La base du chromosome est une seule molécule d'acide désoxyribonucléique (ADN), reliée à différentes protéines.
La section de la molécule d'ADN qui est responsable de l'hérédité d'un trait particulier est appeléegénome.
Gène- c'est l'unité matérielle de l'hérédité.
L'ensemble des gènes d'un organisme est appelégénotype.
 |
| Riz. 104. Schéma des principales étapes de la méiose |
Chaque espèce biologique n'a que son propre ensemble de chromosomes dans la cellule, qui diffèrent en nombre, en taille et en forme. (ill. 103), et ça s'appelle caryotype (avec gr. noix, noyau de noix Et forme, type).
Les chromosomes des cellules somatiques (cellules du corps, cellules non sexuelles) sont toujours appariés, c'est-à-dire que dans le noyau, il y a deux chromosomes de même structure et taille. Ils s'appellent homologue et l'ensemble apparié de chromosomes diploïde (avec gr. double). Dans les cellules somatiques du corps humain, il y a 46 chromosomes, soit 23 paires. Chez l'homme et la femme, 22 paires de chromosomes sont identiques, on les appelle autosomes et désigné par la lettre latine A. La dernière 23ème paire de chromosomes chez les hommes et les femmes est différente. Ce - chromosomes sexuels. Chez les femmes, cette paire est représentée par deux chromosomes identiques, désignés par les lettres latines XX. Chez les hommes, l'un des chromosomes sexuels est le même que chez les femmes (chromosome X), et l'autre est beaucoup plus petit, a une forme différente et est désigné par la lettre latine Y. L'ensemble chromosomique de cellules somatiques peut être écrit comme suit : 44A + XX - chez une femme, 44A + XY - chez un homme. Matériel du site http://worldofschool.ru
Les cellules germinales matures ont haploïde (avec gr. célibataire, simple) ensemble de chromosomes - 23 chromosomes. L'ensemble des chromosomes dans les cellules germinales est formé à la suite d'un type particulier de division cellulaire, qui entraîne une diminution (réduction) du nombre de chromosomes. Cette division s'appelle méiose (avec gr. diminuer) (Fig. 104). Il se produit dans les gonades et assure la formation des cellules germinales, ou gamètes (avec gr. épouse). Le processus de développement et de formation des cellules germinales, qui comprend également leur division méiotique, est appelé la gamétogenèse.
Les cellules germinales femelles - les ovules - ont toujours le même ensemble de chromosomes, qui est indiqué par la formule 22 + X. Les cellules germinales mâles - les spermatozoïdes - ont deux variantes de l'ensemble de chromosomes : 22 + X et 22 + Y.
SECRETS DE CODE
L'hérédité d'un organisme est déterminée par un ensemble de gènes (génome). Un gène est une section d'une molécule d'ADN située sur les chromosomes. La molécule d'ADN est constituée de deux longues chaînes polynucléotidiques enroulées en spirale autour d'un axe commun. Les nucléotides d'ADN individuels sont composés d'acide phosphorique, de désoxyribose et de l'un des bases azotées- adénine (A), thymine (T), guanine (G) et cytosine (C).
La masse d'un nucléotide est d'environ 345 u. C'est-à-dire qui permet, connaissant le poids moléculaire de l'ADN, de déterminer le nombre de nucléotides qu'il contient.
La longueur moyenne d'un gène est d'environ 1000 paires de bases, soit 340 nm d'une double hélice d'ADN allongée.
Un nucléotide dans une molécule d'ADN occupe 0,34 nm, ce qui vous permet de déterminer la longueur d'un fragment d'ADN particulier, connaissant le nombre de nucléotides.
La propriété la plus importante des acides nucléiques est la complémentarité des nucléotides : A - TiG-C. Dans la molécule d'ARNi, à la place du nucléotide thymidyle, il existe un nucléotide uridyle, complémentaire de l'adényle (A-U). "
Sur cette base et connaissant l'alternance des nucléotides dans un brin d'ADN, il est possible de construire le brin manquant.
Tache 1
L'analyse chimique a montré que 16% nombre total des nucléotides de cet ARNm est l'adénine, 29% - la guanine, 42% - la cytosine.
Déterminer la composition en pourcentage des bases azotées de l'ADN, dont cet ARNm est un « moulage ».
Solution du problème n°1
1). Nous définissons pourcentage nucléotides d'uridyle dans l'i-ARN :
100% - (16% + 29% + 42%) = 13%.
2). Nous déterminons la composition en pourcentage de celle des chaînes d'ADN, dont le "cast" est l'ARNm donné :
A = 13 % : 2 = 6,5 % ;
T = 16 % : 2 = 8 % ;
Information génétique dans une cellule. Gènes, code génétique et ses propriétés. Nature matricielle des réactions de biosynthèse. Biosynthèse des protéines et des acides nucléiques
Information génétique dans une cellule
La reproduction de son espèce est l'une des propriétés fondamentales du vivant. En raison de ce phénomène, il existe une similitude non seulement entre les organismes, mais également entre les cellules individuelles, ainsi qu'entre leurs organites (mitochondries et plastes). La base matérielle de cette similitude est la transmission d'informations génétiques cryptées dans la séquence nucléotidique de l'ADN, qui s'effectue en raison des processus de réplication de l'ADN (auto-doublement). Toutes les caractéristiques et propriétés des cellules et des organismes sont réalisées grâce aux protéines, dont la structure est principalement déterminée par la séquence des nucléotides de l'ADN. Par conséquent, c'est la biosynthèse des acides nucléiques et des protéines qui revêt une importance primordiale dans les processus métaboliques. Unité structurelle informations héréditaires est le gène.
Gènes, code génétique et ses propriétés
L'information héréditaire dans une cellule n'est pas monolithique, elle est divisée en "mots" séparés - les gènes.
Gène est l'unité de base de l'information génétique.
Les travaux sur le programme "Human Genome", qui ont été menés simultanément dans plusieurs pays et achevés au début de ce siècle, nous ont permis de comprendre qu'une personne n'a qu'environ 25 à 30 000 gènes, mais les informations de la plupart des notre ADN n'est jamais lu, car il contient un grand nombre de sections sans signification, de répétitions et de gènes codant des caractéristiques qui ont perdu leur signification pour l'homme (queue, poils, etc.). De plus, un certain nombre de gènes responsables du développement de maladies héréditaires, ainsi que des gènes cibles de médicaments, ont été déchiffrés. Cependant utilisation pratique les résultats obtenus lors de la mise en œuvre de ce programme sont reportés jusqu'à ce que les génomes de plus de personnes soient déchiffrés et qu'il devienne clair en quoi ils diffèrent.
Les gènes codant pour la structure primaire d'une protéine, ARN ribosomique ou de transfert sont appelés de construction, et les gènes qui fournissent l'activation ou la suppression des informations de lecture des gènes structuraux - réglementaire. Cependant, même les gènes de structure contiennent des régions régulatrices.
L'information héréditaire des organismes est cryptée dans l'ADN sous la forme de certaines combinaisons de nucléotides et de leur séquence - code génétique. Ses propriétés sont : triplet, spécificité, universalité, redondance et non chevauchement. De plus, il n'y a pas de signes de ponctuation dans le code génétique.
Chaque acide aminé est codé dans l'ADN par trois nucléotides - triolet par exemple, la méthionine est codée par le triplet TAC, c'est-à-dire le code triplet. En revanche, chaque triplet ne code qu'un seul acide aminé, c'est sa spécificité ou non ambiguïté. Le code génétique est universel pour tous les organismes vivants, c'est-à-dire que les informations héréditaires sur les protéines humaines peuvent être lues par les bactéries et vice versa. Cela témoigne de l'unité de l'origine du monde organique. Cependant, seuls 20 acides aminés correspondent à 64 combinaisons de trois nucléotides, à la suite de quoi 2 à 6 triplets peuvent coder un acide aminé, c'est-à-dire que le code génétique est redondant ou dégénéré. Trois triplets n'ont pas d'acides aminés correspondants, ils sont appelés codons d'arrêt, car ils marquent la fin de la synthèse de la chaîne polypeptidique.
La séquence de bases dans les triplets d'ADN et les acides aminés qu'ils codent
*Codon stop, indiquant la fin de la synthèse de la chaîne polypeptidique.
Abréviations des noms d'acides aminés :
Ala - alanine
Arg - arginine
Asn - asparagine
Asp - acide aspartique
Val-valine
Son - histidine
Gly - glycine
Gln - glutamine
Glu - acide glutamique
Ile - Isoleucine
Leu - leucine
Liz - lysine
Meth - méthionine
Pro - proline
Ser - sérine
Tyr - tyrosine
Tre - thréonine
Trois - tryptophane
Fen - phénylalanine
cis - cystéine
Si vous commencez à lire l'information génétique non pas à partir du premier nucléotide du triplet, mais à partir du second, non seulement le cadre de lecture se déplacera - la protéine synthétisée de cette manière sera complètement différente non seulement dans la séquence nucléotidique, mais aussi dans la structure et propriétés. Il n'y a pas de signes de ponctuation entre les triplés, il n'y a donc pas d'obstacle au changement de cadre de lecture, ce qui ouvre la voie à l'apparition et au maintien de mutations.
Nature matricielle des réactions de biosynthèse
Les cellules bactériennes sont capables de se dupliquer toutes les 20 à 30 minutes, tandis que les cellules eucaryotes peuvent se dupliquer tous les jours et même plus souvent, ce qui nécessite une vitesse et une précision élevées de la réplication de l'ADN. De plus, chaque cellule contient des centaines et des milliers de copies de nombreuses protéines, en particulier des enzymes. Par conséquent, pour leur reproduction, la méthode "morceau" de leur production est inacceptable. Une méthode plus progressive est l'estampage, qui vous permet d'obtenir de nombreuses copies exactes du produit et également de réduire son coût. Pour l'estampage, une matrice est nécessaire, avec laquelle une impression est faite.
Dans les cellules, le principe de la synthèse matricielle est que de nouvelles molécules de protéines et d'acides nucléiques sont synthétisées selon le programme prévu dans la structure des molécules préexistantes des mêmes acides nucléiques (ADN ou ARN).
Biosynthèse des protéines et des acides nucléiques
Réplication de l'ADN. L'ADN est un biopolymère double brin dont les monomères sont des nucléotides. Si la biosynthèse de l'ADN se déroulait selon le principe de la photocopie, de nombreuses distorsions et erreurs dans les informations héréditaires surviendraient inévitablement, ce qui conduirait finalement à la mort de nouveaux organismes. Par conséquent, le processus de duplication de l'ADN est différent, de manière semi-conservatrice: la molécule d'ADN se déroule, et sur chacune des chaînes une nouvelle chaîne est synthétisée selon le principe de complémentarité. Le processus d'auto-reproduction de la molécule d'ADN, qui assure la copie exacte de l'information héréditaire et sa transmission de génération en génération, est appelé réplication(de lat. réplication- répétition). À la suite de la réplication, deux copies absolument exactes de la molécule d'ADN parent sont formées, chacune portant une copie du parent.
Le processus de réplication est en fait extrêmement complexe, puisqu'il implique toute la ligne protéines. Certains d'entre eux déroulent la double hélice de l'ADN, d'autres cassent les liaisons hydrogène entre les nucléotides de chaînes complémentaires, d'autres (par exemple, l'enzyme ADN polymérase) sélectionnent de nouveaux nucléotides selon le principe de complémentarité, etc. Les deux molécules d'ADN formées comme à la suite de la réplication divergent en deux lors de la division, les cellules filles nouvellement formées.
Les erreurs dans le processus de réplication sont extrêmement rares, mais si elles se produisent, elles sont très rapidement éliminées à la fois par les ADN polymérases et les enzymes de réparation spéciales, car toute erreur dans la séquence nucléotidique peut entraîner une modification irréversible de la structure et des fonctions de la protéine. et, finalement, nuire à la viabilité d'une nouvelle cellule ou même d'un individu.
biosynthèse des protéines. Comme l'a dit au sens figuré l'éminent philosophe du XIXe siècle F. Engels : "La vie est une forme d'existence de corps protéiques". La structure et les propriétés des molécules de protéines sont déterminées par leur structure primaire, c'est-à-dire la séquence d'acides aminés codés dans l'ADN. Non seulement l'existence du polypeptide lui-même, mais aussi le fonctionnement de la cellule dans son ensemble dépendent de l'exactitude de la reproduction de cette information ; par conséquent, le processus de synthèse des protéines est d'une grande importance. Il semble que ce soit le processus de synthèse le plus complexe dans la cellule, puisque jusqu'à trois cents enzymes différentes et autres macromolécules sont impliquées ici. De plus, il s'écoule à grande vitesse, ce qui nécessite une précision encore plus grande.
Il existe deux étapes principales dans la biosynthèse des protéines : la transcription et la traduction.
Transcription(de lat. transcription- réécriture) est la biosynthèse de molécules d'ARNm sur une matrice d'ADN.
Étant donné que la molécule d'ADN contient deux chaînes antiparallèles, la lecture des informations des deux chaînes conduirait à la formation d'ARNm complètement différents, donc leur biosynthèse n'est possible que sur l'une des chaînes, qui est appelée codante, ou codogène, contrairement à la seconde, non codante ou non codogène. Le processus de réécriture est assuré par une enzyme spéciale, l'ARN polymérase, qui sélectionne les nucléotides d'ARN selon le principe de complémentarité. Ce processus peut avoir lieu à la fois dans le noyau et dans les organites qui ont leur propre ADN - les mitochondries et les plastes.
Les molécules d'ARNm synthétisées lors de la transcription subissent un processus complexe de préparation à la traduction (les ARNm des mitochondries et des plastides peuvent rester à l'intérieur des organites, où se déroule la deuxième étape de la biosynthèse des protéines). Dans le processus de maturation de l'ARNm, les trois premiers nucléotides (AUG) et une queue d'adénylnucléotides y sont attachés, dont la longueur détermine le nombre de copies de protéines pouvant être synthétisées sur une molécule donnée. Ce n'est qu'alors que les ARNm matures quittent le noyau par les pores nucléaires.
En parallèle, le processus d'activation des acides aminés se produit dans le cytoplasme, au cours duquel l'acide aminé est attaché à l'ARNt libre correspondant. Ce processus est catalysé par une enzyme spéciale, il consomme de l'ATP.
Diffuser(de lat. diffuser- transfert) est la biosynthèse d'une chaîne polypeptidique sur une matrice d'ARNm, dans laquelle l'information génétique est traduite en une séquence d'acides aminés d'une chaîne polypeptidique.
La deuxième étape de la synthèse des protéines se produit le plus souvent dans le cytoplasme, par exemple sur le réticulum endoplasmique rugueux. Son apparition nécessite la présence de ribosomes, l'activation des ARNt, au cours de laquelle ils fixent les acides aminés correspondants, la présence d'ions Mg2+, ainsi que des conditions environnementales optimales (température, pH, pression, etc.).
Pour commencer à diffuser initiation) une petite sous-unité du ribosome est attachée à la molécule d'ARNm prête pour la synthèse, puis, selon le principe de complémentarité, l'ARNt portant l'acide aminé méthionine est sélectionné au premier codon (AUG). Ce n'est qu'alors que la grande sous-unité du ribosome se joint. Dans le ribosome assemblé, il y a deux codons d'ARNm, dont le premier est déjà occupé. Un deuxième ARNt, portant également un acide aminé, est attaché au codon qui lui est adjacent, après quoi une liaison peptidique est formée entre les résidus d'acides aminés à l'aide d'enzymes. Le ribosome déplace un codon de l'ARNm ; le premier des ARNt, libéré de l'acide aminé, retourne dans le cytoplasme pour l'acide aminé suivant, et un fragment de la future chaîne polypeptidique, pour ainsi dire, est suspendu à l'ARNt restant. L'ARNt suivant rejoint le nouveau codon, qui se trouve dans le ribosome, le processus se répète et étape par étape la chaîne polypeptidique s'allonge, c'est-à-dire qu'elle élongation.
Fin de la synthèse des protéines Résiliation) se produit dès qu'une séquence nucléotidique spécifique est rencontrée dans une molécule d'ARNm qui ne code pas pour un acide aminé (codon stop). Après cela, le ribosome, l'ARNm et la chaîne polypeptidique sont séparés et la protéine nouvellement synthétisée acquiert la structure appropriée et est transportée vers la partie de la cellule où elle remplira ses fonctions.
La traduction est un processus très énergivore, puisque l'énergie d'une molécule d'ATP est dépensée pour attacher un acide aminé à l'ARNt, et plusieurs autres sont utilisées pour déplacer le ribosome le long de la molécule d'ARNm.
Pour accélérer la synthèse de certaines molécules protéiques, plusieurs ribosomes peuvent être attachés séquentiellement à la molécule d'ARNm, qui forment une structure unique - polysome.
Une cellule est l'unité génétique d'un être vivant. Les chromosomes, leur structure (forme et taille) et leurs fonctions. Le nombre de chromosomes et la constance de leur espèce. Cellules somatiques et sexuelles. Cycle de vie cellulaire : interphase et mitose. La mitose est la division des cellules somatiques. Méiose. Phases de la mitose et de la méiose. Le développement des cellules germinales chez les plantes et les animaux. La division cellulaire est la base de la croissance, du développement et de la reproduction des organismes. Le rôle de la méiose et de la mitose
La cellule est l'unité génétique de la vie
Malgré le fait que les acides nucléiques sont porteurs d'informations génétiques, la mise en œuvre de ces informations est impossible en dehors de la cellule, ce qui est facilement prouvé par l'exemple des virus. Ces organismes, ne contenant souvent que de l'ADN ou de l'ARN, ne peuvent se reproduire par eux-mêmes, ils doivent pour cela utiliser l'appareil héréditaire de la cellule. Ils ne peuvent même pas pénétrer dans la cellule sans l'aide de la cellule elle-même, sauf en utilisant les mécanismes de transport membranaire ou en raison de dommages cellulaires. La plupart des virus sont instables, ils meurent après quelques heures d'utilisation en plein air. La cellule est donc l'unité génétique du vivant, ayant ensemble minimal composants pour la conservation, la modification et la mise en œuvre de l'information héréditaire, ainsi que sa transmission aux descendants.
La plupart des informations génétiques d'une cellule eucaryote sont situées dans le noyau. Une caractéristique de son organisation est que, contrairement à l'ADN d'une cellule procaryote, les molécules d'ADN eucaryote ne sont pas fermées et forment des complexes complexes avec des protéines - les chromosomes.
Les chromosomes, leur structure (forme et taille) et leurs fonctions
Chromosome(du grec. chrome- couleur, couleur et poisson-chat- corps) est la structure du noyau cellulaire, qui contient des gènes et porte certaines informations héréditaires sur les signes et les propriétés de l'organisme.
Parfois, les molécules d'ADN en anneau des procaryotes sont également appelées chromosomes. Les chromosomes sont capables de s'auto-dupliquer, ils ont une individualité structurelle et fonctionnelle et la conservent sur plusieurs générations. Chaque cellule porte toutes les informations héréditaires du corps, mais seule une petite partie fonctionne.
La base du chromosome est une molécule d'ADN double brin remplie de protéines. Chez les eucaryotes, les protéines histones et non histones interagissent avec l'ADN, tandis que chez les procaryotes, les protéines histones sont absentes.
Les chromosomes sont mieux observés au microscope optique pendant la division cellulaire, lorsque, à la suite du compactage, ils prennent la forme de corps en forme de bâtonnets séparés par une constriction primaire - centromère - sur les épaules. Le chromosome peut aussi avoir constriction secondaire, qui dans certains cas sépare le soi-disant Satellite. Les extrémités des chromosomes sont appelées télomères. Les télomères empêchent les extrémités des chromosomes de se coller et assurent leur attachement à la membrane nucléaire dans une cellule qui ne se divise pas. Au début de la division, les chromosomes sont doublés et se composent de deux chromosomes filles - chromatides attaché au centromère.
Selon la forme, on distingue les chromosomes à bras égaux, à bras inégaux et en forme de bâtonnet. La taille des chromosomes varie considérablement, mais le chromosome moyen a une taille de 5 $ × $ 1,4 µm.
Dans certains cas, les chromosomes, à la suite de nombreuses duplications d'ADN, contiennent des centaines et des milliers de chromatides : ces chromosomes géants sont appelés polyéthylène. On les trouve dans les glandes salivaires des larves de drosophile, ainsi que dans les glandes digestives des vers ronds.
Le nombre de chromosomes et la constance de leur espèce. Cellules somatiques et germinales
Selon théorie cellulaire une cellule est une unité de structure, de vie et de développement d'un organisme. Ainsi, des fonctions aussi importantes des êtres vivants que la croissance, la reproduction et le développement de l'organisme sont assurées sur niveau cellulaire. Les cellules d'organismes multicellulaires peuvent être divisées en somatiques et sexuelles.
cellules somatiques sont toutes les cellules du corps formées à la suite de la division mitotique.
L'étude des chromosomes a permis d'établir que les cellules somatiques de l'organisme de chaque espèce biologique sont caractérisées par un nombre constant de chromosomes. Par exemple, une personne en a 46. L'ensemble des chromosomes des cellules somatiques s'appelle diploïde(2n), ou double.
cellules sexuelles, ou gamètes, sont des cellules spécialisées qui servent à la reproduction sexuée.
Les gamètes contiennent toujours moitié moins de chromosomes que dans les cellules somatiques (chez l'homme - 23), de sorte que l'ensemble des chromosomes des cellules germinales s'appelle haploïde(n), ou célibataire. Sa formation est associée à la division cellulaire méiotique.
La quantité d'ADN des cellules somatiques est notée 2c et celle des cellules germinales - 1c. La formule génétique des cellules somatiques s'écrit 2n2c et sexe - 1n1c.
Dans les noyaux de certaines cellules somatiques, le nombre de chromosomes peut différer de leur nombre dans les cellules somatiques. Si cette différence est supérieure d'un, deux, trois, etc. ensembles haploïdes, alors ces cellules sont appelées polyploïde(respectivement tri-, tétra-, pentaploïde). Dans de telles cellules, les processus métaboliques sont généralement très intensifs.
Le nombre de chromosomes en soi n'est pas un trait spécifique à l'espèce, puisque différents organismes peuvent avoir un nombre égal de chromosomes, tandis que ceux apparentés peuvent avoir des nombres différents. Par exemple, le plasmodium du paludisme et le ver rond du cheval ont deux chromosomes, tandis que les humains et les chimpanzés en ont respectivement 46 et 48.
Les chromosomes humains sont divisés en deux groupes : les autosomes et les chromosomes sexuels (hétérochromosomes). Autosome il y a 22 paires dans les cellules somatiques humaines, elles sont les mêmes pour les hommes et les femmes, et chromosomes sexuels une seule paire, mais c'est elle qui détermine le sexe de l'individu. Il existe deux types de chromosomes sexuels - X et Y. Les cellules du corps d'une femme portent deux chromosomes X et les hommes - X et Y.
Caryotype- il s'agit d'un ensemble de signes de l'ensemble chromosomique d'un organisme (nombre de chromosomes, leur forme et leur taille).
L'enregistrement conditionnel du caryotype comprend le nombre total de chromosomes, les chromosomes sexuels et les déviations possibles dans l'ensemble des chromosomes. Par exemple, le caryotype d'un homme normal s'écrit 46,XY, tandis que le caryotype d'une femme normale est 46,XX.
Cycle de vie cellulaire : interphase et mitose
Les cellules ne se reproduisent pas à chaque fois, elles ne se forment qu'à la suite de la division des cellules mères. Après séparation, les cellules filles mettent un certain temps à former des organites et à acquérir la structure appropriée qui assurerait l'exécution d'une certaine fonction. Cette période est appelée maturité.
La période de temps entre l'apparition d'une cellule à la suite d'une division et sa division ou sa mort est appelée cycle de vie cellulaire.
Dans les cellules eucaryotes, le cycle de vie est divisé en deux étapes principales : l'interphase et la mitose.
Interphase- c'est la période de temps du cycle de vie pendant laquelle la cellule ne se divise pas et fonctionne normalement. L'interphase est divisée en trois périodes : G 1 -, S- et G 2 -périodes.
période G 1(présynthétique, postmitotique) est une période de croissance et de développement cellulaire, au cours de laquelle il y a une synthèse active d'ARN, de protéines et d'autres substances nécessaires au maintien de la vie complète de la cellule nouvellement formée. À la fin de cette période, la cellule peut commencer à se préparer à la duplication de l'ADN.
DANS Période S(synthétique) le processus de réplication de l'ADN a lieu. La seule partie du chromosome qui ne subit pas de réplication est le centromère, par conséquent, les molécules d'ADN résultantes ne divergent pas complètement, mais y restent attachées, et au début de la division, le chromosome a une apparence en forme de X. La formule génétique de la cellule après duplication de l'ADN est 2n4c. Également dans la période S, le doublement des centrioles du centre cellulaire se produit.
G 2 -période(postsynthétique, prémitotique) se caractérise par une synthèse intensive d'ARN, de protéines et d'ATP nécessaires au processus de division cellulaire, ainsi qu'à la séparation des centrioles, des mitochondries et des plastes. Jusqu'à la fin de l'interphase, la chromatine et le nucléole restent clairement distinguables, l'intégrité de la membrane nucléaire n'est pas perturbée et les organites ne changent pas.
Certaines des cellules du corps sont capables d'exercer leurs fonctions tout au long de la vie du corps (neurones de notre cerveau, cellules musculaires du cœur), tandis que d'autres existent pendant une courte période, après quoi elles meurent (cellules de l'épithélium intestinal , cellules de l'épiderme de la peau). Par conséquent, les processus de division cellulaire et la formation de nouvelles cellules doivent se produire constamment dans le corps, qui remplaceraient les cellules mortes. Les cellules capables de se diviser sont appelées tige. Dans le corps humain, on les trouve dans la moelle osseuse rouge, dans les couches profondes de l'épiderme de la peau et à d'autres endroits. En utilisant ces cellules, vous pouvez développer un nouvel organe, obtenir un rajeunissement et également cloner le corps. Les perspectives d'utilisation des cellules souches sont assez claires, mais les aspects moraux et éthiques de ce problème font encore l'objet de discussions, car dans la plupart des cas, des cellules souches embryonnaires obtenues à partir d'embryons humains tués lors d'un avortement sont utilisées.
La durée de l'interphase dans les cellules végétales et animales est en moyenne de 10 à 20 heures, tandis que la mitose prend environ 1 à 2 heures.
Au cours des divisions successives des organismes multicellulaires, les cellules filles se diversifient de plus en plus, car elles lisent les informations de tout. plus gènes.
Certaines cellules cessent de se diviser avec le temps et meurent, ce qui peut être dû à l'achèvement de certaines fonctions, comme dans le cas des cellules épidermiques de la peau et des cellules sanguines, ou à des dommages causés à ces cellules par des facteurs environnement, en particulier pathogènes. La mort cellulaire génétiquement programmée est appelée apoptose, tandis que la mort accidentelle - nécrose.
La mitose est la division des cellules somatiques. Phases de la mitose
Mitose- une méthode de division indirecte des cellules somatiques.
Au cours de la mitose, la cellule passe par une série de phases successives, à la suite desquelles chaque cellule fille reçoit le même ensemble de chromosomes que dans la cellule mère.
La mitose est divisée en quatre phases principales : la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase. Prophase- la phase la plus longue de la mitose, au cours de laquelle se produit une condensation de la chromatine, à la suite de laquelle des chromosomes en forme de X, constitués de deux chromatides (chromosomes filles), deviennent visibles. Dans ce cas, le nucléole disparaît, les centrioles divergent vers les pôles de la cellule et le fuseau achromatinien (fuseau) des microtubules commence à se former. A la fin de la prophase, la membrane nucléaire se décompose en vésicules séparées.
DANS métaphase les chromosomes s'alignent le long de l'équateur de la cellule avec leurs centromères, auxquels sont attachés les microtubules d'un fuseau de division entièrement formé. A ce stade de division, les chromosomes sont les plus denses et ont une forme caractéristique, ce qui permet d'étudier le caryotype.
DANS anaphase une réplication rapide de l'ADN se produit dans les centromères, à la suite de quoi les chromosomes se séparent et les chromatides divergent vers les pôles de la cellule, étirés par des microtubules. La distribution des chromatides doit être absolument égale, car c'est ce processus qui maintient la constance du nombre de chromosomes dans les cellules du corps.
Sur la scène télophase les chromosomes filles se rassemblent aux pôles, déspiralisent, autour d'eux des enveloppes nucléaires se forment à partir des vésicules et des nucléoles apparaissent dans les noyaux nouvellement formés.
Après la division du noyau, la division du cytoplasme se produit - cytocinèse, au cours de laquelle il y a une distribution plus ou moins uniforme de tous les organites de la cellule mère.
Ainsi, à la suite de la mitose, deux cellules filles sont formées à partir d'une cellule mère, chacune étant une copie génétique de la cellule mère (2n2c).
Dans les cellules malades, endommagées et vieillissantes et les tissus spécialisés du corps, un processus de division légèrement différent peut se produire - l'amitose. Amitose appelée division directe des cellules eucaryotes, dans laquelle la formation de cellules génétiquement équivalentes ne se produit pas, car les composants cellulaires sont répartis de manière inégale. Il se produit chez les plantes dans l'endosperme et chez les animaux dans le foie, le cartilage et la cornée de l'œil.
Méiose. Phases de la méiose
Méiose- il s'agit d'une méthode de division indirecte des cellules germinales primaires (2n2c), à la suite de laquelle cellules haploïdes(1n1s), le plus souvent sexuel.
Contrairement à la mitose, la méiose consiste en deux divisions cellulaires successives, chacune précédée d'une interphase. La première division de la méiose (méiose I) est appelée réduction, car dans ce cas, le nombre de chromosomes est divisé par deux et la deuxième division (méiose II) - équationnel, puisque dans son processus le nombre de chromosomes est conservé.
Interphase I se déroule de la même manière que l'interphase de la mitose. Méiose I se divise en quatre phases : prophase I, métaphase I, anaphase I et télophase I. prophase I deux processus majeurs se produisent - la conjugaison et le croisement. Conjugaison- c'est le processus de fusion de chromosomes homologues (appariés) sur toute la longueur. Les paires de chromosomes formées lors de la conjugaison sont conservées jusqu'à la fin de la métaphase I.
Traverser- échange mutuel de régions homologues de chromosomes homologues. À la suite du croisement, les chromosomes reçus par l'organisme des deux parents acquièrent de nouvelles combinaisons de gènes, ce qui conduit à l'apparition d'une progéniture génétiquement diversifiée. A la fin de la prophase I, comme dans la prophase de la mitose, le nucléole disparaît, les centrioles divergent vers les pôles de la cellule, et l'enveloppe nucléaire se désagrège.
DANS métaphase I les paires de chromosomes s'alignent le long de l'équateur de la cellule, les microtubules du fuseau sont attachés à leurs centromères.
DANS anaphase I des chromosomes homologues entiers constitués de deux chromatides divergent vers les pôles.
DANS télophase I autour des grappes de chromosomes aux pôles de la cellule, des membranes nucléaires se forment, des nucléoles se forment.
Cytocinèse I assure la division des cytoplasmes des cellules filles.
Les cellules filles formées à la suite de la méiose I (1n2c) sont génétiquement hétérogènes, puisque leurs chromosomes, dispersés au hasard aux pôles de la cellule, contiennent des gènes inégaux.
Caractéristiques comparées de la mitose et de la méiose
| signe | Mitose | Méiose | |
| Quelles cellules commencent à se diviser ? | Somatique (2n) | Cellules germinales primaires (2n) | |
| Nombre de divisions | 1 | 2 | |
| Combien et quel type de cellules se forment au cours du processus de division ? | 2 somatiques (2n) | 4 sexuelle (n) | |
| Interphase | Préparation cellulaire pour la division, duplication d'ADN | Très court, la duplication de l'ADN ne se produit pas | |
| Étapes | Méiose I | Méiose II | |
| Prophase | Condensation chromosomique, disparition du nucléole, désintégration de l'enveloppe nucléaire, conjugaison et croisement peuvent se produire | Condensation des chromosomes, disparition du nucléole, désintégration de l'enveloppe nucléaire | |
| métaphase | Les paires de chromosomes sont situées le long de l'équateur, un fuseau de division est formé | Les chromosomes s'alignent le long de l'équateur, le fuseau de division se forme | |
| Anaphase | Les chromosomes homologues de deux chromatides divergent vers les pôles | Les chromatides divergent vers les pôles | |
| Télophase | Les chromosomes déspiralisent, de nouvelles enveloppes nucléaires et des nucléoles se forment | Les chromosomes déspiralisent, de nouvelles enveloppes nucléaires et des nucléoles se forment | |
Interphase II très court, car le doublement de l'ADN ne s'y produit pas, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de période S.
Méiose IIégalement divisée en quatre phases : prophase II, métaphase II, anaphase II et télophase II. DANS prophase II les mêmes processus se produisent que dans la prophase I, à l'exception de la conjugaison et du croisement.
DANS métaphase II Les chromosomes sont situés le long de l'équateur de la cellule.
DANS anaphase II Les chromosomes se divisent au centromère et les chromatides s'étendent vers les pôles.
DANS télophase II les membranes nucléaires et les nucléoles se forment autour des amas de chromosomes filles.
Après cytocinèse II la formule génétique des quatre cellules filles est 1n1c, mais elles ont toutes un ensemble différent de gènes, qui est le résultat d'un croisement et d'une combinaison aléatoire de chromosomes maternels et paternels dans les cellules filles.
Le développement des cellules germinales chez les plantes et les animaux
Gamétogenèse(du grec. gamète- épouse, gamètes- mari et genèse- origine, occurrence) est le processus de formation des cellules germinales matures.
Étant donné que la reproduction sexuée nécessite le plus souvent deux individus - une femme et un homme, produisant des cellules sexuelles différentes - des ovules et du sperme, les processus de formation de ces gamètes devraient être différents.
La nature du processus dépend également en grande partie du fait qu'il se produit dans une cellule végétale ou animale, puisque chez les plantes, seule la mitose se produit lors de la formation des gamètes, tandis que chez les animaux, la mitose et la méiose se produisent.
Le développement des cellules germinales chez les plantes.À angiospermes la formation de cellules germinales mâles et femelles se produit dans différentes parties de la fleur - étamines et pistils, respectivement.
Avant la formation des cellules germinales mâles - microgamétogenèse(du grec. micros- petit) - passe microsporogenèse, c'est-à-dire la formation de microspores dans les anthères des étamines. Ce processus est associé à la division méiotique de la cellule mère, qui se traduit par quatre microspores haploïdes. La microgamétogenèse est associée à la division mitotique des microspores, donnant un gamétophyte mâle de deux cellules - grande végétatif(siphonogène) et peu profond génératif. Après division, le gamétophyte mâle est recouvert de coquilles denses et forme un grain de pollen. Dans certains cas, même au cours du processus de maturation du pollen, et parfois seulement après transfert au stigmate du pistil, la cellule générative se divise de manière mitotique avec la formation de deux cellules germinales mâles immobiles - sperme. Après la pollinisation, un tube pollinique est formé à partir de la cellule végétative, à travers lequel les spermatozoïdes pénètrent dans l'ovaire du pistil pour la fécondation.
Le développement des cellules germinales femelles chez les plantes est appelé mégagamétogénèse(du grec. mégas- grand). Il se produit dans l'ovaire du pistil, qui est précédé par mégasporogenèse, à la suite de quoi quatre mégaspores sont formées à partir de la cellule mère de la mégaspore située dans le nucelle par division méiotique. L'une des mégaspores se divise mitotiquement trois fois, donnant le gamétophyte femelle, un sac embryonnaire à huit noyaux. Avec l'isolement ultérieur des cytoplasmes des cellules filles, l'une des cellules résultantes devient un œuf, sur les côtés duquel se trouvent les soi-disant synergides, trois antipodes se forment à l'extrémité opposée du sac embryonnaire et au centre , à la suite de la fusion de deux noyaux haploïdes, une cellule centrale diploïde est formée.
Le développement des cellules germinales chez les animaux. Chez les animaux, on distingue deux processus de formation des cellules germinales - la spermatogenèse et l'oogenèse.
spermatogenèse(du grec. sperme, spermatozoïdes- graines et genèse- origine, occurrence) est le processus de formation de cellules germinales mâles matures - spermatozoïdes. Chez l'homme, il se produit dans les testicules, ou testicules, et se divise en quatre périodes : reproduction, croissance, maturation et formation.
DANS saison des amours les cellules germinales primordiales se divisent de manière mitotique, entraînant la formation de diploïdes spermatogonies. DANS période de croissance les spermatogonies accumulent des nutriments dans le cytoplasme, grossissent et se transforment en spermatocytes primaires, ou spermatocytes du 1er ordre. Ce n'est qu'après cela qu'ils entrent en méiose ( période de maturation), qui se traduit d'abord par deux spermatocyte secondaire, ou spermatocyte du 2ème ordre, puis - quatre cellules haploïdes avec une assez grande quantité de cytoplasme - spermatides. DANS période de formation ils perdent presque tout le cytoplasme et forment un flagelle, se transformant en spermatozoïdes.
spermatozoïdes, ou bonbons gélifiés, - très petites cellules sexuelles mâles mobiles avec une tête, un cou et une queue.
DANS diriger, à l'exception du noyau, est acrosome- un complexe de Golgi modifié, qui assure la dissolution des membranes de l'œuf lors de la fécondation. DANS cou il y a des centrioles du centre de la cellule, et la base queue de cheval forment des microtubules qui soutiennent directement le mouvement du spermatozoïde. Il contient également des mitochondries, qui fournissent aux spermatozoïdes l'énergie ATP nécessaire au mouvement.
Ovogenèse(du grec. ONU- un oeuf et genèse- origine, occurrence) est le processus de formation de cellules germinales femelles matures - œufs. Chez l'homme, il se produit dans les ovaires et se compose de trois périodes : la reproduction, la croissance et la maturation. Des périodes de reproduction et de croissance, similaires à celles de la spermatogenèse, se produisent même pendant le développement intra-utérin. Dans le même temps, des cellules diploïdes se forment à partir des cellules germinales primaires à la suite de la mitose. ovogonie, qui se transforment alors en primaires diploïdes ovocytes, ou ovocytes du 1er ordre. La méiose et la cytokinèse subséquente survenant dans période de maturation, se caractérisent par une division inégale du cytoplasme de la cellule mère, de sorte qu'en conséquence, on en obtient d'abord ovocyte secondaire, ou ovocyte 2ème ordre, Et premier corps polaire, puis de l'ovocyte secondaire - l'œuf, qui retient la totalité de l'apport en nutriments, et le deuxième corps polaire, tandis que le premier corps polaire est divisé en deux. Les corps polaires enlèvent le matériel génétique en excès.
Chez l'homme, les œufs sont produits avec un intervalle de 28 à 29 jours. Le cycle associé à la maturation et à la libération des ovules s'appelle le cycle menstruel.
Œuf- une grande cellule germinale femelle, qui porte non seulement un ensemble haploïde de chromosomes, mais également un apport important de nutriments pour le développement ultérieur de l'embryon.
L'œuf chez les mammifères est recouvert de quatre coquilles, ce qui réduit les risques de dommages. divers facteurs. Le diamètre de l'œuf chez l'homme atteint 150 à 200 microns, tandis que chez l'autruche, il peut atteindre plusieurs centimètres.
La division cellulaire est la base de la croissance, du développement et de la reproduction des organismes. Le rôle de la mitose et de la méiose
Si, dans les organismes unicellulaires, la division cellulaire entraîne une augmentation du nombre d'individus, c'est-à-dire la reproduction, alors dans les organismes multicellulaires, ce processus peut avoir signification différente. Ainsi, la division cellulaire de l'embryon, à partir du zygote, est la base biologique des processus interconnectés de croissance et de développement. Des changements similaires sont observés chez l'homme adolescence lorsque le nombre de cellules augmente non seulement, mais qu'un changement qualitatif se produit également dans le corps. La reproduction d'organismes multicellulaires est également basée sur la division cellulaire, par exemple, lors de la reproduction asexuée, grâce à ce processus, un corps entier est restauré à partir d'une partie du corps, et lors de la reproduction sexuée, des cellules germinales se forment pendant la gamétogenèse, donnant ensuite un nouvel organisme. Il convient de noter que les principales méthodes de division cellulaire eucaryote - la mitose et la méiose - ont des significations différentes dans les cycles de vie des organismes.
À la suite de la mitose, il y a une distribution uniforme du matériel héréditaire entre les cellules filles - copies exactes maternel. Sans mitose, l'existence et la croissance d'organismes multicellulaires se développant à partir d'une seule cellule - un zygote, seraient impossibles, car toutes les cellules de ces organismes doivent contenir la même information génétique.
Au cours du processus de division, les cellules filles deviennent de plus en plus diversifiées dans leur structure et leurs fonctions, ce qui est associé à l'activation de nouveaux groupes de gènes en raison de l'interaction intercellulaire. Ainsi, la mitose est nécessaire au développement d'un organisme.
Cette méthode de division cellulaire est nécessaire aux processus de reproduction asexuée et de régénération (récupération) des tissus endommagés, ainsi que des organes.
La méiose, à son tour, assure la constance du caryotype pendant la reproduction sexuée, car elle réduit de moitié l'ensemble des chromosomes avant la reproduction sexuée, qui est ensuite restauré à la suite de la fécondation. De plus, la méiose entraîne l'apparition de nouvelles combinaisons de gènes parentaux dues au croisement et à la combinaison aléatoire de chromosomes dans les cellules filles. Grâce à cela, la progéniture est génétiquement diversifiée, ce qui fournit du matériel pour la sélection naturelle et constitue la base matérielle de l'évolution. Une modification du nombre, de la forme et de la taille des chromosomes, d'une part, peut entraîner l'apparition de diverses déviations dans le développement de l'organisme et même sa mort, et d'autre part, elle peut entraîner l'apparition d'individus plus adapté à l'environnement.
Ainsi, la cellule est une unité de croissance, de développement et de reproduction des organismes.
anticodon, biosynthèse, gène, information génétique, code génétique, codon, synthèse matricielle, polysome, transcription, traduction.
Gènes, code génétique et ses propriétés. Plus de 6 milliards de personnes vivent sur Terre. À l'exception de 25 à 30 millions de paires de jumeaux identiques, génétiquement, toutes les personnes sont différentes. Cela signifie que chacun d'eux est unique, possède des caractéristiques héréditaires uniques, des traits de caractère, des capacités, un tempérament et de nombreuses autres qualités. Qu'est-ce qui détermine de telles différences entre les gens? Bien sûr, les différences dans leurs génotypes, c'est-à-dire ensemble de gènes dans un organisme. Chaque personne est unique, tout comme le génotype d'un animal ou d'une plante est unique. Mais les traits génétiques cette personne sont incorporés dans des protéines synthétisées dans son corps. Par conséquent, la structure de la protéine d'une personne diffère, quoique passablement, de la protéine d'une autre personne. C'est pourquoi le problème des greffes d'organes se pose, c'est pourquoi il y a des réactions allergiques aux aliments, aux piqûres d'insectes, au pollen des plantes, etc. Cela ne signifie pas que les gens n'ont pas exactement les mêmes protéines. Les protéines qui remplissent les mêmes fonctions peuvent être identiques ou très légèrement différentes d'un ou deux acides aminés les unes des autres. Mais il n'y a personne sur Terre (à l'exception des vrais jumeaux) chez qui toutes les protéines seraient les mêmes.
Les informations sur la structure primaire d'une protéine sont codées sous la forme d'une séquence de nucléotides dans une section d'une molécule d'ADN - un gène. Gène est une unité d'information héréditaire d'un organisme. Chaque molécule d'ADN contient de nombreux gènes. L'ensemble de tous les gènes d'un organisme constitue son génotype.
Le codage des informations héréditaires se fait à l'aide du code génétique. Le code est similaire au code Morse bien connu, qui encode les informations avec des points et des tirets. Le code Morse est universel pour tous les opérateurs radio, et les différences ne résident que dans la traduction des signaux dans différentes langues. Code génétique est également universel pour tous les organismes et ne diffère que par l'alternance des nucléotides qui forment les gènes et codent pour les protéines d'organismes spécifiques. Quel est donc le code génétique ? Initialement, il se compose de triplets (triplets) de nucléotides d'ADN, combinés en différentes séquences. Par exemple, AAT, HCA, ACH, THC, etc. Chaque triplet de nucléotides code pour un acide aminé spécifique qui sera intégré dans la chaîne polypeptidique. Par exemple, le triplet CHT code pour l'acide aminé alanine, et le triplet AAG code pour l'acide aminé phénylalanine. Il y a 20 acides aminés, et il y a 64 possibilités de combinaisons de quatre nucléotides par groupes de 3. Donc, quatre nucléotides suffisent pour coder 20 acides aminés. C'est pourquoi un acide aminé peut être codé par plusieurs triplets. Certains des triplets ne codent pas du tout pour les acides aminés, mais démarrent ou arrêtent la biosynthèse des protéines. En fait, le code est considéré séquence de nucléotides dans une molécule d'ARNi, car il supprime les informations de l'ADN (processus de transcription) et les traduit en une séquence d'acides aminés dans les molécules de protéines synthétisées (processus de traduction). La composition et l'ARN comprennent des nucléotides d'ACGU. Les triplets de nucléotides et d'ARN sont appelés codons . Les exemples déjà donnés de triplets d'ADN sur l'ARNm ressembleront à ceci : le triplet CHT sur l'ARNm deviendra le triplet HCA, et le triplet d'ADN AAG deviendra le triplet UUC. Ce sont les codons de l'i-ARN qui reflètent le code génétique dans l'enregistrement. Ainsi, le code génétique est triplet, universel pour tous les organismes sur terre, dégénéré (chaque acide aminé est crypté par plus d'un codon). Entre les gènes, il y a des signes de ponctuation - ce sont des triplets, appelés codons d'arrêt. Ils signalent la fin de la synthèse d'une chaîne polypeptidique. Il existe des tableaux du code génétique que vous devez pouvoir utiliser pour déchiffrer les codons de l'i-ARN et construire des chaînes de molécules de protéines.
Biosynthèse des protéines- c'est l'un des types d'échange plastique, au cours duquel l'information héréditaire codée dans les gènes de l'ADN est réalisée dans une certaine séquence d'acides aminés dans les molécules protéiques. L'information génétique extraite de l'ADN et traduite dans le code d'une molécule d'i-ARN doit être réalisée, c'est-à-dire se manifester dans les caractéristiques d'un organisme particulier. Ces signes sont déterminés par les protéines. La biosynthèse des protéines se produit sur les ribosomes dans le cytoplasme. C'est là que l'ARN messager provient du noyau de la cellule. Si la synthèse d'ARNm sur une molécule d'ADN s'appelle transcription, alors la synthèse des protéines sur les ribosomes est appelée diffuser- traduction du langage du code génétique dans le langage de la séquence d'acides aminés de la molécule protéique. Les acides aminés sont délivrés aux ribosomes par des ARN de transfert. Ces ARN ont la forme d'une feuille de trèfle. À la fin de la molécule, il y a une plate-forme pour attacher un acide aminé, et au sommet il y a un triplet de nucléotides qui est complémentaire d'un triplet spécifique - un codon sur l'ARNm. Ce triplet est appelé un anticodon. Après tout, il déchiffre le code i-ARN. Il y a toujours autant d'ARNt dans une cellule qu'il y a de codons codant pour des acides aminés.
Le ribosome se déplace le long de l'ARNm, déplaçant trois nucléotides lorsqu'un nouvel acide aminé arrive, les libérant pour un nouvel anticodon. Les acides aminés délivrés aux ribosomes sont orientés les uns par rapport aux autres de sorte que le groupe carboxyle d'un acide aminé soit à côté du groupe amino d'un autre acide aminé. En conséquence, une liaison peptidique se forme entre eux. Progressivement, une molécule polypeptidique se forme.
La synthèse des protéines se poursuit jusqu'à ce que l'un des trois codons d'arrêt - UAA, UAG ou UGA - se trouve sur le ribosome.
Après cela, le polypeptide quitte le ribosome et se dirige vers le cytoplasme. Une molécule d'ARNm contient plusieurs ribosomes qui forment polysome. C'est sur les polysomes que la synthèse simultanée de plusieurs identique chaînes polypeptidiques.
Chaque étape de la biosynthèse est catalysée par l'enzyme correspondante et alimentée par l'énergie de l'ATP.
La biosynthèse a lieu dans les cellules vitesse élevée. Dans le corps des animaux supérieurs, jusqu'à 60 000 liaisons peptidiques se forment en une minute.
Réactions de synthèse matricielle. Les réactions de synthèse matricielle comprennent réplication ADN, synthèse d'i-ARN sur ADN ( transcription) et la synthèse protéique sur ARNm ( diffuser), ainsi que la synthèse d'ARN ou d'ADN sur l'ARN des virus.
Réplication de l'ADN. La structure de la molécule d'ADN, établie par J. Watson et F. Crick en 1953, répondait aux exigences imposées à la molécule de stockage et de transmission de l'information héréditaire. La molécule d'ADN est constituée de deux brins complémentaires. Ces chaînes sont maintenues ensemble par des liaisons hydrogène faibles qui peuvent être rompues par des enzymes.
La molécule est capable de s'auto-doubler (réplication), et sur chaque ancienne moitié de la molécule une nouvelle moitié est synthétisée. De plus, une molécule d'ARNm peut être synthétisée sur une molécule d'ADN, qui transfère ensuite les informations reçues de l'ADN au site de synthèse des protéines. Le transfert d'informations et la synthèse des protéines suivent un principe matriciel, comparable au travail d'une presse à imprimer dans une imprimerie. Les informations de l'ADN sont copiées encore et encore. Si des erreurs se produisent pendant la copie, elles seront répétées dans toutes les copies suivantes. Certes, certaines erreurs de copie d'informations par une molécule d'ADN peuvent être corrigées. Ce processus de débogage est appelé réparations. La première des réactions dans le processus de transfert d'informations est la réplication de la molécule d'ADN et la synthèse de nouveaux brins d'ADN.
réplication- C'est le processus d'auto-duplication de la molécule d'ADN, réalisé sous le contrôle d'enzymes. Sur chacun des brins d'ADN formés après la rupture des liaisons hydrogène, avec la participation de l'enzyme ADN polymérase, un brin fille d'ADN est synthétisé. Le matériel de synthèse est constitué de nucléotides libres présents dans le cytoplasme des cellules.
La signification biologique de la réplication réside dans le transfert exact d'informations héréditaires de la molécule mère aux molécules filles, qui se produit normalement lors de la division des cellules somatiques.
La transcription est le processus de suppression d'informations d'une molécule d'ADN synthétisée par une molécule d'ARNm. L'ARN messager est constitué d'un seul brin et est synthétisé sur l'ADN selon la règle de complémentarité. Comme dans toute autre réaction biochimique, une enzyme est impliquée dans cette synthèse. Il active le début et la fin de la synthèse de la molécule d'ARNm. La molécule d'ARNm finie pénètre dans le cytoplasme sur les ribosomes, où a lieu la synthèse des chaînes polypeptidiques. Le processus de traduction de l'information contenue dans la séquence nucléotidique d'un i-ARN dans la séquence d'acides aminés d'un polypeptide est appelé diffuser .
EXEMPLES DE TÂCHES
Partie A
A1. Laquelle des affirmations est incorrecte ?
1) le code génétique est universel
2) le code génétique est dégénéré
3) le code génétique est individuel
4) le code génétique est triplet
A2. Un triplet d'ADN code :
1) la séquence d'acides aminés dans une protéine
2) un signe de l'organisme
3) un acide aminé
4) plusieurs acides aminés
A3. "Signes de ponctuation" du code génétique
1) démarrer la synthèse des protéines
2) arrêter la synthèse des protéines
3) codent certaines protéines
4) coder un groupe d'acides aminés
A4. Si chez une grenouille l'acide aminé VALIN est codé par le triplet GUU, alors chez un chien cet acide aminé peut être codé par des triplets (voir tableau) :
1) GUA et GUG 3) CUC et CUA
2) UTC et UCA 4) UAG et UGA
A5. La synthèse des protéines est terminée pour le moment
1) reconnaissance de codons par anticodon
2) réception d'i-ARN sur les ribosomes
3) l'apparition d'un "signe de ponctuation" sur le ribosome
4) attachement des acides aminés à l'ARNt
A6. Spécifiez une paire de cellules dans lesquelles une personne contient des informations génétiques différentes ?
1) les cellules du foie et de l'estomac
2) neurone et leucocyte
3) les cellules musculaires et osseuses
4) cellule de la langue et œuf
A7. La fonction de l'i-ARN dans le processus de biosynthèse
1) stockage des informations héréditaires
2) transport des acides aminés vers les ribosomes
3) transfert d'informations aux ribosomes
4) accélération du processus de biosynthèse
A8. L'anticodon d'ARNt est constitué de nucléotides UCG. Quel triplet d'ADN lui est complémentaire ?
1) TCG 2) UUG 3) TTC 4) CCG
Partie B
EN 1. Établir une correspondance entre les caractéristiques du processus et son nom
Partie C
C1. Spécifiez la séquence d'acides aminés dans une molécule de protéine codée par la séquence de codons suivante : UUA - AYU - HCU - HGA
C2. Énumérez toutes les étapes de la biosynthèse des protéines.
La cellule est l'unité génétique des êtres vivants. Les chromosomes, leur structure (forme et taille) et leurs fonctions. Le nombre de chromosomes et la constance de leur espèce. Caractéristiques des cellules somatiques et germinales. Cycle de vie cellulaire : interphase et mitose. La mitose est la division des cellules somatiques. Méiose. Phases de la mitose et de la méiose. Le développement des cellules germinales chez les plantes et les animaux. Similitudes et différences entre la mitose et la méiose, leur signification. La division cellulaire est la base de la croissance, du développement et de la reproduction des organismes. Le rôle de la méiose pour assurer la constance du nombre de chromosomes dans les générations
Termes et concepts testés dans l'épreuve d'examen : anaphase, gamète, gamétogenèse, division cellulaire, cycle de vie cellulaire, zygote, interphase, conjugaison, croisement, méiose, métaphase, ovogenèse, testicule, spermatozoïde, spore, télophase, ovaire, structure et fonctions des chromosomes.
Chromosomes- des structures cellulaires qui stockent et transmettent des informations héréditaires. Un chromosome est composé d'ADN et de protéines. Un complexe de protéines associées à des formes d'ADN chromatine. Les écureuils jouent rôle important dans l'empaquetage des molécules d'ADN dans le noyau. La structure du chromosome est mieux vue dans la métaphase de la mitose. C'est une structure en forme de tige et se compose de deux soeur chromatides tenue par le centromère dans la région constriction primaire. L'ensemble diploïde de chromosomes dans un organisme est appelé caryotype . Au microscope, vous pouvez voir que les chromosomes ont des bandes transversales qui alternent dans différents chromosomes de différentes manières. Les paires de chromosomes sont reconnues en tenant compte de la répartition des bandes claires et foncées (alternance des paires AT et GC). Les chromosomes des représentants de différentes espèces ont des stries transversales. Chez les espèces apparentées, par exemple, chez l'homme et le chimpanzé, un schéma similaire d'alternance de bandes dans les chromosomes.
Chaque espèce d'organismes a un nombre, une forme et une composition constants de chromosomes. Le caryotype humain a 46 chromosomes - 44 autosomes et 2 chromosomes sexuels. Les mâles sont hétérogamétiques (chromosomes sexuels XY) et les femelles sont homogamétiques (chromosomes sexuels XX). Le chromosome Y diffère du chromosome X par l'absence de certains allèles. Par exemple, il n'y a pas d'allèle pour la coagulation du sang sur le chromosome Y. Par conséquent, l'hémophilie ne touche généralement que les garçons. Les chromosomes d'une paire sont dits homologues. Les chromosomes homologues dans les mêmes loci (emplacements) portent des gènes alléliques.
Cycle de vie cellulaire. Interphase. Mitose. Cycle de vie cellulaire- c'est la période de sa vie de division en division. Les cellules se reproduisent en doublant leur contenu puis en se divisant en deux. La division cellulaire sous-tend la croissance, le développement et la régénération des tissus d'un organisme multicellulaire. cycle cellulaire subdivisé en interphase accompagnée d'une copie et d'une distribution exactes du matériel génétique et mitose- bonne division cellulaire après doublement des autres composants cellulaires. La durée des cycles cellulaires chez différentes espèces, en différents tissus et à différents stades varie considérablement d'une heure (dans un embryon) à un an (dans les cellules hépatiques adultes).
Interphase est la période entre deux divisions. Pendant cette période, la cellule se prépare à la division. La quantité d'ADN dans les chromosomes double. Le nombre d'autres organites double, les protéines sont synthétisées et les plus actives d'entre elles sont celles qui forment le fuseau de division, la croissance cellulaire se produit.
À la fin de l'interphase, chaque chromosome est constitué de deux chromatides, qui deviendront des chromosomes indépendants au cours de la mitose.
Mitose est une forme de division du noyau cellulaire. Par conséquent, il ne se produit que dans les cellules eucaryotes. À la suite de la mitose, chacun des noyaux filles résultants reçoit le même ensemble de gènes que la cellule mère possédait. Les noyaux diploïdes et haploïdes peuvent entrer en mitose. Au cours de la mitose, des noyaux de même ploïdie sont obtenus que l'original. La mitose est constituée de plusieurs phases successives.
Prophase. Les centrioles doublés divergent vers différents pôles de la cellule. Les microtubules s'étendent d'eux aux centromères des chromosomes, formant un fuseau de division. Les chromosomes sont épaissis et chaque chromosome est constitué de deux chromatides.
métaphase. Dans cette phase, les chromosomes constitués de deux chromatides sont clairement visibles. Ils s'alignent le long de l'équateur de la cellule, formant une plaque métaphasique.
Anaphase. Les chromatides divergent vers les pôles de la cellule à la même vitesse. Les microtubules se raccourcissent.
Télophase. Les chromatides filles se rapprochent des pôles de la cellule. Les microtubules disparaissent. Les chromosomes déspiralisent et reviennent à la forme filamenteuse. L'enveloppe nucléaire, le nucléole et les ribosomes se forment.
cytokinèse- le processus de division du cytoplasme. La membrane cellulaire dans la partie centrale de la cellule est tirée vers l'intérieur. Un sillon de fission se forme, à mesure qu'il s'approfondit, la cellule bifurque.
À la suite de la mitose, deux nouveaux noyaux sont formés avec des ensembles identiques de chromosomes, copiant exactement l'information génétique du noyau parent.
Dans les cellules tumorales, le déroulement de la mitose est perturbé.
EXEMPLES DE TÂCHES
Partie A
A1. Les chromosomes sont constitués de
1) ADN et protéine 3) ADN et ARN
2) ARN et protéine 4) ADN et ATP
A2. Combien de chromosomes contient une cellule hépatique humaine ?
1) 46 2) 23 3) 92 4) 66
A3. Combien de brins d'ADN un chromosome dupliqué possède-t-il ?
1) un 2) deux 3) quatre 4) huit
A4. Si un zygote humain contient 46 chromosomes, combien y a-t-il de chromosomes dans un œuf humain ?
1) 46 2) 23 3) 92 4) 22
A5. Quelle est la signification biologique du doublement chromosomique dans l'interphase de la mitose ?
1) Dans le processus de doublement, les informations héréditaires changent
2) Les chromosomes doublés sont mieux visibles
3) En raison du doublement chromosomique, l'information héréditaire des nouvelles cellules reste inchangée
4) En raison du doublement des chromosomes, les nouvelles cellules contiennent deux fois plus d'informations
A6. Dans quelle phase de la mitose la chromatide se déplace-t-elle vers les pôles de la cellule ? DANS:
1) prophase 3) anaphase
2) métaphase 4) télophase
A7. Spécifier les processus se produisant dans l'interphase
1) divergence des chromosomes aux pôles de la cellule
2) synthèse des protéines, réplication de l'ADN, croissance cellulaire
3) la formation de nouveaux noyaux, organites cellulaires
4) déspiralisation des chromosomes, formation d'un fuseau de fission
A8. La mitose entraîne
1) diversité génétique des espèces
2) la formation des gamètes
3) croisement chromosomique
4) germination des spores de mousse
A9. Combien de chromatides chaque chromosome possède-t-il avant d'être dupliqué ?
1) 2 2) 4 3) 1 4) 3
A10. Suite à la mitose,
1) zygote dans la sphaigne
2) spermatozoïdes chez une mouche
3) bourgeons de chêne
4) oeufs de tournesol
Partie B
EN 1. Sélectionner les processus se produisant dans l'interphase de la mitose
1) synthèse des protéines
2) une diminution de la quantité d'ADN
3) croissance cellulaire
4) duplication de chromosomes
5) divergence des chromosomes
6) fission nucléaire
À 2 HEURES. Spécifier les processus basés sur la mitose
1) mutations 4) formation de spermatozoïdes
2) croissance 5) régénération tissulaire
3) écrasement du zygote 6) fécondation
VZ. Définissez la séquence correcte des phases du cycle de vie cellulaire
A) anaphase B) télophase E) métaphase
B) interphase D) prophase E) cytokinèse
Partie C
C1. Qu'y a-t-il de commun entre les processus de régénération tissulaire, la croissance de l'organisme et la fragmentation du zygote ?
C2. Quelle est la signification biologique du doublement chromosomique et de la quantité d'ADN en interphase ?
Méiose. La méiose est le processus de division des noyaux cellulaires, conduisant à une réduction de moitié du nombre de chromosomes et à la formation de gamètes. À la suite de la méiose, quatre cellules haploïdes (n) sont formées à partir d'une cellule diploïde (2n).
La méiose consiste en deux divisions successives précédées d'une seule réplication de l'ADN en interphase.
Les principaux événements de la prophase de la première division de la méiose sont les suivants :
- les chromosomes homologues sont combinés sur toute la longueur ou, comme on dit, sont conjugués. Au cours de la conjugaison, des paires de chromosomes se forment - bivalents;
- en conséquence, des complexes se forment constitués de deux chromosomes homologues ou de quatre chromatides (pensez à quoi ça sert?);
- en fin de prophase, un crossing over (crossover) se produit entre chromosomes homologues : les chromosomes échangent des régions homologues entre eux. C'est le croisement qui assure la diversité de l'information génétique reçue par les enfants de leurs parents.
En métaphase Les chromosomes I s'alignent le long de l'équateur du fuseau. Les centromères font face aux pôles.
Anaphase I - les fils du fuseau se raccourcissent, les chromosomes homologues, constitués de deux chromatides, divergent vers les pôles de la cellule, où se forment des ensembles haploïdes de chromosomes (2 ensembles par cellule). À ce stade, des recombinaisons chromosomiques se produisent, ce qui augmente le degré de variabilité de la progéniture.
Télophase I - les cellules se forment avec ensemble haploïde de chromosomes et doubler la quantité d'ADN. L'enveloppe nucléaire est formée. Chaque cellule contient 2 chromatides sœurs reliées par un centromère.
La deuxième division de la méiose comprend la prophase II, la métaphase II, l'anaphase II, la télophase II et la cytokinèse.
importance biologique méiose consiste en la formation de cellules impliquées dans la reproduction sexuée, dans le maintien de la constance génétique des espèces, ainsi que dans la sporulation chez les plantes supérieures. Les spores de mousses, de fougères et de certains autres groupes de plantes sont formées par la méiose. La méiose sert de base à la variabilité combinatoire des organismes. Les violations de la méiose chez l'homme peuvent entraîner des pathologies telles que la maladie de Down, l'idiotie, etc.
Leçon vidéo 2 : Code génétique. Diffuser
Conférence: Information génétique dans une cellule
information génétique
information génétique- la caractéristique la plus importante d'un organisme, qui détermine toutes ses qualités - apparence, structure chimique, cycles de vie et adaptabilité à l'environnement.
L'unité de cette information est un gène - une partie d'une molécule d'ADN dans laquelle la structure d'une protéine est écrite.
Chaque organisme vivant synthétise ses propres protéines qui le contrôlent, assurent la vitesse des réactions chimiques dans les cellules, protègent et transportent les substances nécessaires. Ce n'est pas pour rien que la vie est appelée la forme protéique de l'existence de la matière.
Les principales propriétés de l'information génétique sont :
son unicité pour chaque organisme (sauf pour ceux qui se reproduisent de manière asexuée) ;
la possibilité de son changement par mutations et combinaison de génomes lors de la reproduction sexuée ;
la possibilité de sa mise en œuvre par la synthèse de protéines.
Code génétique
L'information génétique se propage de l'ADN à l'ARN et à la synthèse des protéines. À l'heure actuelle, la science ne connaît pas d'exemples de transmission inverse, à l'exception de certains virus et cellules cancéreuses.
Une molécule d'ADN contient des informations sur des centaines de milliers de protéines. Aujourd'hui, la science estime la quantité d'informations héréditaires humaines à 30 000 gènes. Chaque gène code pour une protéine. Les informations sur un brin d'ADN sont enregistrées par la séquence de nucléotides elle-même.
Dans la synthèse des protéines, 20 acides aminés sont utilisés, dont chacun est codé par une séquence de trois bases azotées d'un brin d'ADN, appelée triplet. En 1965, les scientifiques avaient déchiffré le code génétique. Il s'est avéré qu'il y a 61 triplets pour coder les acides aminés et 3 triplets d'arrêt qui signifient la fin du gène. De nombreux acides aminés correspondent à plusieurs triplets.
Les propriétés du code génétique sont:
Continuité. La molécule d'ADN est homogène, composée uniquement de nucléotides sur toute sa longueur. Le rôle des signes de ponctuation dans le passage d'un gène à un autre est joué par les triplets d'arrêt.
Tripletité. L'unité d'information du code est l'ordre de trois nucléotides.
Sans ambiguïté. Chaque codon (triplet) correspond à un acide aminé spécifique.
Redondance ou dégénérescence - un acide aminé correspond à plusieurs triplets.
Polyvalence. Le génome fonctionne exactement de la même manière chez tous les organismes vivants.
Transcription et traduction de protéines
La synthèse des protéines est un processus complexe en plusieurs étapes, ses principales étapes sont :
transcription– lecture et copie du gène dans la structure de l'ARN messager ;
diffuser- l'utilisation d'ARNm comme matrice pour l'assemblage d'une molécule protéique.
La transcription se produit dans le noyau - l'enzyme ARN polymérase se fixe à une section spéciale de l'ADN appelée «promoteur» et commence à se déplacer le long de celle-ci.
Dans ce cas, la double hélice se déroule devant la polymérase sur une distance d'environ 18 nucléotides, puis se retisse derrière elle. En se déplaçant le long de la chaîne d'ADN, l'ARN polymérase assemble une molécule d'ARN messager ou messager selon le principe de complémentarité. La longueur de la chaîne d'ARNm peut atteindre près de 2,5 millions de nucléotides. Le processus de transcription se termine lorsque l'ARN polymérase rencontre une section de la chaîne d'ADN appelée le terminateur.
Lorsqu'une molécule d'ARNm est assemblée, elle subit une "maturation" - méthylation, l'élimination des régions non codantes pour les protéines de la molécule (le processus est appelé épissage). Après cela, l'ARNm mature sort par les pores du noyau dans le cytoplasme et est transporté vers les ribosomes à l'aide de protéines spéciales.
Ribosome est une nucléoprotéine, un complexe contenant de l'ARN ribosomique sous la forme de son sel de magnésium et de sa protéine.
L'ARN messager se fixe sur le ribosome. Le ribosome reconnaît les séquences nucléotidiques par trois - il lit le codon, choisissant immédiatement l'acide aminé approprié parmi les molécules délivrées par l'ARN de transfert. Le ribosome se déplace le long de l'ARN messager, captant et connectant les bonnes molécules et créant ainsi des chaînes d'acides aminés, qui sont la structure primaire de la protéine.
Les acides nucléiques sont une partie essentielle de la vie. Leur synthèse diffère selon le type de NC.
L'ADN est synthétisé dans stade initial division cellulaire lorsque la double hélice se déroule. Des protéines spéciales maintiennent ses fils dans un état totalement ou partiellement divorcé. Aux endroits où se forme la fourche de réplication, un type spécial d'ARN polymérase est activé, ce qui crée les sections initiales de la molécule, qui sont ensuite transférées à l'ADN polymérase, une enzyme qui complète les sections de la chaîne d'ADN. Cette enzyme complète la moitié manquante de la double molécule, créant un deuxième brin d'ADN. Dans le même temps, une autre molécule d'enzyme construit un brin miroir manquant sur le second des brins d'ADN divorcés.
Différents types d'ARN sont créés par différents types d'ARN polymérases :
matrice- dans le noyau, sur des sections de la molécule d'ADN ;
ribosomique- dans le nucléole (qui est un complexe moléculaire de protéines et de ribonucléoprotéines localisé sur certaines sections d'ADN) ;
transport dans le nucléoplasme.
Tous les types d'ARN sont synthétisés selon le principe de la matrice sur les régions d'ADN.
| | |
- L'ADN est le modèle de la synthèse des protéines
- Doublement de l'ADN. Le cours de la formation de l'i-ARN.
- Le code génétique et ses propriétés.
1. ADN- matrice de synthèse des protéines. Comment, alors, dans les érythrocytes d'une personne en bonne santé, des millions de molécules d'hémoglobine identiques se forment-elles, en règle générale, sans une seule erreur dans l'arrangement des acides aminés? Pourquoi toutes les molécules d'hémoglobine dans les érythrocytes des patients atteints de drépanocytose ont-elles la même erreur au même endroit ?
Pour répondre à ces questions, prenons l'exemple de la typographie. Le manuel que vous tenez entre vos mains a été publié P copies. Tous P les livres sont imprimés à partir d'un modèle - une matrice typographique, ils sont donc exactement les mêmes. Si une erreur se glissait dans la matrice, alors elle serait reproduite dans tous les cas. Le rôle de la matrice dans les cellules des organismes vivants est assuré par des molécules d'ADN. L'ADN de chaque cellule contient des informations non seulement sur les protéines structurelles qui déterminent la forme de la cellule (rappelez-vous l'érythrocyte), mais également sur toutes les protéines enzymatiques, les protéines hormonales et d'autres protéines.
Les glucides et les lipides se forment dans la cellule à la suite de réactions chimiques complexes, chacune étant catalysée par sa propre protéine enzymatique. Possédant des informations sur les enzymes, l'ADN programme la structure d'autres composés organiques et contrôle les processus de leur synthèse et de leur clivage.
Étant donné que les molécules d'ADN sont les modèles pour la synthèse de toutes les protéines, l'ADN contient des informations sur la structure et l'activité des cellules, sur toutes les caractéristiques de chaque cellule et de l'organisme dans son ensemble.
Chaque protéine est représentée par une ou plusieurs chaînes polymères. La section de la molécule d'ADN qui sert de matrice pour la synthèse d'une chaîne polypeptidique, c'est-à-dire, dans la plupart des cas, une protéine, est appelée génome. Chaque molécule d'ADN contient de nombreux gènes différents. Toutes les informations contenues dans les molécules d'ADN sont appelées génétique. L'idée que l'information génétique est enregistrée au niveau moléculaire et que la synthèse des protéines se déroule selon le principe de la matrice a été formulée pour la première fois dans les années 1920 par l'éminent biologiste russe N.K. Koltsov.
2. Doublement de l'ADN. Les molécules d'ADN ont une propriété étonnante qui n'est inhérente à aucune autre des molécules connues - la capacité de se dupliquer. Quel est le processus de doublement ? Rappelons que la double hélice d'ADN est construite sur le principe de complémentarité. Le même principe sous-tend la duplication des molécules d'ADN. À l'aide d'enzymes spéciales, les liaisons hydrogène qui maintiennent les brins d'ADN sont rompues, les brins divergent et des nucléotides complémentaires sont séquentiellement attachés à chaque nucléotide de chacun de ces brins. Les brins dispersés de la molécule d'ADN d'origine (maternelle) sont une matrice - ils définissent l'ordre des nucléotides dans la chaîne nouvellement synthétisée. À la suite de l'action d'un ensemble complexe d'enzymes, les nucléotides sont connectés les uns aux autres. Dans ce cas, de nouveaux brins d'ADN se forment, complémentaires de chacune des chaînes dispersées. Ainsi, à la suite de la duplication, deux doubles hélices d'ADN (molécules filles) sont créées, chacune d'elles a un brin obtenu à partir de la molécule mère et un brin synthétisé à nouveau.
Les molécules d'ADN filles ne sont pas différentes les unes des autres et de la molécule mère. Lorsqu'une cellule se divise, les molécules d'ADN filles divergent entre les deux cellules résultantes, chacune d'entre elles, par conséquent, aura la même information que celle contenue dans la cellule mère. Puisque les gènes sont des sections de molécules d'ADN, deux cellules filles formées lors de la division ont les mêmes gènes.
Chaque cellule d'un organisme multicellulaire provient d'une seule cellule germinale à la suite de multiples divisions, de sorte que toutes les cellules du corps ont le même ensemble de gènes. Une erreur accidentelle dans le gène d'une cellule germinale se reproduira dans les gènes de millions de ses descendants. C'est pourquoi tous les globules rouges d'un patient atteint d'anémie falciforme ont la même hémoglobine "gâtée". Les enfants souffrant d'anémie reçoivent un gène « gâté » de leurs parents par l'intermédiaire de leurs cellules germinales. L'information contenue dans l'ADN des cellules (information génétique) est transmise non seulement de cellule à cellule, mais aussi de parents à enfants. Le gène est l'unité de la génétique ou informations héréditaires.
Il est difficile, en regardant la matrice typographique, de juger si un bon ou un mauvais livre y sera imprimé. Il est également impossible de juger de la qualité de l'information génétique selon qu'un « bon » ou un « mauvais » gène a été hérité par les descendants, jusqu'à ce que les protéines soient construites sur la base de cette information et que l'organisme entier se développe.
Le cours de la formation de l'i-ARN. Les ribosomes, sites de synthèse des protéines, proviennent du noyau transporter des informations un médiateur capable de traverser les pores de l'enveloppe nucléaire. L'ARN messager (i-ARN) est un tel intermédiaire. C'est une molécule simple brin complémentaire d'un brin de la molécule d'ADN. Une enzyme spéciale - la polymérase, se déplaçant le long de l'ADN, sélectionne les nucléotides selon le principe de complémentarité et les combine en une seule chaîne (Fig. 21). Le processus de formation de l'ARNm est appelé transcription(du latin "transcription" - réécriture). S'il y a de la thymine dans le brin d'ADN, alors la polymérase comprend de l'adénine dans la chaîne d'ARNm, s'il y a de la guanine, elle comprend de la cytosine, s'il y a de l'adénine, alors de l'uracile (la thymine n'est pas incluse dans l'ARN).
En longueur, chacune des molécules d'ARNm est des centaines de fois plus courte que l'ADN. L'ARN informationnel n'est pas une copie de la totalité de la molécule d'ADN, mais seulement une partie de celle-ci, un gène ou un groupe de gènes adjacents qui transportent des informations sur la structure des protéines nécessaires à l'exécution d'une fonction. Chez les procaryotes, ce groupe de gènes est appelé opéron. Au début de chaque groupe de gènes se trouve une sorte de site d'atterrissage de la polymérase appelé promoteur. Il s'agit d'une séquence spécifique de nucléotides d'ADN que l'enzyme « reconnaît » en raison de son affinité chimique. Ce n'est qu'en se liant au promoteur que la polymérase est capable de démarrer la synthèse d'ARNm. A la fin d'un groupe de gènes, l'enzyme rencontre un signal (sous la forme d'une séquence spécifique de nucléotides) signifiant la fin de la réécriture. L'ARNm fini quitte l'ADN, quitte le noyau et se dirige vers le site de synthèse des protéines - le ribosome, situé dans le cytoplasme de la cellule.
Dans une cellule, l'information génétique est transférée par transcription de l'ADN à la protéine :
ADN-et-ARN-protéine.
3. Code génétique - certaines combinaisons de nucléotides qui portent des informations sur la structure de la protéine et la séquence de leur emplacement dans la molécule d'ADN.\
Un gène est une section d'une molécule d'ADN qui contient des informations sur la structure d'une molécule de protéine.
Propriétés du code génétique :
- tripletité - un acide aminé est codé par trois nucléotides adjacents - un triplet, ou codon ;
- Polyvalence - le code est le même pour tout ce qui vit sur Terre (pour la mousse, le pin, l'amibe, l'homme, l'autruche, etc., les mêmes triplets codent les mêmes acides aminés) ;
- dégénérescence - un acide aminé peut correspondre à plusieurs triplets (de deux à six). Les exceptions sont les acides aminés méthionine et tryptophane, dont chacun est codé par un seul triplet (la méthionine est codée par le triplet AUG);
- spécificité Chaque triplet ne code qu'un seul acide aminé.
Les triplets GAA ou GAG, qui occupent la sixième place dans le gène des personnes en bonne santé, portent des informations sur la chaîne de l'hémoglobine, codant pour l'acide glutamique. Chez les patients atteints d'anémie falciforme, le second nucléotide est remplacé par Y, et les triplets GUA et GUG codent pour la valine ;
- sans chevauchement - les codons d'un gène ne peuvent pas entrer simultanément dans le suivant ;
- continuité- au sein d'un même gène, la lecture de l'information génétique se fait dans un sens.