apparaître. Si l'allèle mutant supprime l'action de l'allèle normal, la mutation est appelée dominant... Si un allèle normal supprime un mutant, une telle mutation est appelée récessif... La plupart des mutations conduisant à l'émergence de nouveaux allèles sont récessives.

En effet, on distingue les mutations adaptatif conduisant à une augmentation de l'adaptation du corps à l'environnement, neutre qui n'affectent pas la survie, nocif qui réduisent l'adaptabilité des organismes aux conditions environnementales et mortel entraînant la mort de l'organisme dans les premiers stades de développement.

Selon les conséquences, des mutations sont distinguées, conduisant à perte de fonction protéique, des mutations conduisant à l'émergence la protéine a une nouvelle fonction, ainsi que des mutations qui changer la dose du gène, et, en conséquence, la dose de protéine synthétisée à partir de celui-ci.

Une mutation peut se produire dans n'importe quelle cellule du corps. Si une mutation se produit dans la cellule germinale, elle est appelée germinatif(germinal ou génératif). De telles mutations n'apparaissent pas dans l'organisme dans lequel elles sont apparues, mais conduisent à l'apparition de mutants dans la progéniture et sont héritées, elles sont donc importantes pour la génétique et l'évolution. Si une mutation se produit dans une autre cellule, elle est appelée somatique... Une telle mutation peut, à un degré ou à un autre, se manifester dans l'organisme dans lequel elle est apparue, par exemple, conduire à la formation de tumeurs cancéreuses. Cependant, cette mutation n'est pas héréditaire et n'affecte pas la descendance.

Les mutations peuvent affecter des régions du génome de différentes tailles. Allouer gène, chromosomique et génomique mutations.

Mutations génétiques

Les mutations qui se produisent sur une échelle de moins d'un gène sont appelées génétique, ou point (point)... De telles mutations entraînent une modification d'un ou plusieurs nucléotides de la séquence. Parmi les mutations génétiques, il y aremplaçants conduisant au remplacement d'un nucléotide par un autre,suppressions entraînant la perte d'un des nucléotides,insertions conduisant à l'ajout d'un nucléotide supplémentaire à la séquence.

Riz. 23. Mutations géniques (ponctuelles)

Selon le mécanisme d'action sur les protéines, les mutations génétiques sont divisées en :synonyme, qui (en raison de la dégénérescence du code génétique) n'entraînent pas de modification de la composition en acides aminés du produit protéique,mutations faux-sens, qui conduisent à la substitution d'un acide aminé par un autre et peuvent affecter la structure de la protéine synthétisée, bien qu'elles s'avèrent souvent insignifiantes,mutations absurdes conduisant au remplacement du codon codant par un codon stop,mutations conduisant à trouble de l'épissage :

Riz. 24. Schémas de mutations

Aussi, selon le mécanisme d'action sur la protéine, des mutations sont isolées, conduisant à décalage de cadre lectures par exemple, les insertions et les suppressions. De telles mutations, comme les mutations non-sens, bien qu'elles se produisent à un moment donné dans un gène, affectent souvent la structure entière d'une protéine, ce qui peut conduire à un changement complet de sa structure.

Riz. 29. Chromosome avant et après duplication

Mutations génomiques

Finalement, mutations génomiques affectent l'ensemble du génome dans son ensemble, c'est-à-dire que le nombre de chromosomes change. Allouer la polyploïdie - une augmentation de la ploïdie cellulaire et de l'aneuploïdie, c'est-à-dire une modification du nombre de chromosomes, par exemple, la trisomie (la présence d'un homologue supplémentaire dans l'un des chromosomes) et la monosomie (l'absence d'un homologue dans un chromosome).

ADN Vidéos

RÉPLICATION D'ADN, CODAGE D'ARN, SYNTHÈSE DE PROTÉINES

Nous savons tous que l'apparence d'une personne, certaines habitudes et même certaines maladies sont héréditaires. Toutes ces informations sur un être vivant sont codées dans les gènes. Alors à quoi ressemblent ces gènes proverbiaux, comment fonctionnent-ils et où se trouvent-ils ?

Ainsi, le porteur de tous les gènes d'une personne ou d'un animal est l'ADN. Ce composé a été découvert par Johann Friedrich Miescher en 1869. Chimiquement, l'ADN est un acide désoxyribonucléique. Qu'est-ce que ça veut dire? Comment cet acide porte-t-il le code génétique de toute vie sur notre planète ?

Commençons par regarder où se trouve l'ADN. Dans la cellule humaine, il existe de nombreux organites qui remplissent diverses fonctions. L'ADN est situé dans le noyau. Le noyau est un petit organite entouré d'une membrane spéciale qui stocke tout le matériel génétique - l'ADN.

Quelle est la structure d'une molécule d'ADN ?

Tout d'abord, regardons ce qu'est l'ADN. L'ADN est une très longue molécule composée de blocs de construction - des nucléotides. Il existe 4 types de nucléotides : l'adénine (A), la thymine (T), la guanine (G) et la cytosine (C). La chaîne de nucléotides ressemble schématiquement à ceci : GGAATCTAAG... C'est la séquence de nucléotides qui est la chaîne d'ADN.

La structure de l'ADN a été déchiffrée pour la première fois en 1953 par James Watson et Francis Crick.

Dans une molécule d'ADN, il y a deux chaînes de nucléotides, qui sont enroulées en spirale l'une autour de l'autre. Comment ces chaînes de nucléotides se collent-elles et se tordent-elles en une spirale ? Ce phénomène est dû à la propriété de complémentarité. La complémentarité signifie que seuls certains nucléotides (complémentaires) peuvent être situés en vis-à-vis dans deux brins. Ainsi, à l'opposé de l'adénine, il y a toujours de la thymine, et à l'opposé de la guanine, il n'y a toujours que de la cytosine. Ainsi, la guanine est complémentaire de la cytosine et l'adénine est complémentaire de la thymine.De telles paires de nucléotides opposées dans des brins différents sont également appelées complémentaires.

Il peut être schématisé de la manière suivante :

G-C
T-A
T-A
C - G

Ces paires complémentaires A - T et G - C forment une liaison chimique entre les nucléotides de la paire, et la liaison entre G et C est plus forte qu'entre A et T. La liaison se forme strictement entre des bases complémentaires, c'est-à-dire la formation d'une liaison entre G et A non complémentaires est impossible.

Emballage d'ADN, comment un brin d'ADN devient-il un chromosome ?

Pourquoi ces chaînes de nucléotides d'ADN s'enroulent-elles également les unes autour des autres ? Pourquoi est-ce nécessaire ? Le fait est que le nombre de nucléotides est énorme et qu'il faut beaucoup de place pour accueillir des chaînes aussi longues. Pour cette raison, il y a une torsion en spirale de deux brins d'ADN l'un autour de l'autre. Ce phénomène est appelé spiralisation. À la suite de la spiralisation, les brins d'ADN sont raccourcis de 5 à 6 fois.

Certaines molécules d'ADN sont activement utilisées par le corps, tandis que d'autres sont rarement utilisées. De telles molécules d'ADN rarement utilisées, en plus de la spiralisation, subissent un "packing" encore plus compact. Ce paquet compact s'appelle supercoiling et raccourcit le brin d'ADN de 25 à 30 fois !

Comment s'effectue le compactage des brins d'ADN ?

Pour le superenroulement, des protéines d'histone sont utilisées, qui ont l'apparence et la structure d'une tige ou d'une bobine de fil. Des brins d'ADN en spirale sont enroulés sur ces "bobines" - les protéines histones. Ainsi, le fil long devient très compact et prend très peu de place.

S'il est nécessaire d'utiliser telle ou telle molécule d'ADN, le processus de "déroulement" se produit, c'est-à-dire que le brin d'ADN est "déroulé" de la "bobine" - une protéine histone (si elle a été enroulée dessus) et déroulé de une spirale en deux chaînes parallèles. Et lorsque la molécule d'ADN est dans un tel état non tordu, alors l'information génétique nécessaire peut être lue à partir de celle-ci. De plus, la lecture de l'information génétique ne se fait qu'à partir de brins d'ADN non torsadés !

L'ensemble des chromosomes superenroulés est appelé hétérochromatine, et les chromosomes disponibles pour lire les informations - euchromatine.

Que sont les gènes, quelle est leur relation avec l'ADN ?

Voyons maintenant ce que sont les gènes. On sait qu'il existe des gènes qui déterminent le groupe sanguin, la couleur des yeux, des cheveux, de la peau et de nombreuses autres propriétés de notre corps. Un gène est une section d'ADN strictement définie, constituée d'un certain nombre de nucléotides situés dans une combinaison strictement définie. L'emplacement dans une zone strictement définie de l'ADN signifie qu'un gène spécifique s'est vu attribuer sa place et qu'il est impossible de changer cette place. Il convient de faire une telle comparaison : une personne vit dans une certaine rue, dans une certaine maison et un certain appartement, et une personne ne peut pas déménager arbitrairement dans une autre maison, un autre appartement ou dans une autre rue. Un certain nombre de nucléotides dans un gène signifie que chaque gène a un nombre spécifique de nucléotides et ne peut pas devenir plus ou moins. Par exemple, le gène de la production d'insuline a une longueur de 60 paires de bases ; le gène codant pour la production de l'hormone ocytocine - de 370 paires de bases.

La séquence stricte de nucléotides est unique pour chaque gène et est strictement définie. Par exemple, la séquence AATTAATA est un fragment d'un gène qui code pour la production d'insuline. Pour obtenir de l'insuline, une telle séquence est utilisée; pour obtenir, par exemple, de l'adrénaline, une combinaison différente de nucléotides est utilisée. Il est important de comprendre que seule une certaine combinaison de nucléotides code pour un certain « produit » (adrénaline, insuline, etc.). Telle est la combinaison unique d'un certain nombre de nucléotides, se tenant à « sa place » - c'est gène.

En plus des gènes, les soi-disant « séquences non codantes » sont situées dans la chaîne d'ADN. De telles séquences nucléotidiques non codantes régulent le travail des gènes, aident à la spiralisation des chromosomes et marquent le début et la fin d'un gène. Cependant, à ce jour, le rôle de la plupart des séquences non codantes reste incertain.

Qu'est-ce qu'un chromosome ? Chromosomes sexuels

L'ensemble des gènes d'un individu s'appelle un génome. Naturellement, il est impossible de faire tenir le génome entier dans un seul ADN. Le génome est décomposé en 46 paires de molécules d'ADN. Une paire de molécules d'ADN s'appelle un chromosome. Ce sont donc ces chromosomes qu'une personne possède 46 morceaux. Chaque chromosome porte un ensemble de gènes strictement défini, par exemple, le chromosome 18 contient des gènes qui codent pour la couleur des yeux, etc. Les chromosomes diffèrent les uns des autres par leur longueur et leur forme. Les formes les plus courantes sont X ou Y, mais il y en a aussi d'autres. Une personne a deux chromosomes de la même forme, appelés appariés (paires). En raison de ces différences, tous les chromosomes appariés sont numérotés - il y en a 23 paires. Cela signifie qu'il existe une paire de chromosomes #1, paire #2, #3, etc. Chaque gène responsable d'un trait particulier est situé sur le même chromosome. Dans les directives modernes pour les spécialistes, la localisation du gène peut être indiquée, par exemple, comme suit : chromosome 22, bras long.

Quelles sont les différences entre les chromosomes ?

Sinon, en quoi les chromosomes sont-ils différents ? Que signifie le terme épaule longue ? Prenez des chromosomes de forme X. L'intersection des brins d'ADN peut se produire strictement au milieu (X), ou elle peut également se produire pas au centre. Lorsqu'une telle intersection de brins d'ADN ne se produit pas au centre, alors par rapport au point de croisement, certaines extrémités sont plus longues, d'autres, respectivement, sont plus courtes. Ces extrémités longues sont généralement appelées bras long du chromosome et les plus courtes, respectivement, sont appelées bras court. Dans les chromosomes de la forme Y, les longues épaules occupent la plupart d'entre eux et les courtes sont très petites (elles ne sont même pas indiquées sur l'image schématique).

La taille des chromosomes varie : les plus gros sont les chromosomes des paires #1 et #3, les plus petits sont les chromosomes des paires #17, #19.

En plus de la forme et de la taille, les chromosomes diffèrent dans leurs fonctions. Sur les 23 couples, 22 sont somatiques et 1 sexuel. Qu'est-ce que ça veut dire? Les chromosomes somatiques déterminent tous les signes extérieurs d'un individu, les caractéristiques de ses réactions comportementales, le psychotype héréditaire, c'est-à-dire tous les traits et caractéristiques de chaque individu. Une paire de chromosomes sexuels détermine le sexe d'une personne : homme ou femme. Il existe deux types de chromosomes sexuels humains - X (X) et Y (Y). S'ils sont combinés comme XX (X - X) - c'est une femme, et si XY (X - Y) - nous avons un homme devant nous.

Maladies héréditaires et dommages chromosomiques

Cependant, des « pannes » du génome se produisent, puis des maladies génétiques sont détectées chez les humains. Par exemple, lorsqu'il y a trois chromosomes sur 21 paires de chromosomes au lieu de deux, une personne naît avec le syndrome de Down.

Il existe de nombreuses « pannes » plus petites du matériel génétique qui ne conduisent pas à l'apparition de la maladie, mais, au contraire, confèrent de bonnes propriétés. Toutes les « pannes » du matériel génétique sont appelées mutations. Les mutations conduisant à une maladie ou à une détérioration des propriétés du corps sont considérées comme négatives, et les mutations conduisant à la formation de nouvelles propriétés bénéfiques sont considérées comme positives.

Cependant, par rapport à la plupart des maladies dont souffrent les gens aujourd'hui, ce n'est pas une maladie héréditaire, mais seulement une prédisposition. Par exemple, le sucre est absorbé lentement par le père d'un enfant. Cela ne veut pas dire que l'enfant naîtra avec le diabète, mais l'enfant aura une prédisposition. Cela signifie que si un enfant abuse des sucreries et des produits à base de farine, il développera un diabète sucré.

Aujourd'hui, le soi-disant prédicatif Médicament. Dans le cadre de cette pratique médicale, des prédispositions sont identifiées chez une personne (basée sur l'identification des gènes correspondants), puis des recommandations lui sont données - quel régime suivre, comment bien alterner le mode de travail et de repos afin de pour ne pas tomber malade.

Comment lire les informations codées dans l'ADN ?

Comment lire les informations contenues dans l'ADN ? Comment son propre corps l'utilise-t-il ? L'ADN lui-même est une sorte de matrice, mais pas simple, mais codée. Pour lire les informations d'une matrice d'ADN, elles sont d'abord transférées vers un support spécial - l'ARN. L'ARN est chimiquement un acide ribonucléique. Il diffère de l'ADN en ce qu'il peut traverser la membrane nucléaire jusqu'à la cellule, et l'ADN est privé de cette capacité (il ne peut être que dans le noyau). Les informations codées sont utilisées dans la cellule elle-même. Ainsi, l'ARN est le vecteur d'informations codées du noyau à la cellule.

Comment l'ARN est-il synthétisé, comment la protéine est-elle synthétisée à l'aide de l'ARN ?

Les brins d'ADN, à partir desquels il est nécessaire de "lire" les informations, se déroulent, une enzyme spéciale - "constructeur" les approche et synthétise un brin d'ARN complémentaire en parallèle au brin d'ADN. La molécule d'ARN se compose également de 4 types de nucléotides - adénine (A), uracile (U), guanine (G) et cytosine (C). Dans ce cas, les couples suivants sont complémentaires : adénine - uracile, guanine - cytosine. Comme vous pouvez le voir, contrairement à l'ADN, l'ARN utilise de l'uracile au lieu de la thymine. C'est-à-dire que l'enzyme "constructrice" fonctionne comme suit : si elle voit A dans le brin d'ADN, alors elle attache Y au brin d'ARN, si G, attache alors C, etc. Ainsi, à partir de chaque gène actif pendant la transcription, une matrice est formée - une copie d'ARN qui peut traverser la membrane nucléaire.

Comment se déroule la synthèse d'une protéine codée par un gène spécifique ?

Après avoir quitté le noyau, l'ARN pénètre dans le cytoplasme. Déjà dans le cytoplasme, l'ARN peut être, en tant que matrice, intégré dans des systèmes enzymatiques spéciaux (ribosomes), qui peuvent synthétiser, guidés par les informations de l'ARN, la séquence d'acides aminés de la protéine correspondante. Comme vous le savez, une molécule de protéine est composée d'acides aminés. Comment le ribosome parvient-il à découvrir quel acide aminé doit être attaché à la chaîne protéique en croissance ? Ceci est fait sur la base d'un code triplet. Le code triplet signifie que la séquence de trois nucléotides de la chaîne d'ARN ( triolet, par exemple, HGH) codent pour un acide aminé (dans ce cas, la glycine). Chaque acide aminé est codé par un triplet spécifique. Et ainsi, le ribosome « ​​lit » le triplet, détermine quel acide aminé doit être attaché ensuite pendant qu'il lit les informations dans l'ARN. Lorsqu'une chaîne d'acides aminés se forme, elle prend une certaine forme spatiale et devient une protéine capable d'accomplir les fonctions enzymatiques, constructives, hormonales et autres qui lui sont assignées.

La protéine pour tout organisme vivant est le produit d'un gène. Ce sont les protéines qui déterminent toutes les diverses propriétés, qualités et manifestations externes des gènes.