Ministère de l'Éducation et des Sciences de la Fédération de Russie Agence fédérale pour l'éducation

Établissement d'enseignement public d'enseignement professionnel supérieur "Université technique d'État de l'Altaï du nom de I.I. Polzunov"

Département des sciences naturelles et de l'analyse des systèmes

Résumé sur le thème "Code génétique"

1. Le concept de code génétique

3. Informations génétiques

Bibliographie

1. Le concept de code génétique

Le code génétique est un système unifié d'enregistrement des informations héréditaires dans des molécules d'acide nucléique sous la forme d'une séquence de nucléotides caractéristiques des organismes vivants. Chaque nucléotide est désigné par une lettre majuscule, qui commence le nom de la base azotée entrant dans sa composition : - A (A) adénine ; - G(G)guanine ; - C(C)cytosine ; - T(T)thymine (dans l'ADN) ou U(U)uracile (dans l'ARNm).

La mise en œuvre du code génétique dans une cellule se déroule en deux étapes : la transcription et la traduction.

Le premier d’entre eux se produit dans le noyau ; elle consiste en la synthèse de molécules d'ARNm au niveau des sections d'ADN correspondantes. Dans ce cas, la séquence nucléotidique de l’ADN est « réécrite » en séquence nucléotidique de l’ARN. La deuxième étape se déroule dans le cytoplasme, sur les ribosomes ; dans ce cas, la séquence de nucléotides de l'ARNm est traduite en séquence d'acides aminés dans la protéine : cette étape se déroule avec la participation de l'ARN de transfert (ARNt) et des enzymes correspondantes.

2. Propriétés du code génétique

1. Tripleté

Chaque acide aminé est codé par une séquence de 3 nucléotides.

Un triplet ou codon est une séquence de trois nucléotides codant pour un acide aminé.

Le code ne peut pas être monoplet, puisque 4 (le nombre de nucléotides différents dans l'ADN) est inférieur à 20. Le code ne peut pas être doublet, car 16 (le nombre de combinaisons et de permutations de 4 nucléotides de 2) est inférieur à 20. Le code peut être triplet, car 64 (le nombre de combinaisons et de permutations de 4 à 3) est supérieur à 20.

2. Dégénérescence.

Tous les acides aminés, à l'exception de la méthionine et du tryptophane, sont codés par plus d'un triplet : 2 acides aminés de 1 triplet = 2 9 acides aminés de 2 triplets = 18 1 acide aminé 3 triplets = 3 5 acides aminés de 4 triplets = 20 3 acides aminés de 6 triplets = 18 Au total, 61 triplets codent pour 20 acides aminés.

3. Présence de signes de ponctuation intergéniques.

Un gène est une section d’ADN qui code pour une chaîne polypeptidique ou une molécule d’ARNt, d’ARNr ou d’ARNs.

Les gènes d’ARNt, d’ARNr et d’ARNs ne codent pas pour les protéines.

À la fin de chaque gène codant pour un polypeptide se trouve au moins un des 3 codons stop, ou signaux stop : UAA, UAG, UGA. Ils mettent fin à la diffusion.

Classiquement, le codon AUG, le premier après la séquence leader, appartient également aux signes de ponctuation. Cela fonctionne comme une lettre majuscule. Dans cette position, il code pour la formylméthionine (chez les procaryotes).

4. Sans ambiguïté.

Chaque triplet code pour un seul acide aminé ou est un terminateur de traduction.

L'exception est le codon AUG. Chez les procaryotes, en première position (lettre majuscule), il code pour la formylméthionine, et dans toute autre position, il code pour la méthionine.

5. Compacité ou absence de signes de ponctuation intragéniques.

Au sein d'un gène, chaque nucléotide fait partie d'un codon significatif.

En 1961 Seymour Benzer et Francis Crick ont ​​prouvé expérimentalement la nature triple du code et sa compacité.

L'essence de l'expérience : mutation « + » - insertion d'un nucléotide. Mutation "-" - perte d'un nucléotide. Une seule mutation « + » ou « - » au début d'un gène gâche le gène entier. Une double mutation "+" ou "-" gâte également l'ensemble du gène. Une triple mutation « + » ou « - » au début d’un gène n’en gâte qu’une partie. Une quadruple mutation « + » ou « - » gâte à nouveau le gène entier.

L'expérience prouve que le code est un triplet et qu'il n'y a aucun signe de ponctuation à l'intérieur du gène. L'expérience a été réalisée sur deux gènes de phages adjacents et a montré en outre la présence de signes de ponctuation entre les gènes.

3. Informations génétiques

L'information génétique est un programme des propriétés d'un organisme, reçu des ancêtres et intégré dans des structures héréditaires sous la forme d'un code génétique.

On suppose que la formation de l'information génétique a suivi le schéma suivant : processus géochimiques - formation minérale - catalyse évolutive (autocatalyse).

Il est possible que les premiers gènes primitifs étaient des cristaux d'argile microcristalline et que chaque nouvelle couche d'argile soit construite conformément aux caractéristiques structurelles de la précédente, comme si elle recevait des informations sur la structure.

La mise en œuvre de l'information génétique se produit dans le processus de synthèse de molécules protéiques à l'aide de trois ARN : l'ARN messager (ARNm), l'ARN de transport (ARNt) et l'ARN ribosomal (ARNr). Le processus de transfert d'informations s'effectue : - via un canal de communication direct : ADN - ARN - protéine ; et - par le canal de rétroaction : environnement - protéine - ADN.

Les organismes vivants sont capables de recevoir, stocker et transmettre des informations. De plus, les organismes vivants ont un désir inhérent d'utiliser le plus efficacement possible les informations reçues sur eux-mêmes et sur le monde qui les entoure. Les informations héréditaires inscrites dans les gènes et nécessaires à l'existence, au développement et à la reproduction d'un organisme vivant sont transmises de chaque individu à ses descendants. Ces informations déterminent la direction du développement de l'organisme et, au cours de son interaction avec l'environnement, la réaction envers son individu peut être déformée, assurant ainsi l'évolution du développement de la descendance. Au cours du processus d'évolution d'un organisme vivant, de nouvelles informations apparaissent et sont mémorisées, y compris la valeur de l'information pour elle.

Lors de la mise en œuvre d'informations héréditaires dans certaines conditions environnementales, le phénotype des organismes d'une espèce biologique donnée se forme.

Les informations génétiques déterminent la structure morphologique, la croissance, le développement, le métabolisme, la constitution mentale, la prédisposition aux maladies et aux défauts génétiques du corps.

De nombreux scientifiques, soulignant à juste titre le rôle de l'information dans la formation et l'évolution des êtres vivants, ont noté cette circonstance comme l'un des principaux critères de la vie. Donc V.I. Karagodin estime : « La vie est une telle forme d'existence de l'information et des structures qu'elle code, qui assure la reproduction de cette information dans des conditions environnementales appropriées. » Le lien entre l'information et la vie est également noté par les A.A. Lyapunov : « La vie est un état hautement ordonné de la matière qui utilise des informations codées par les états de molécules individuelles pour développer des réactions persistantes. » Notre célèbre astrophysicien N.S. Kardashev souligne également la composante informationnelle de la vie : « La vie naît grâce à la possibilité de synthétiser un type particulier de molécules capables de mémoriser et d'utiliser dans un premier temps les informations les plus simples sur l'environnement et leur propre structure, qu'elles utilisent pour leur auto-préservation. , pour la reproduction et, ce qui est particulièrement important pour nous, pour obtenir plus d'informations." L’écologiste S.S. attire l’attention sur cette capacité des organismes vivants à conserver et à transmettre des informations dans son livre « Physics of Immortality ». Chetverikov sur la génétique des populations, dans lequel il a été montré que ce ne sont pas les caractéristiques individuelles et les individus qui sont soumis à la sélection, mais le génotype de la population entière, mais qu'elle s'effectue à travers les caractéristiques phénotypiques des individus individuels. Cela provoque des changements bénéfiques qui se propagent à l’ensemble de la population. Ainsi, le mécanisme de l'évolution est réalisé à la fois par des mutations aléatoires au niveau génétique et par l'héritage des traits les plus précieux (la valeur de l'information !), qui déterminent l'adaptation des traits mutationnels à l'environnement, fournissant ainsi la progéniture la plus viable.

Les changements climatiques saisonniers, diverses catastrophes naturelles ou d'origine humaine, d'une part, entraînent des modifications dans la fréquence de répétition des gènes dans les populations et, par conséquent, une diminution de la variabilité héréditaire. Ce processus est parfois appelé dérive génétique. Et d'autre part, à des changements dans la concentration de diverses mutations et à une diminution de la diversité des génotypes contenus dans la population, ce qui peut conduire à des changements dans le sens et l'intensité de la sélection.

4. Décoder le code génétique humain

En mai 2006, des scientifiques travaillant à déchiffrer le génome humain ont publié une carte génétique complète du chromosome 1, qui était le dernier chromosome humain non entièrement séquencé.

Une carte génétique humaine préliminaire a été publiée en 2003, marquant l'achèvement officiel du projet sur le génome humain. Dans ce cadre, des fragments du génome contenant 99 % des gènes humains ont été séquencés. La précision de l'identification des gènes était de 99,99 %. Cependant, au moment où le projet était terminé, seuls quatre des 24 chromosomes avaient été entièrement séquencés. Le fait est qu'en plus des gènes, les chromosomes contiennent des fragments qui ne codent pour aucune caractéristique et ne sont pas impliqués dans la synthèse des protéines. Le rôle que jouent ces fragments dans la vie de l'organisme reste inconnu, mais de plus en plus de chercheurs sont enclins à croire que leur étude nécessite la plus grande attention.

Les informations héréditaires sont des informations sur la structure d'une protéine (informations sur quels acides aminés dans quel ordre se combinent lors de la synthèse de la structure protéique primaire).

Les informations sur la structure des protéines sont codées dans l'ADN, qui chez les eucaryotes fait partie des chromosomes et se trouve dans le noyau. La section d'ADN (chromosome) dans laquelle les informations sur une protéine sont codées est appelée gène.

Transcription- Il s'agit de la réécriture de l'information de l'ADN en ARNm (ARN d'information). L'ARNm transporte les informations du noyau vers le cytoplasme, jusqu'au site de synthèse des protéines (vers le ribosome).

Diffuser est le processus de biosynthèse des protéines. À l’intérieur du ribosome, les anticodons d’ARNt sont attachés aux codons d’ARNm selon le principe de complémentarité. Le ribosome relie les acides aminés apportés par l'ARNt avec une liaison peptidique pour former une protéine.

Les réactions de transcription, de traduction, ainsi que de réplication (doublement de l'ADN) sont des réactions synthèse matricielle. L'ADN sert de modèle pour la synthèse de l'ARNm et l'ARNm sert de modèle pour la synthèse des protéines.

Code génétique est la manière dont les informations sur la structure d’une protéine sont inscrites dans l’ADN.

Propriétés du code génétique

1) Tripleté: Un acide aminé est codé par trois nucléotides. Ces 3 nucléotides dans l'ADN sont appelés un triplet, dans l'ARNm - un codon, dans l'ARNt - un anticodon (mais dans l'examen d'État unifié, il peut aussi y avoir un « triplet de code », etc.)

2) Redondance(dégénérescence) : il n'y a que 20 acides aminés, et il y a 61 triplets codant pour des acides aminés, donc chaque acide aminé est codé par plusieurs triplets.

3) Sans ambiguïté: Chaque triplet (codon) code pour un seul acide aminé.

4) Polyvalence: Le code génétique est le même pour tous les organismes vivants sur Terre.

Tâches

Problèmes sur le nombre de nucléotides/acides aminés
3 nucléotides = 1 triplet = 1 acide aminé = 1 ARNt

Tâches chez ATGC
ADN ARNm ARNt
A U A
TAU
G C G
Ts G Ts

Choisissez-en une, l'option la plus correcte. L'ARNm est une copie
1) un gène ou un groupe de gènes
2) chaînes de molécules de protéines
3) une molécule de protéine
4) parties de la membrane plasmique

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. La structure primaire d'une molécule protéique, spécifiée par la séquence nucléotidique de l'ARNm, est formée au cours du processus
1) émissions
2) transcriptions
3) redoublement
4) dénaturation

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Quelle séquence reflète correctement le chemin de mise en œuvre de l'information génétique
1) gène --> ARNm --> protéine --> trait
2) trait --> protéine --> ARNm --> gène --> ADN
3) ARNm --> gène --> protéine --> trait
4) gène --> ADN --> trait --> protéine

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Sélectionnez la séquence correcte de transfert d'informations dans le processus de synthèse des protéines dans la cellule
1) ADN -> ARN messager -> protéine
2) ADN -> transfert d'ARN -> protéine
3) ARN ribosomal -> ARN de transfert -> protéine
4) ARN ribosomal -> ADN -> ARN de transfert -> protéine

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Le même acide aminé correspond à l'anticodon CAA sur l'ARN de transfert et au triplet sur l'ADN
1) CAA
2) TsuU
3) GTT
4) GAA

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. L'anticodon AAU sur ARN de transfert correspond à un triplet sur ADN
1) TTA
2) TAA
3) AAA
4) TTT

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Chaque acide aminé d'une cellule est codé pour
1) une molécule d'ADN
2) plusieurs triplés
3) plusieurs gènes
4) un nucléotide

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Unité fonctionnelle du code génétique
1) nucléotide
2) triplet
3) acide aminé
4) ARNt

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Choisissez trois options. À la suite de réactions de type matriciel, des molécules sont synthétisées
1) polysaccharides
2) ADN
3) monosaccharides
4) ARNm
5) lipides
6) écureuil

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1. Déterminer la séquence de processus qui assurent la biosynthèse des protéines. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) formation de liaisons peptidiques entre les acides aminés
2) fixation de l'anticodon de l'ARNt au codon complémentaire de l'ARNm
3) synthèse de molécules d'ARNm sur l'ADN
4) mouvement de l'ARNm dans le cytoplasme et sa localisation sur le ribosome
5) livraison d'acides aminés au ribosome à l'aide de l'ARNt

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2. Établir la séquence des processus de biosynthèse des protéines dans la cellule. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) formation d'une liaison peptidique entre les acides aminés
2) interaction entre le codon de l'ARNm et l'anticodon de l'ARNt
3) libération d'ARNt du ribosome
4) connexion de l'ARNm avec le ribosome
5) libération d'ARNm du noyau vers le cytoplasme
6) synthèse d'ARNm

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3. Établir la séquence des processus de biosynthèse des protéines. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) synthèse de l'ARNm sur l'ADN
2) livraison d'acides aminés au ribosome
3) formation d'une liaison peptidique entre les acides aminés
4) ajout d'un acide aminé à l'ARNt
5) connexion de l'ARNm avec deux sous-unités ribosomales

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4. Établir la séquence des étapes de la biosynthèse des protéines. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) séparation d'une molécule protéique d'un ribosome
2) fixation de l'ARNt au codon d'initiation
3) transcription
4) allongement de la chaîne polypeptidique
5) libération d'ARNm du noyau vers le cytoplasme

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5. Établir la séquence correcte des processus de biosynthèse des protéines. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) ajout d'un acide aminé à un peptide
2) synthèse de l'ARNm sur l'ADN
3) reconnaissance par codon de l'anticodon
4) combiner l'ARNm avec un ribosome
5) libération d'ARNm dans le cytoplasme

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Quel anticodon d'ARN de transfert correspond au triplet TGA dans la molécule d'ADN
1) UCA
2) TSUG
3) UGA
4) AHA

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Le code génétique est universel car
1) chaque acide aminé est codé par un triplet de nucléotides
2) la place d'un acide aminé dans une molécule protéique est déterminée par différents triplets
3) il en est de même pour toutes les créatures vivant sur Terre
4) plusieurs triplets codent pour un acide aminé

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Une section d'ADN contenant des informations sur une chaîne polypeptidique est appelée
1) chromosomes
2) triplet
3) génome
4) coder

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. La traduction est le processus par lequel
1) le nombre de brins d'ADN double
2) L'ARNm est synthétisé sur la matrice d'ADN
3) les protéines sont synthétisées sur la matrice d'ARNm dans le ribosome
4) les liaisons hydrogène entre les molécules d'ADN sont rompues

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Choisissez trois options. La biosynthèse des protéines, contrairement à la photosynthèse, se produit
1) dans les chloroplastes
2) dans les mitochondries
3) dans les réactions d'échange plastique
4) dans les réactions de type matriciel
5) dans les lysosomes
6) dans les leucoplastes

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. La matrice de traduction est une molécule
1) ARNt
2) ADN
3) ARNr
4) ARNm

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Toutes les caractéristiques suivantes, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire les fonctions des acides nucléiques dans une cellule. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées dans le tableau.
1) réaliser l'homéostasie
2) transférer les informations héréditaires du noyau au ribosome
3) participer à la biosynthèse des protéines
4) font partie de la membrane cellulaire
5) transporter les acides aminés

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ACIDES AMINÉS - CODONS D'ARNm
Combien de codons d’ARNm codent des informations sur 20 acides aminés ? Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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ACIDES AMINÉS - NUCLÉOTIDES ARNm
1. Une section d'un polypeptide est constituée de 28 résidus d'acides aminés. Déterminez le nombre de nucléotides dans la section ARNm contenant des informations sur la structure primaire de la protéine.

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2. Combien de nucléotides l'ARNm contient-il si la protéine synthétisée à partir de celui-ci est constituée de 180 résidus d'acides aminés ? Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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3. Combien de nucléotides l'ARNm contient-il si la protéine synthétisée à partir de celui-ci est constituée de 250 résidus d'acides aminés ? Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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4. Les protéines sont constituées de 220 unités d'acides aminés (résidus). Déterminez le nombre de nucléotides dans la région de la molécule d’ARNm codant pour cette protéine. Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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ACIDES AMINÉS - NUCLÉOTIDES D'ADN
1. Les protéines sont constituées de 140 résidus d'acides aminés. Combien de nucléotides y a-t-il dans la région du gène qui code pour la structure primaire de cette protéine ?

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2. Les protéines sont constituées de 180 résidus d'acides aminés. Combien de nucléotides contient le gène qui code la séquence d'acides aminés de cette protéine. Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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3. Un fragment d'une molécule d'ADN code pour 36 acides aminés. Combien de nucléotides contient ce fragment d’une molécule d’ADN ? Notez le numéro correspondant dans votre réponse.

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4. Le polypeptide est constitué de 20 unités d'acides aminés. Déterminez le nombre de nucléotides dans la région du gène qui codent pour ces acides aminés dans le polypeptide. Écrivez votre réponse sous forme de nombre.

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5. Combien de nucléotides dans une section de gène codent pour un fragment protéique de 25 résidus d'acides aminés ? Dans votre réponse, notez uniquement le numéro correspondant.

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6. Combien de nucléotides dans un fragment du brin matrice d'ADN codent pour 55 acides aminés dans un fragment polypeptidique ? Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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ACIDES AMINÉS - ARNt
1. Combien d'ARNt ont participé à la synthèse d'une protéine comprenant 130 acides aminés ? Écrivez le numéro correspondant dans votre réponse.

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2. Un fragment d'une molécule protéique est constitué de 25 acides aminés. Combien de molécules d’ARNt ont été impliquées dans sa création ? Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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3. Combien de molécules d'ARN de transfert ont été impliquées dans la traduction si la région du gène contient 300 résidus nucléotidiques ? Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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4. Les protéines sont constituées de 220 unités d'acides aminés (résidus). Déterminez le nombre de molécules d’ARNt nécessaires pour transporter les acides aminés jusqu’au site de synthèse des protéines. Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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ACIDES AMINÉS - TRIPLETS
1. Combien de triplets contient un fragment d’ADN codant pour 36 acides aminés ? Notez le numéro correspondant dans votre réponse.

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2. Combien de triplets codent pour 32 acides aminés ? Dans votre réponse, notez uniquement le numéro correspondant.

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NUCLÉOTIDES - ACIDES AMINÉS
1. Quel nombre d'acides aminés est crypté dans une section de gène contenant 129 résidus nucléotidiques ?

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2. Pour combien d’acides aminés codent 900 nucléotides ? Dans votre réponse, notez uniquement le numéro correspondant.

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3. Quel est le nombre d'acides aminés dans une protéine si son gène codant est constitué de 600 nucléotides ? Dans votre réponse, notez uniquement le numéro correspondant.

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4. Pour combien d’acides aminés codent 1 203 nucléotides ? Dans votre réponse, notez uniquement le nombre d’acides aminés.

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5. Combien d'acides aminés sont nécessaires à la synthèse d'un polypeptide si la partie codante de l'ARNm contient 108 nucléotides ? Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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NUCLÉOTIDES D'ARNm - NUCLÉOTIDES D'ADN
Une molécule d'ARNm, dont un fragment contient 33 résidus nucléotidiques, participe à la synthèse des protéines. Déterminez le nombre de résidus nucléotidiques dans une section du brin matrice d’ADN.

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NUCLÉOTIDES - ARNt
Quel nombre de molécules d'ARN de transport ont été impliquées dans la traduction si la région du gène contient 930 résidus nucléotidiques ?

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TRIPLETS - NUCLÉOTIDES D'ARNm
Combien de nucléotides y a-t-il dans un fragment d'une molécule d'ARNm si le fragment du brin codant de l'ADN contient 130 triplets ? Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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ARNt - ACIDES AMINÉS
Déterminez le nombre d’acides aminés dans la protéine si 150 molécules d’ARNt étaient impliquées dans le processus de traduction. Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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JUSTE
Combien de nucléotides composent un codon d’ARNm ?

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Combien de nucléotides composent un codon stop de l’ARNm ?

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Combien de nucléotides composent l’anticodon de l’ARNt ?

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DIFFICILE
La protéine a un poids moléculaire relatif de 6 000. Déterminez le nombre d'acides aminés dans une molécule de protéine si le poids moléculaire relatif d'un résidu d'acide aminé est de 120. Notez uniquement le nombre correspondant dans votre réponse.

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Il y a 3 000 nucléotides dans deux brins d’une molécule d’ADN. Les informations sur la structure de la protéine sont codées sur l'une des chaînes. Comptez combien d’acides aminés sont codés sur un brin d’ADN. Dans votre réponse, notez uniquement le chiffre correspondant au nombre d’acides aminés.

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ENSEMBLE
1. Dans le processus de traduction de la molécule d'hormone ocytocine, 9 molécules d'ARNt ont été impliquées. Déterminez le nombre d'acides aminés qui composent la protéine synthétisée, ainsi que le nombre de triplets et de nucléotides codés par cette protéine. Écrivez les nombres dans l'ordre spécifié dans la tâche, sans séparateurs (espaces, virgules, etc.).

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2. Une section d'une molécule de protéine contient 3 acides aminés. Combien de nucléotides d’ARNm, de triplets d’ARNm et d’ARN de transfert ont été nécessaires pour synthétiser cette région ? Écrivez les nombres dans l'ordre spécifié dans la tâche, sans séparateurs (espaces, virgules, etc.).

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3. Une section d'une molécule d'ADN contient 10 triplets. Combien d’acides aminés sont cryptés dans cette section ? Combien de nucléotides d’ARN messager sont nécessaires et combien d’ARN de transfert sont nécessaires pour synthétiser une section d’une molécule protéique constituée de ces acides aminés ? Écrivez les nombres dans l'ordre spécifié dans la tâche, sans séparateurs (espaces, virgules, etc.).

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4. Les protéines sont constituées de 240 acides aminés. Déterminez le nombre de nucléotides d’ARNm et d’ADN codant pour ces acides aminés et le nombre total de molécules d’ARNt nécessaires au transport de ces acides aminés jusqu’au site de synthèse des protéines. Écrivez les nombres dans l'ordre spécifié dans la tâche, sans séparateurs (espaces, virgules, etc.).

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Le même acide aminé correspond à l'anticodon UCA sur l'ARN de transfert et à un triplet du gène sur l'ADN
1) Région du Grand Toronto
2) AAC
3) TGT
4) ACT

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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. La synthèse de l'hémoglobine dans une cellule est contrôlée par un certain segment de la molécule d'ADN, appelé
1) codon
2) triplet
3) code génétique
4) génome

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Dans lequel des organites cellulaires répertoriés les réactions de synthèse matricielle se produisent-elles ? Identifiez trois affirmations vraies dans la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) centrioles
2) lysosomes
3) Appareil de Golgi
4) ribosomes
5) mitochondries
6) chloroplastes

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Regardez l'image illustrant les processus se produisant dans une cellule et indiquez A) le nom du processus indiqué par la lettre A, B) le nom du processus indiqué par la lettre B, C) le nom du type de réactions chimiques. Pour chaque lettre, sélectionnez le terme correspondant dans la liste fournie.
1) réplication
2) transcription
3) diffusion
4) dénaturation
5) réactions exothermiques
6) réactions de substitution
7) réactions de synthèse matricielle
8) réactions de clivage

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Regardez l'image et indiquez (A) le nom du processus 1, (B) le nom du processus 2, (c) le produit final du processus 2. Pour chaque lettre, sélectionnez le terme ou le concept correspondant dans la liste fournie.
1) ARNt
2) polypeptide
3) ribosomes
4) réplication
5) diffusion
6) conjugaison
7)ATP
8) transcription

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1. Établir une correspondance entre les processus et les étapes de la synthèse des protéines : 1) transcription, 2) traduction. Écrivez les nombres 1 et 2 dans le bon ordre.
A) transfert d'acides aminés par ARNt
B) L'ADN est impliqué
B) synthèse de l'ARNm
D) formation d'une chaîne polypeptidique
D) se produit sur le ribosome

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2. Établir une correspondance entre les caractéristiques et les processus : 1) transcription, 2) traduction. Écrivez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) trois types d'ARN sont synthétisés
B) se produit à l'aide des ribosomes
C) une liaison peptidique se forme entre les monomères
D) chez les eucaryotes, se produit dans le noyau
D) L'ADN est utilisé comme matrice
E) réalisée par l'enzyme ARN polymérase

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Établir une correspondance entre les caractéristiques et les types de réactions matricielles : 1) réplication, 2) transcription, 3) traduction. Écrivez les chiffres 1 à 3 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) Les réactions se produisent sur les ribosomes.
B) L'ARN sert de modèle.
C) Un biopolymère se forme contenant des nucléotides avec de la thymine.
D) Le polymère synthétisé contient du désoxyribose.
D) Un polypeptide est synthétisé.
E) Les molécules d'ARN sont synthétisées.

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Tous les signes répertoriés ci-dessous, sauf deux, sont utilisés pour décrire le processus illustré sur la figure. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) selon le principe de complémentarité, la séquence nucléotidique d'une molécule d'ADN est traduite en séquence nucléotidique de molécules de différents types d'ARN
2) le processus de conversion d'une séquence nucléotidique en une séquence d'acides aminés
3) le processus de transfert de l'information génétique du noyau au site de synthèse des protéines
4) le processus se produit dans les ribosomes
5) le résultat du processus est la synthèse d'ARN

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Le poids moléculaire du polypeptide est de 30 000 cu. Déterminez la longueur du gène qui le code si le poids moléculaire d'un acide aminé est en moyenne de 100 et que la distance entre les nucléotides dans l'ADN est de 0,34 nm. Notez uniquement le numéro correspondant dans votre réponse.

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Sélectionnez deux des réactions répertoriées ci-dessous qui sont liées aux réactions de synthèse matricielle. Notez les numéros sous lesquels ils sont indiqués.
1) synthèse cellulosique
2) synthèse d'ATP
3) biosynthèse des protéines
4) oxydation du glucose
5) Réplication de l'ADN

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Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées dans le tableau. Les réactions matricielles dans les cellules comprennent
1) Réplication de l'ADN
2) photolyse de l'eau
3) Synthèse d'ARN
4) chimiosynthèse
5) biosynthèse des protéines
6) synthèse d'ATP

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Toutes les caractéristiques suivantes, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire le processus de biosynthèse des protéines dans une cellule. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées dans votre réponse.
1) Le processus se déroule en présence d’enzymes.
2) Le rôle central dans le processus appartient aux molécules d'ARN.
3) Le processus s'accompagne de la synthèse d'ATP.
4) Les acides aminés servent de monomères pour former des molécules.
5) L'assemblage des molécules protéiques s'effectue dans les lysosomes.

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Trouvez trois erreurs dans le texte donné. Indiquez les numéros des propositions dans lesquelles elles sont faites.(1) Au cours de la biosynthèse des protéines, des réactions de synthèse matricielle se produisent. (2) Les réactions de synthèse de modèles incluent uniquement les réactions de réplication et de transcription. (3) À la suite de la transcription, un ARNm est synthétisé, dont la matrice est la molécule d'ADN entière. (4) Après avoir traversé les pores du noyau, l'ARNm pénètre dans le cytoplasme. (5) L'ARN messager est impliqué dans la synthèse de l'ARNt. (6) L'ARN de transfert fournit des acides aminés pour l'assemblage des protéines. (7) L'énergie des molécules d'ATP est dépensée pour la connexion de chaque acide aminé avec l'ARNt.

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Tous les concepts suivants, sauf deux, sont utilisés pour décrire la traduction. Identifiez deux caractéristiques qui « sortent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) synthèse matricielle
2) fuseau mitotique
3) polysome
4) liaison peptidique
5) acides gras supérieurs

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Toutes les caractéristiques listées ci-dessous, sauf deux, sont utilisées pour décrire les processus nécessaires à la synthèse d'une chaîne polypeptidique. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) transcription de l'ARN messager dans le noyau
2) transport des acides aminés du cytoplasme vers le ribosome
3) Réplication de l'ADN
4) formation d'acide pyruvique
5) connexion des acides aminés

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© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

Dans toute cellule et tout organisme, toutes les caractéristiques anatomiques, morphologiques et fonctionnelles sont déterminées par la structure des protéines qui les composent. La propriété héréditaire de l'organisme est la capacité de synthétiser certaines protéines. Les acides aminés sont situés dans une chaîne polypeptidique dont dépendent les caractéristiques biologiques.
Chaque cellule possède sa propre séquence de nucléotides dans la chaîne polynucléotidique de l'ADN. C'est le code génétique de l'ADN. Grâce à lui, des informations sur la synthèse de certaines protéines sont enregistrées. Cet article décrit ce qu'est le code génétique, ses propriétés et ses informations génétiques.

Un peu d'histoire

L’idée selon laquelle il pourrait exister un code génétique a été formulée par J. Gamow et A. Down au milieu du XXe siècle. Ils ont décrit que la séquence nucléotidique responsable de la synthèse d'un acide aminé particulier contient au moins trois unités. Plus tard, ils ont prouvé le nombre exact de trois nucléotides (il s'agit d'une unité du code génétique), appelés triplet ou codon. Il y a soixante-quatre nucléotides au total, car la molécule acide où se trouve l’ARN est constituée de quatre résidus nucléotidiques différents.

Qu'est-ce que le code génétique

La méthode de codage de la séquence de protéines d'acides aminés en raison de la séquence de nucléotides est caractéristique de toutes les cellules et organismes vivants. C'est ce qu'est le code génétique.
Il y a quatre nucléotides dans l'ADN :

• adénine - A;
• guanine-G;
• cytosine-C;
• thymine - T.

Ils sont désignés par des lettres majuscules latines ou (dans la littérature de langue russe) russes.
L'ARN contient également quatre nucléotides, mais l'un d'eux est différent de l'ADN :

• adénine - A;
• guanine-G;
• cytosine-C;
• uracile - U.

Tous les nucléotides sont disposés en chaînes, l'ADN ayant une double hélice et l'ARN une seule hélice.
Les protéines sont construites là où elles, situées dans un certain ordre, déterminent leurs propriétés biologiques.

Propriétés du code génétique

Tripleté. Une unité du code génétique est constituée de trois lettres, c'est un triplet. Cela signifie que les vingt acides aminés existants sont codés par trois nucléotides spécifiques appelés codons ou trilpets. Il existe soixante-quatre combinaisons pouvant être créées à partir de quatre nucléotides. Cette quantité est plus que suffisante pour coder vingt acides aminés.
Dégénérescence. Chaque acide aminé correspond à plus d'un codon, à l'exception de la méthionine et du tryptophane.
Sans ambiguïté. Un codon code pour un acide aminé. Par exemple, dans le gène d'une personne en bonne santé contenant des informations sur la cible bêta de l'hémoglobine, un triplet de GAG ​​et GAA code A. Chez toute personne atteinte de drépanocytose, un nucléotide est modifié.
Colinéarité. La séquence d'acides aminés correspond toujours à la séquence de nucléotides que contient le gène.
Le code génétique est continu et compact, ce qui signifie qu’il ne comporte aucun signe de ponctuation. Autrement dit, à partir d'un certain codon, une lecture continue se produit. Par exemple, AUGGGGUGTSUAUAUGUG sera lu comme : AUG, GUG, TSUU, AAU, GUG. Mais pas AUG, UGG, etc. ou quoi que ce soit d'autre.
Polyvalence. Il en va de même pour absolument tous les organismes terrestres, des humains aux poissons, en passant par les champignons et les bactéries.

Tableau

Tous les acides aminés disponibles ne sont pas inclus dans le tableau présenté. L'hydroxyproline, l'hydroxylysine, la phosphosérine, les dérivés iodés de la tyrosine, la cystine et quelques autres sont absents, car ce sont des dérivés d'autres acides aminés codés par l'ARNm et formés après modification des protéines suite à la traduction.
D'après les propriétés du code génétique, on sait qu'un codon est capable de coder pour un acide aminé. L'exception est le code génétique qui remplit des fonctions supplémentaires et code pour la valine et la méthionine. L'ARNm, étant au début du codon, attache l'ARNt, qui porte le formylméthione. Une fois la synthèse terminée, il est clivé et emporte avec lui le résidu formyle, se transformant en résidu méthionine. Ainsi, les codons ci-dessus sont les initiateurs de la synthèse de la chaîne polypeptidique. S’ils ne le sont pas au début, alors ils ne sont pas différents des autres.

Information génétique

Ce concept désigne un programme de propriétés transmis par les ancêtres. Il est ancré dans l’hérédité en tant que code génétique.
Le code génétique est réalisé lors de la synthèse des protéines :

• ARN messager ;
• ARNr ribosomal.

Les informations sont transmises par communication directe (ADN-ARN-protéine) et inverse (moyen-protéine-ADN).
Les organismes peuvent le recevoir, le stocker, le transmettre et l’utiliser de manière plus efficace.
Transmise par héritage, l’information détermine le développement d’un organisme particulier. Mais en raison de l'interaction avec l'environnement, la réaction de ce dernier est déformée, ce qui entraîne une évolution et un développement. De cette façon, de nouvelles informations sont introduites dans le corps.

Le calcul des lois de la biologie moléculaire et la découverte du code génétique ont illustré la nécessité de combiner la génétique avec la théorie de Darwin, sur la base de laquelle a émergé une théorie synthétique de l'évolution - la biologie non classique.
L'hérédité, la variation et la sélection naturelle de Darwin sont complétées par une sélection génétiquement déterminée. L'évolution se réalise au niveau génétique grâce à des mutations aléatoires et à l'héritage des traits les plus précieux et les plus adaptés à l'environnement.

Décoder le code humain

Dans les années 90, le projet Génome humain a été lancé, à la suite duquel des fragments du génome contenant 99,99 % des gènes humains ont été découverts au deux millième. Les fragments qui ne sont pas impliqués dans la synthèse des protéines et qui ne sont pas codés restent inconnus. Leur rôle reste pour l’instant inconnu.

Découvert pour la dernière fois en 2006, le chromosome 1 est le plus long du génome. Plus de trois cent cinquante maladies, dont le cancer, apparaissent à la suite de troubles et de mutations.

Le rôle de telles études ne peut être surestimé. Lorsqu'ils ont découvert ce qu'est le code génétique, on a appris selon quels schémas le développement se produit, comment se forment la structure morphologique, le psychisme, la prédisposition à certaines maladies, le métabolisme et les défauts des individus.

Le code génétique est un moyen de coder la séquence d'acides aminés dans une molécule protéique en utilisant la séquence de nucléotides dans une molécule d'acide nucléique. Les propriétés du code génétique découlent des caractéristiques de ce codage.

Chaque acide aminé protéique correspond à trois nucléotides d'acide nucléique consécutifs - triolet, ou codon. Chaque nucléotide peut contenir l'une des quatre bases azotées. Dans l'ARN, ce sont l'adénine (A), l'uracile (U), la guanine (G), la cytosine (C). En combinant des bases azotées (en l'occurrence des nucléotides les contenant) de différentes manières, on peut obtenir de nombreux triplets différents : AAA, GAU, UCC, GCA, AUC, etc. Le nombre total de combinaisons possibles est de 64, soit 43.

Les protéines des organismes vivants contiennent environ 20 acides aminés. Si la nature « prévoyait » de coder chaque acide aminé non pas avec trois, mais avec deux nucléotides, alors la variété de ces paires ne suffirait pas, puisqu'il n'y en aurait que 16, c'est-à-dire 42.

Ainsi, la propriété principale du code génétique est sa triplicité. Chaque acide aminé est codé par un triplet de nucléotides.

Puisqu’il existe beaucoup plus de triplets différents possibles que les acides aminés utilisés dans les molécules biologiques, la propriété suivante a été réalisée dans la nature vivante : redondance code génétique. De nombreux acides aminés ont commencé à être codés non pas par un codon, mais par plusieurs. Par exemple, l'acide aminé glycine est codé par quatre codons différents : GGU, GGC, GGA, GGG. La redondance est également appelée dégénérescence.

La correspondance entre les acides aminés et les codons est présentée dans des tableaux. Par exemple, ceux-ci :

Par rapport aux nucléotides, le code génétique a la propriété suivante : sans ambiguïté(ou spécificité) : chaque codon correspond à un seul acide aminé. Par exemple, le codon GGU ne peut coder que pour la glycine et aucun autre acide aminé.

Encore. La redondance signifie que plusieurs triplets peuvent coder pour le même acide aminé. Spécificité – chaque codon spécifique ne peut coder que pour un seul acide aminé.

Il n'y a pas de signes de ponctuation particuliers dans le code génétique (à l'exception des codons d'arrêt, qui indiquent la fin de la synthèse polypeptidique). La fonction des signes de ponctuation est assurée par les triplets eux-mêmes - la fin de l'un signifie qu'un autre commencera ensuite. Cela implique les deux propriétés suivantes du code génétique : continuité Et sans chevauchement. La continuité fait référence à la lecture de triolets immédiatement les uns après les autres. Sans chevauchement signifie que chaque nucléotide ne peut faire partie que d’un seul triplet. Ainsi, le premier nucléotide du triplet suivant vient toujours après le troisième nucléotide du triplet précédent. Un codon ne peut pas commencer par le deuxième ou le troisième nucléotide du codon précédent. En d’autres termes, le code ne se chevauche pas.

Le code génétique a la propriété Polyvalence. Il en est de même pour tous les organismes sur Terre, ce qui indique l'unité de l'origine de la vie. Il existe de très rares exceptions à cela. Par exemple, certains triplets des mitochondries et des chloroplastes codent pour des acides aminés autres que ceux habituels. Cela peut suggérer qu’à l’aube de la vie, il existait des variations légèrement différentes du code génétique.

Enfin, le code génétique a immunité au bruit, ce qui est une conséquence de sa propriété de licenciement. Les mutations ponctuelles, qui se produisent parfois dans l'ADN, entraînent généralement le remplacement d'une base azotée par une autre. Cela change le triplet. Par exemple, c’était AAA, mais après la mutation, c’est devenu AAG. Cependant, de tels changements n'entraînent pas toujours une modification de l'acide aminé dans le polypeptide synthétisé, puisque les deux triplets, en raison de la propriété de redondance du code génétique, peuvent correspondre à un acide aminé. Étant donné que les mutations sont souvent nocives, la propriété d’immunité au bruit est utile.

Le code génétique, ou biologique, est l'une des propriétés universelles de la nature vivante, prouvant l'unité de son origine. Code génétique est une méthode de codage de la séquence d'acides aminés d'un polypeptide utilisant une séquence de nucléotides d'acide nucléique (ARN messager ou section d'ADN complémentaire sur laquelle l'ARNm est synthétisé).

Il existe d'autres définitions.

Code génétique- c'est la correspondance de chaque acide aminé (partie des protéines vivantes) à une séquence spécifique de trois nucléotides. Code génétique est la relation entre les bases d’acides nucléiques et les acides aminés protéiques.

Dans la littérature scientifique, le code génétique ne désigne pas la séquence de nucléotides de l'ADN d'un organisme qui détermine son individualité.

Il est incorrect de supposer qu’un organisme ou une espèce possède un code et qu’un autre en possède un autre. Le code génétique est la manière dont les acides aminés sont codés par les nucléotides (c'est-à-dire le principe, le mécanisme) ; elle est universelle pour tous les êtres vivants, la même pour tous les organismes.

Par conséquent, il est incorrect de dire, par exemple, « Le code génétique d'une personne » ou « Le code génétique d'un organisme », qui sont souvent utilisés dans la littérature et les films pseudo-scientifiques.

Dans ces cas, nous entendons généralement le génome d'une personne, d'un organisme, etc.

La diversité des organismes vivants et les caractéristiques de leur activité vitale sont principalement dues à la diversité des protéines.

La structure spécifique d'une protéine est déterminée par l'ordre et la quantité des différents acides aminés qui composent sa composition. La séquence d'acides aminés du peptide est cryptée dans l'ADN à l'aide d'un code biologique. Du point de vue de la diversité de l'ensemble des monomères, l'ADN est une molécule plus primitive qu'un peptide. L'ADN est constitué de différentes alternances de seulement quatre nucléotides. Cela a longtemps empêché les chercheurs de considérer l’ADN comme le matériau de l’hérédité.

Comment les acides aminés sont-ils codés par des nucléotides ?

1) Les acides nucléiques (ADN et ARN) sont des polymères constitués de nucléotides.

Chaque nucléotide peut contenir l'une des quatre bases azotées : adénine (A, en : A), guanine (G, G), cytosine (C, en : C), thymine (T, en : T). Dans le cas de l'ARN, la thymine est remplacée par l'uracile (U, U).

Lorsqu’on considère le code génétique, seules les bases azotées sont prises en compte.

Ensuite, la chaîne d’ADN peut être représentée comme sa séquence linéaire. Par exemple:

La section ARNm complémentaire à ce code sera la suivante :

2) Les protéines (polypeptides) sont des polymères constitués d'acides aminés.

Dans les organismes vivants, 20 acides aminés sont utilisés pour construire des polypeptides (quelques autres sont très rares). Pour les désigner, vous pouvez également utiliser une lettre (bien que le plus souvent ils en utilisent trois - une abréviation du nom de l'acide aminé).

Les acides aminés d'un polypeptide sont également reliés linéairement par une liaison peptidique. Par exemple, supposons qu'il existe une section d'une protéine avec la séquence d'acides aminés suivante (chaque acide aminé est désigné par une lettre) :

3) Si la tâche consiste à coder chaque acide aminé à l'aide de nucléotides, cela revient alors à coder 20 lettres en utilisant 4 lettres.

Cela peut être fait en faisant correspondre les lettres d'un alphabet de 20 lettres avec des mots composés de plusieurs lettres d'un alphabet de 4 lettres.

Si un acide aminé est codé par un nucléotide, alors seuls quatre acides aminés peuvent être codés.

Si chaque acide aminé est associé à deux nucléotides consécutifs dans la chaîne d’ARN, alors seize acides aminés peuvent être codés.

En effet, s'il y a quatre lettres (A, U, G, C), alors le nombre de leurs différentes combinaisons de paires sera de 16 : (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), (UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Les parenthèses sont utilisées pour faciliter la perception.] Cela signifie que seuls 16 acides aminés différents peuvent être codés avec un tel code (un mot de deux lettres) : chacun aura son propre mot (deux nucléotides consécutifs).

D'après les mathématiques, la formule pour déterminer le nombre de combinaisons ressemble à ceci : ab = n.

Ici n est le nombre de combinaisons différentes, a est le nombre de lettres de l'alphabet (ou la base du système numérique), b est le nombre de lettres du mot (ou de chiffres du nombre). Si nous substituons l'alphabet de 4 lettres et des mots composés de deux lettres dans cette formule, nous obtenons 42 = 16.

Si trois nucléotides consécutifs sont utilisés comme mot de code pour chaque acide aminé, alors 43 = 64 acides aminés différents peuvent être codés, puisque 64 combinaisons différentes peuvent être faites à partir de quatre lettres prises en groupes de trois (par exemple, AUG, GAA, CAU , GGU, etc.).

d.). C’est déjà plus que suffisant pour coder 20 acides aminés.

Exactement code à trois lettres utilisé dans le code génétique. Trois nucléotides consécutifs codant pour un acide aminé sont appelés triolet(ou codon).

Chaque acide aminé est associé à un triplet spécifique de nucléotides.

De plus, comme les combinaisons de triplets chevauchent le nombre d’acides aminés en excès, de nombreux acides aminés sont codés par plusieurs triplets.

Trois triplets ne codent pour aucun des acides aminés (UAA, UAG, UGA).

Ils indiquent la fin de l'émission et sont appelés arrêter les codons(ou codons absurdes).

Le triplet AUG code non seulement pour l'acide aminé méthionine, mais initie également la traduction (joue le rôle d'un codon d'initiation).

Vous trouverez ci-dessous des tableaux de correspondance des acides aminés avec les triplets de nucléotides.

À l'aide du premier tableau, il est pratique de déterminer l'acide aminé correspondant à partir d'un triplet donné. Pour le second - pour un acide aminé donné, les triplets qui lui correspondent.

Prenons un exemple de mise en œuvre d'un code génétique. Soit un ARNm avec le contenu suivant :

Divisons la séquence nucléotidique en triplets :

Associons chaque triplet à l'acide aminé du polypeptide qu'il code :

Méthionine - Acide aspartique - Sérine - Thréonine - Tryptophane - Leucine - Leucine - Lysine - Asparagine - Glutamine

Le dernier triplet est un codon stop.

Propriétés du code génétique

Les propriétés du code génétique dépendent en grande partie de la manière dont les acides aminés sont codés.

La première et évidente propriété est triplicité.

Cela fait référence au fait que l’unité de code est une séquence de trois nucléotides.

Une propriété importante du code génétique est sa sans chevauchement. Un nucléotide inclus dans un triplet ne peut pas être inclus dans un autre.

C'est-à-dire que la séquence AGUGAA ne peut être lue que comme AGU-GAA, mais pas, par exemple, comme ceci : AGU-GUG-GAA. Autrement dit, si une paire GU est incluse dans un triplet, elle ne peut pas déjà être un composant d'un autre.

Sous sans ambiguïté Le code génétique comprend que chaque triplet correspond à un seul acide aminé.

Par exemple, le triplet AGU code pour l’acide aminé sérine et rien d’autre.

Code génétique

Ce triplet correspond uniquement à un seul acide aminé.

En revanche, plusieurs triplets peuvent correspondre à un acide aminé. Par exemple, la même sérine, en plus de l'AGU, correspond au codon AGC. Cette propriété est appelée dégénérescence code génétique.

La dégénérescence permet à de nombreuses mutations de rester inoffensives, car souvent le remplacement d'un nucléotide dans l'ADN n'entraîne pas de modification de la valeur du triplet. Si vous regardez attentivement le tableau de correspondance des acides aminés avec les triplets, vous remarquerez que si un acide aminé est codé par plusieurs triplets, ils diffèrent souvent par le dernier nucléotide, c'est-à-dire qu'il peut s'agir de n'importe quoi.

Certaines autres propriétés du code génétique sont également relevées (continuité, immunité au bruit, universalité, etc.).

La résilience comme adaptation des plantes aux conditions de vie. Réactions fondamentales des plantes à l'action de facteurs défavorables.

La résistance des plantes est la capacité de résister aux effets de facteurs environnementaux extrêmes (sécheresse du sol et de l’air).

Le caractère unique du code génétique se manifeste dans le fait que

Cette propriété s'est développée au cours du processus d'évolution et a été génétiquement fixée. Dans les zones aux conditions défavorables, des formes ornementales stables et des variétés locales de plantes cultivées résistantes à la sécheresse se sont formées. Un niveau particulier de résistance inhérent aux plantes ne se révèle que sous l'influence de facteurs environnementaux extrêmes.

À la suite de l'apparition d'un tel facteur, la phase d'irritation commence - un écart important par rapport à la norme d'un certain nombre de paramètres physiologiques et leur retour rapide à la normale. Il y a ensuite un changement dans le taux métabolique et des dommages aux structures intracellulaires. Dans le même temps, tous les synthétiques sont supprimés, tous les hydrolytiques sont activés et l'apport énergétique global du corps diminue. Si l'effet du facteur ne dépasse pas la valeur seuil, la phase d'adaptation commence.

Une plante adaptée réagit moins à une exposition répétée ou croissante à un facteur extrême. Au niveau de l'organisme, l'interaction entre les organes s'ajoute aux mécanismes d'adaptation. L'affaiblissement du mouvement des flux d'eau, des composés minéraux et organiques à travers la plante exacerbe la compétition entre les organes, et leur croissance s'arrête.

Biostabilité des plantes définie. la valeur maximale du facteur extrême auquel les plantes forment encore des graines viables. La stabilité agronomique est déterminée par le degré de réduction du rendement. Les plantes se caractérisent par leur résistance à un type spécifique de facteurs extrêmes : hivernage, résistance aux gaz, résistance au sel, résistance à la sécheresse.

Le type d'ascaris, contrairement aux vers plats, a une cavité corporelle primaire - un schizocèle, formé en raison de la destruction du parenchyme qui remplit les espaces entre la paroi corporelle et les organes internes - sa fonction est le transport.

Il maintient l'homéostasie. La forme du corps est ronde de diamètre. Le tégument est cuticulé. Les muscles sont représentés par une couche de muscles longitudinaux. L'intestin est traversant et se compose de 3 sections : antérieure, moyenne et postérieure. L'ouverture buccale est située sur la surface ventrale de l'extrémité antérieure du corps. Le pharynx a une lumière triangulaire caractéristique. Le système excréteur est représenté par des protonéphridies ou des glandes cutanées spéciales - les glandes hypodermiques. La plupart des espèces sont dioïques et se reproduisent uniquement sexuellement.

Le développement est direct, moins souvent avec métamorphose. Ils ont une composition cellulaire constante du corps et n’ont pas la capacité de se régénérer. L'intestin antérieur comprend la cavité buccale, le pharynx et l'œsophage.

Ils n'ont pas de section médiane ou postérieure. Le système excréteur est constitué de 1 à 2 cellules géantes de l'hypoderme. Les canaux excréteurs longitudinaux se trouvent dans les crêtes latérales de l'hypoderme.

Propriétés du code génétique. Preuve du code triplet. Codons de décodage. Arrêtez les codons. Le concept de suppression génétique.

L'idée selon laquelle un gène code une information dans la structure primaire d'une protéine a été concrétisée par F.

Crick dans son hypothèse de séquence, selon laquelle la séquence des éléments génétiques détermine la séquence des résidus d'acides aminés dans la chaîne polypeptidique. La validité de l'hypothèse de séquence est prouvée par la colinéarité des structures du gène et du polypeptide qu'il code. Le développement le plus significatif en 1953 a été la prise en compte de cela. Que le code est très probablement un triplet.

; Paires de bases d'ADN : A-T, T-A, G-C, C-G - ne peuvent coder que 4 acides aminés si chaque paire correspond à un acide aminé. Comme vous le savez, les protéines contiennent 20 acides aminés basiques. Si nous supposons que chaque acide aminé a 2 paires de bases, alors 16 acides aminés (4*4) peuvent être codés - ce n'est encore une fois pas suffisant.

Si le code est triple, alors 64 codons (4*4*4) peuvent être constitués à partir de 4 paires de bases, ce qui est plus que suffisant pour coder 20 acides aminés. Crick et ses collègues ont supposé que le code était un triplet : il n'y avait pas de « virgules » entre les codons, c'est-à-dire des marques de séparation ; Le code d’un gène est lu à partir d’un point fixe dans une direction. À l'été 1961, Kirenberg et Mattei rapportèrent le décodage du premier codon et suggérèrent une méthode pour établir la composition des codons dans un système de synthèse de protéines acellulaire.

Ainsi, le codon de la phénylalanine a été transcrit comme UUU dans l'ARNm. En outre, grâce à l'application des méthodes développées par Korana, Nirenberg et Leder en 1965.

un dictionnaire de codes sous sa forme moderne a été compilé. Ainsi, l'apparition de mutations dans les phages T4 provoquées par la perte ou l'ajout de bases était la preuve de la nature triplet du code (propriété 1). Ces suppressions et ajouts, entraînant des décalages d'image lors de la « lecture » du code, n'ont été éliminés qu'en rétablissant l'exactitude du code, ce qui a empêché l'apparition de mutants. Ces expériences ont également montré que les triplets ne se chevauchent pas, c'est-à-dire que chaque base ne peut appartenir qu'à un seul triplet (propriété 2).

La plupart des acides aminés possèdent plusieurs codons. Un code dans lequel le nombre d'acides aminés est inférieur au nombre de codons est appelé dégénéré (propriété 3), c'est-à-dire

c'est-à-dire qu'un acide aminé donné peut être codé par plus d'un triplet. De plus, trois codons ne codent pour aucun acide aminé (« codons non-sens ») et agissent comme un « signal d’arrêt ». Un codon stop est le point final d’une unité fonctionnelle de l’ADN, le cistron. Les codons d'arrêt sont les mêmes chez toutes les espèces et sont représentés par UAA, UAG, UGA. Une caractéristique notable du code est qu’il est universel (propriété 4).

Dans tous les organismes vivants, les mêmes triplets codent pour les mêmes acides aminés.

L'existence de trois types de terminateurs de codons mutants et leur suppression ont été démontrées chez E. coli et la levure. La découverte de gènes suppresseurs qui « interprètent » des allèles absurdes de différents gènes indique que la traduction du code génétique peut changer.

Les mutations affectant l'anticodon des ARNt modifient leur spécificité de codon et créent la possibilité de suppression des mutations au niveau traductionnel. La suppression au niveau traductionnel peut survenir en raison de mutations dans les gènes codant pour certaines protéines ribosomales. À la suite de ces mutations, le ribosome « ​​fait des erreurs », par exemple en lisant des codons absurdes et les « interprète » à l’aide de certains ARNt non mutants. Parallèlement à la suppression génotypique agissant au niveau de la traduction, la suppression phénotypique des allèles non-sens est également possible : lorsque la température diminue, lorsque les cellules sont exposées à des antibiotiques aminosides qui se lient aux ribosomes, par exemple la streptomycine.

22. Reproduction des plantes supérieures : végétative et asexuée. Sporulation, structure des spores, égales et hétérosporées. La reproduction en tant que propriété de la matière vivante, c'est-à-dire la capacité d'un individu à donner naissance à son espèce, existait aux premiers stades de l'évolution.

Les formes de reproduction peuvent être divisées en 2 types : asexuée et sexuée. La reproduction asexuée elle-même s'effectue sans la participation de cellules germinales, à l'aide de cellules spécialisées - les spores. Ils se forment dans les organes de reproduction asexuée - les sporanges à la suite d'une division mitotique.

Au cours de sa germination, la spore reproduit un nouvel individu, semblable à la mère, à l'exception des spores des plantes à graines, dans lesquelles la spore a perdu la fonction de reproduction et de dispersion. Les spores peuvent également être formées par division de réduction, les spores unicellulaires se répandant.

La reproduction de plantes par voie végétative (partie de pousse, feuille, racine) ou par division d'algues unicellulaires en deux est dite végétative (bulbe, boutures).

La reproduction sexuée est réalisée par des cellules sexuelles spéciales - les gamètes.

Les gamètes se forment à la suite de la méiose, il y a des femelles et des mâles. À la suite de leur fusion, un zygote apparaît, à partir duquel un nouvel organisme se développe ensuite.

Les plantes diffèrent par les types de gamètes. Dans certains organismes unicellulaires, il fonctionne comme un gamète à certains moments. Des organismes de sexes différents (gamètes) fusionnent - ce processus sexuel est appelé hologamie. Si les gamètes mâles et femelles sont morphologiquement similaires et mobiles, il s’agit d’isogamètes.

Et le processus sexuel - isogame. Si les gamètes femelles sont un peu plus gros et moins mobiles que les mâles, alors ce sont des hétérogamètes et le processus est l'hétérogamie. Oogamie - les gamètes femelles sont très gros et immobiles, les gamètes mâles sont petits et mobiles.

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Code génétique - correspondance entre les triplets d'ADN et les acides aminés protéiques

La nécessité de coder la structure des protéines dans la séquence linéaire de nucléotides de l'ARNm et de l'ADN est dictée par le fait que lors de la traduction :

• il n'y a aucune correspondance entre le nombre de monomères dans la matrice d'ARNm et le produit - la protéine synthétisée ;
• il n'y a aucune similitude structurelle entre l'ARN et les monomères protéiques.

Cela élimine l'interaction complémentaire entre la matrice et le produit - le principe selon lequel la construction de nouvelles molécules d'ADN et d'ARN est réalisée lors de la réplication et de la transcription.

Il en ressort clairement qu'il doit exister un « dictionnaire » permettant de savoir quelle séquence de nucléotides d'ARNm assure l'inclusion d'acides aminés dans une protéine dans une séquence donnée. Ce « dictionnaire » est appelé code génétique, biologique, nucléotidique ou acide aminé. Il permet de crypter les acides aminés qui composent les protéines à l'aide d'une séquence spécifique de nucléotides dans l'ADN et l'ARNm. Il se caractérise par certaines propriétés.

Tripleté. L'une des principales questions lors de la détermination des propriétés du code était la question du nombre de nucléotides, qui devrait déterminer l'inclusion d'un acide aminé dans la protéine.

Il a été constaté que les éléments codants dans le cryptage d'une séquence d'acides aminés sont bien des triplets de nucléotides, ou triplés, qui ont été nommés "codons".

La signification des codons.

Il a été possible d'établir que sur 64 codons, l'inclusion d'acides aminés dans la chaîne polypeptidique synthétisée code pour 61 triplets, et que les 3 autres - UAA, UAG, UGA - ne codent pas pour l'inclusion d'acides aminés dans la protéine et étaient à l'origine appelés codons dénués de sens ou non-sens. Cependant, il a été démontré plus tard que ces triplets signalaient l’achèvement de la traduction et c’est pourquoi on les a appelés codons de terminaison ou codons d’arrêt.

Les codons de l'ARNm et les triplets de nucléotides dans le brin codant de l'ADN avec la direction de l'extrémité 5' vers l'extrémité 3' ont la même séquence de bases azotées, sauf que dans l'ADN au lieu de l'uracile (U), caractéristique de l'ARNm, il y a est la thymine (T).

Spécificité.

Chaque codon correspond à un seul acide aminé spécifique. En ce sens, le code génétique est strictement sans ambiguïté.

Tableau 4-3.

L'absence d'ambiguïté est l'une des propriétés du code génétique, qui se manifeste par le fait que...

Principaux composants du système de synthèse des protéines

Composants requis	Les fonctions
1 . Acides aminés	Substrats pour la synthèse des protéines
2. ARNt	Les ARNt agissent comme des adaptateurs. Leur extrémité acceptrice interagit avec les acides aminés et leur anticodon interagit avec le codon de l'ARNm.
3. Aminoacyl-ARNt synthétase	Chaque aa-ARNt synthétase catalyse la liaison spécifique de l'un des 20 acides aminés à l'ARNt correspondant
4.ARNm	La matrice contient une séquence linéaire de codons qui déterminent la structure primaire des protéines
5. Ribosomes	Structures sous-cellulaires ribonucléoprotéiques qui sont le site de la synthèse des protéines
6.	Sources d'énergie
7. Facteurs protéiques d'initiation, d'élongation, de terminaison	Protéines extraribosomales spécifiques nécessaires au processus de traduction (12 facteurs d'initiation : elF ; 2 facteurs d'élongation : eEFl, eEF2 et facteurs de terminaison : eRF)
8. Ions magnésium	Cofacteur qui stabilise la structure du ribosome

Remarques: elfe( facteurs d'initiation eucaryotes) — facteurs d'initiation; eEF ( facteurs d'élongation eucaryotes) — facteurs d'allongement ; eRF ( facteurs de libération eucaryotes) sont des facteurs de terminaison.

Dégénérescence. Il y a 61 triplets dans l’ARNm et l’ADN, chacun codant pour l’inclusion de l’un des 20 acides aminés de la protéine.

Il s'ensuit que dans les molécules d'information, l'inclusion du même acide aminé dans une protéine est déterminée par plusieurs codons. Cette propriété du code biologique est appelée dégénérescence.

Chez l'homme, seuls 2 acides aminés sont codés avec un codon - Met et Tri, tandis que Leu, Ser et Apr - avec six codons, et Ala, Val, Gly, Pro, Tre - avec quatre codons (Tableau

La redondance des séquences de codage est la propriété la plus précieuse d'un code, car elle augmente la stabilité du flux d'informations face aux effets néfastes de l'environnement externe et interne. Lors de la détermination de la nature de l’acide aminé à inclure dans une protéine, le troisième nucléotide d’un codon n’est pas aussi important que les deux premiers. Comme le montre le tableau. 4-4, pour de nombreux acides aminés, le remplacement d'un nucléotide en troisième position d'un codon n'affecte pas sa signification.

Linéarité de l'enregistrement des informations.

Pendant la traduction, les codons de l’ARNm sont « lus » séquentiellement à partir d’un point de départ fixe et ne se chevauchent pas. L'enregistrement d'informations ne contient pas de signaux indiquant la fin d'un codon et le début du suivant. Le codon AUG est le codon d'initiation et est lu à la fois au début et dans d'autres parties de l'ARNm comme Met. Les triplets qui le suivent sont lus séquentiellement sans aucune lacune jusqu'au codon d'arrêt, auquel la synthèse de la chaîne polypeptidique est terminée.

Polyvalence.

Jusqu'à récemment, on croyait que le code était absolument universel, c'est-à-dire la signification des mots de code est la même pour tous les organismes étudiés : virus, bactéries, plantes, amphibiens, mammifères, y compris l'homme.

Cependant, une exception est apparue plus tard : il s’est avéré que l’ARNm mitochondrial contient 4 triplets qui ont une signification différente de celle de l’ARNm d’origine nucléaire. Ainsi, dans l'ARNm mitochondrial, le triplet UGA code pour Tri, AUA code pour Met, et ACA et AGG sont lus comme des codons d'arrêt supplémentaires.

Colinéarité du gène et du produit.

Chez les procaryotes, une correspondance linéaire a été trouvée entre la séquence de codons d'un gène et la séquence d'acides aminés dans le produit protéique ou, comme on dit, il existe une colinéarité entre le gène et le produit.

Tableau 4-4.

Code génétique

Première base	Seconde base
	U	AVEC	UN	g
U	Sèche-cheveux UUU	UCU CEP	Champ de tir UAU	UGU Cis
Sèche-cheveux UUC	Série UCC	iASTir	UGC Cis
UUA Lei	UCA CEP	SAU*	UGA*
UUG Lei	UCG Ser	UAG*	UGG avril
AVEC	CUU Lei	CCU Pro	CAU Gis	UGT Avril
Lei CUC	SSSPro	SAS Gis	CCG avril
Lei AUC	SSA Pro	SAA Gln	CGA avril
CUG Lei	GCC Pro	CAG Glin	CGG avril
UN	AUU Île	ACU Tpé	AAU Asn	AGU Ser
AUC Ile	ACC Tre	AAS Asn	AGG Gris
AUA Méth	ASA Tre	AAA Liz	AGA avril
AOÛT Rencontré	ACG Tre	AAG Liz	AGG avril
g	Interdiction du GUU	GCU Ala	GAU Aspe	GGU Gli
GUC Val	CCG Ala	GAC Asp	GGC Gli
GUA Val	GSA Ala	GAA Glu	GGA Gli
GUG Val	GСG Ala	GAG Glu	GGG Joie

Remarques: U - uracile ; C - cytosine ; A - adénine ; G-guanine ; *—codon de terminaison.

Chez les eucaryotes, les séquences de bases d'un gène qui sont colinéaires à la séquence d'acides aminés de la protéine sont interrompues par des nitrones.

Par conséquent, dans les cellules eucaryotes, la séquence d’acides aminés d’une protéine est colinéaire avec la séquence d’exons d’un gène ou d’un ARNm mature après l’élimination post-transcriptionnelle des introns.

Le code génétique est un système d'enregistrement d'informations héréditaires dans des molécules d'acide nucléique, basé sur une certaine alternance de séquences nucléotidiques dans l'ADN ou l'ARN, formant des codons correspondant aux acides aminés d'une protéine.

Propriétés du code génétique.

Le code génétique possède plusieurs propriétés.

Tripleté.

Dégénérescence ou redondance.

Sans ambiguïté.

Polarité.

Sans chevauchement.

Compacité.

Polyvalence.

Il convient de noter que certains auteurs proposent également d’autres propriétés du code liées aux caractéristiques chimiques des nucléotides inclus dans le code ou à la fréquence d’apparition d’acides aminés individuels dans les protéines de l’organisme, etc. Cependant, ces propriétés découlent de celles énumérées ci-dessus, nous les considérerons donc ici.

UN. Tripleté. Le code génétique, comme de nombreux systèmes organisés de manière complexe, possède la plus petite unité structurelle et la plus petite unité fonctionnelle. Un triplet est la plus petite unité structurelle du code génétique. Il se compose de trois nucléotides. Un codon est la plus petite unité fonctionnelle du code génétique. Généralement, les triplets d’ARNm sont appelés codons. Dans le code génétique, un codon remplit plusieurs fonctions. Premièrement, sa fonction principale est de coder pour un seul acide aminé. Deuxièmement, le codon ne code peut-être pas pour un acide aminé, mais, dans ce cas, il remplit une autre fonction (voir ci-dessous). Comme le montre la définition, un triplet est un concept qui caractérise élémentaire unité structurelle code génétique (trois nucléotides). Codon – caractérise unité sémantique élémentaire génome - trois nucléotides déterminent la fixation d'un acide aminé à la chaîne polypeptidique.

L'unité structurelle élémentaire a d'abord été déchiffrée théoriquement, puis son existence a été confirmée expérimentalement. En effet, 20 acides aminés ne peuvent pas être codés avec un ou deux nucléotides car ces derniers n'en sont que 4. Trois nucléotides sur quatre donnent 4 3 = 64 variantes, ce qui couvre largement le nombre d'acides aminés disponibles dans les organismes vivants (voir tableau 1).

Les 64 combinaisons de nucléotides présentées dans le tableau présentent deux caractéristiques. Premièrement, sur les 64 variantes de triplet, seules 61 sont des codons et codent pour un acide aminé ; elles sont appelées codons de détection. Trois triolets ne codent pas

les acides aminés a sont des signaux d'arrêt indiquant la fin de la traduction. Il existe trois de ces triplés - UAA, UAG, UGA, ils sont aussi appelés « dénués de sens » (codons non-sens). À la suite d'une mutation associée au remplacement d'un nucléotide dans un triplet par un autre, un codon non-sens peut provenir d'un codon sens. Ce type de mutation est appelé mutation absurde. Si un tel signal d'arrêt se forme à l'intérieur du gène (dans sa partie informationnelle), alors pendant la synthèse des protéines à cet endroit, le processus sera constamment interrompu - seule la première partie (avant le signal d'arrêt) de la protéine sera synthétisée. Une personne atteinte de cette pathologie connaîtra un manque de protéines et ressentira des symptômes associés à cette carence. Par exemple, ce type de mutation a été identifié dans le gène codant pour la chaîne bêta de l’hémoglobine. Une chaîne d'hémoglobine inactive raccourcie est synthétisée et rapidement détruite. En conséquence, une molécule d'hémoglobine dépourvue de chaîne bêta se forme. Il est clair qu’il est peu probable qu’une telle molécule remplisse pleinement ses fonctions. Il existe une maladie grave qui se développe sous la forme d'une anémie hémolytique (thalassémie bêta-zéro, du mot grec « Thalas » - mer Méditerranée, où cette maladie a été découverte pour la première fois).

Le mécanisme d’action des codons stop diffère du mécanisme d’action des codons sens. Cela découle du fait que pour tous les codons codant pour les acides aminés, des ARNt correspondants ont été trouvés. Aucun ARNt n'a été trouvé pour les codons non-sens. Par conséquent, l’ARNt ne participe pas au processus d’arrêt de la synthèse des protéines.

CodonAOÛT (parfois GUG chez les bactéries) codent non seulement pour les acides aminés méthionine et valine, mais sont égalementinitiateur de diffusion .

b. Dégénérescence ou redondance.

61 des 64 triplets codent pour 20 acides aminés. Cet excès triple du nombre de triplets par rapport au nombre d'acides aminés suggère que deux options de codage peuvent être utilisées dans le transfert d'informations. Premièrement, les 64 codons ne peuvent pas tous être impliqués dans le codage de 20 acides aminés, mais seulement 20 et, deuxièmement, les acides aminés peuvent être codés par plusieurs codons. Des recherches ont montré que la nature a choisi cette dernière option.

Sa préférence est évidente. Si sur 64 triplets variants, seulement 20 étaient impliqués dans le codage des acides aminés, alors 44 triplets (sur 64) resteraient non codants, c'est-à-dire dénué de sens (codons absurdes). Auparavant, nous avons souligné à quel point il est dangereux pour la vie d'une cellule de transformer un triplet codant à la suite d'une mutation en un codon non-sens - cela perturbe considérablement le fonctionnement normal de l'ARN polymérase, conduisant finalement au développement de maladies. Actuellement, trois codons non-sens dans notre génome sont absurdes, mais imaginez maintenant ce qui se passerait si le nombre de codons absurdes était multiplié par environ 15. Il est clair que dans une telle situation, la transition des codons normaux vers les codons non-sens sera infiniment plus élevée.

Un code dans lequel un acide aminé est codé par plusieurs triplets est appelé dégénéré ou redondant. Presque chaque acide aminé possède plusieurs codons. Ainsi, l'acide aminé leucine peut être codé par six triplets - UUA, UUG, TSUU, TsUC, TsuA, TsUG. La valine est codée par quatre triplets, la phénylalanine par deux et seulement tryptophane et méthionine codé par un codon. La propriété associée à l'enregistrement des mêmes informations avec différents symboles est appelée dégénérescence.

Le nombre de codons désignés pour un acide aminé est bien corrélé à la fréquence d'apparition de l'acide aminé dans les protéines.

Et ce n’est probablement pas accidentel. Plus la fréquence d'apparition d'un acide aminé dans une protéine est élevée, plus le codon de cet acide aminé est représenté dans le génome, plus la probabilité de ses dommages par des facteurs mutagènes est élevée. Par conséquent, il est clair qu’un codon muté a plus de chances de coder pour le même acide aminé s’il est fortement dégénéré. De ce point de vue, la dégénérescence du code génétique est un mécanisme qui protège le génome humain des dommages.

Il convient de noter que le terme dégénérescence est utilisé en génétique moléculaire dans un autre sens. Ainsi, l'essentiel de l'information d'un codon est contenu dans les deux premiers nucléotides ; la base en troisième position du codon s'avère avoir peu d'importance. Ce phénomène est appelé « dégénérescence de la troisième base ». Cette dernière fonctionnalité minimise l’effet des mutations. Par exemple, on sait que la fonction principale des globules rouges est de transporter l’oxygène des poumons vers les tissus et le dioxyde de carbone des tissus vers les poumons. Cette fonction est assurée par le pigment respiratoire - l'hémoglobine, qui remplit tout le cytoplasme des érythrocytes. Il se compose d'une partie protéique - la globine, qui est codée par le gène correspondant. En plus des protéines, la molécule d'hémoglobine contient de l'hème, qui contient du fer. Les mutations des gènes de la globine conduisent à l'apparition de différentes variantes d'hémoglobines. Le plus souvent, les mutations sont associées à remplacement d'un nucléotide par un autre et apparition d'un nouveau codon dans le gène, qui peut coder pour un nouvel acide aminé dans la chaîne polypeptidique de l'hémoglobine. Dans un triplet, à la suite d'une mutation, n'importe quel nucléotide peut être remplacé - le premier, le deuxième ou le troisième. On connaît plusieurs centaines de mutations qui affectent l’intégrité des gènes de la globine. Près 400 dont sont associés au remplacement de nucléotides uniques dans un gène et au remplacement d'acides aminés correspondant dans un polypeptide. Parmi ceux-ci seulement 100 les remplacements entraînent une instabilité de l'hémoglobine et divers types de maladies allant de légères à très graves. 300 (environ 64 %) mutations de substitution n'affectent pas la fonction de l'hémoglobine et n'entraînent pas de pathologie. L'une des raisons en est la « dégénérescence de la troisième base » mentionnée ci-dessus, lorsqu'un remplacement du troisième nucléotide dans un triplet codant pour la sérine, la leucine, la proline, l'arginine et certains autres acides aminés conduit à l'apparition d'un codon synonyme. codant pour le même acide aminé. Une telle mutation ne se manifestera pas de manière phénotypique. En revanche, tout remplacement du premier ou du deuxième nucléotide d'un triplet entraîne dans 100 % des cas l'apparition d'un nouveau variant de l'hémoglobine. Mais même dans ce cas, il se peut qu’il n’y ait pas de troubles phénotypiques graves. La raison en est le remplacement d'un acide aminé dans l'hémoglobine par un autre similaire au premier en termes de propriétés physico-chimiques. Par exemple, si un acide aminé aux propriétés hydrophiles est remplacé par un autre acide aminé, mais avec les mêmes propriétés.

L'hémoglobine est constituée du groupe fer porphyrine de l'hème (des molécules d'oxygène et de dioxyde de carbone y sont attachées) et de la protéine - globine. L'hémoglobine adulte (HbA) contient deux -des chaînes et deux -Chaînes. Molécule -la chaîne contient 141 résidus d'acides aminés, -chaîne - 146, - Et -les chaînes diffèrent par de nombreux résidus d'acides aminés. La séquence d'acides aminés de chaque chaîne de globine est codée par son propre gène. Codage des gènes -la chaîne est située dans le bras court du chromosome 16, -gène - dans le bras court du chromosome 11. Substitution dans le codage du gène -la chaîne d'hémoglobine du premier ou du deuxième nucléotide entraîne presque toujours l'apparition de nouveaux acides aminés dans la protéine, une perturbation des fonctions de l'hémoglobine et des conséquences graves pour le patient. Par exemple, remplacer "C" dans l'un des triplets CAU (histidine) par "Y" entraînera l'apparition d'un nouveau triplet UAU, codant pour un autre acide aminé - la tyrosine. Phénotypiquement, cela se manifestera par une maladie grave. substitution similaire en position 63 -la chaîne du polypeptide histidine à la tyrosine entraînera une déstabilisation de l'hémoglobine. La maladie méthémoglobinémie se développe. Remplacement, par mutation, de l'acide glutamique par la valine en 6ème position -la chaîne est la cause de la maladie la plus grave - la drépanocytose. Ne continuons pas la triste liste. Notons seulement qu'en remplaçant les deux premiers nucléotides, un acide aminé aux propriétés physico-chimiques similaires au précédent peut apparaître. Ainsi, le remplacement du 2ème nucléotide dans l'un des triplets codant pour l'acide glutamique (GAA) dans -la chaîne avec « U » conduit à l'apparition d'un nouveau triplet (GUA), codant pour la valine, et le remplacement du premier nucléotide par « A » forme le triplet AAA, codant pour l'acide aminé lysine. L'acide glutamique et la lysine ont des propriétés physicochimiques similaires : ils sont tous deux hydrophiles. La valine est un acide aminé hydrophobe. Par conséquent, le remplacement de l'acide glutamique hydrophile par de la valine hydrophobe modifie considérablement les propriétés de l'hémoglobine, ce qui conduit finalement au développement de l'anémie falciforme, tandis que le remplacement de l'acide glutamique hydrophile par de la lysine hydrophile modifie dans une moindre mesure la fonction de l'hémoglobine - les patients développent une forme bénigne. d'anémie. Grâce au remplacement de la troisième base, le nouveau triplet peut coder pour les mêmes acides aminés que le précédent. Par exemple, si dans le triplet CAC, l'uracile était remplacé par la cytosine et qu'un triplet CAC apparaissait, alors pratiquement aucun changement phénotypique ne serait détecté chez l'homme. Cela est compréhensible, car les deux triplets codent pour le même acide aminé – l’histidine.

En conclusion, il convient de souligner que la dégénérescence du code génétique et la dégénérescence de la troisième base d'un point de vue biologique général sont des mécanismes de protection inhérents à l'évolution de la structure unique de l'ADN et de l'ARN.

V. Sans ambiguïté.

Chaque triplet (sauf absurdités) code pour un seul acide aminé. Ainsi, dans le sens codon - acide aminé le code génétique est sans ambiguïté, dans le sens acide aminé - codon il est ambigu (dégénéré).

Non ambigu

Codon d'acide aminé

Dégénérer

Et dans ce cas, la nécessité d’une absence d’ambiguïté dans le code génétique est évidente. Dans une autre option, lors de la traduction du même codon, différents acides aminés seraient insérés dans la chaîne protéique et, par conséquent, des protéines avec des structures primaires différentes et des fonctions différentes seraient formées. Le métabolisme cellulaire passerait au mode de fonctionnement « un gène – plusieurs polypeptides ». Il est clair que dans une telle situation, la fonction régulatrice des gènes serait complètement perdue.

G. Polarité

La lecture des informations à partir de l’ADN et de l’ARNm ne s’effectue que dans une seule direction. La polarité est importante pour définir des structures d'ordre supérieur (secondaire, tertiaire, etc.). Plus tôt, nous avons expliqué comment les structures d’ordre inférieur déterminent les structures d’ordre supérieur. La structure tertiaire et les structures d'ordre supérieur dans les protéines se forment dès que la chaîne d'ARN synthétisée quitte la molécule d'ADN ou que la chaîne polypeptidique quitte le ribosome. Pendant que l'extrémité libre d'un ARN ou d'un polypeptide acquiert une structure tertiaire, l'autre extrémité de la chaîne continue d'être synthétisée sur l'ADN (si l'ARN est transcrit) ou un ribosome (si un polypeptide est transcrit).

Par conséquent, le processus unidirectionnel de lecture de l'information (lors de la synthèse de l'ARN et des protéines) est essentiel non seulement pour déterminer la séquence de nucléotides ou d'acides aminés dans la substance synthétisée, mais aussi pour la détermination stricte des substances secondaires, tertiaires, etc. structures.

d. Sans chevauchement.

Le code peut se chevaucher ou non. La plupart des organismes ont un code qui ne se chevauche pas. Du code qui se chevauche se trouve dans certains phages.

L'essence d'un code sans chevauchement est qu'un nucléotide d'un codon ne peut pas être simultanément un nucléotide d'un autre codon. Si le code se chevauchait, alors la séquence de sept nucléotides (GCUGCUG) pourrait coder non pas deux acides aminés (alanine-alanine) (Fig. 33, A) comme dans le cas d'un code non chevauchant, mais trois (s'il y a un nucléotide en commun) (Fig. 33, B) ou cinq (si deux nucléotides sont communs) (voir Fig. 33, C). Dans les deux derniers cas, une mutation de n’importe quel nucléotide entraînerait une violation de la séquence de deux, trois, etc. acides aminés.

Cependant, il a été établi qu'une mutation d'un nucléotide perturbe toujours l'inclusion d'un acide aminé dans un polypeptide. Il s’agit d’un argument important selon lequel le code ne se chevauche pas.

Expliquons cela dans la figure 34. Les lignes en gras montrent des triplets codant pour des acides aminés dans le cas de codes non chevauchants et chevauchants. Les expériences ont clairement montré que le code génétique ne se chevauche pas. Sans entrer dans les détails de l'expérience, notons que si l'on remplace le troisième nucléotide dans la séquence de nucléotides (voir Fig. 34)U (marqué d'un astérisque) à autre chose :

1. Avec un code sans chevauchement, la protéine contrôlée par cette séquence aurait une substitution d'un (premier) acide aminé (marqué par des astérisques).

2. Avec un code qui se chevauche dans l'option A, une substitution se produirait dans deux (premier et deuxième) acides aminés (marqués par des astérisques). Selon l’option B, le remplacement affecterait trois acides aminés (marqués d’astérisques).

Cependant, de nombreuses expériences ont montré que lorsqu'un nucléotide dans l'ADN est perturbé, la perturbation dans la protéine n'affecte toujours qu'un seul acide aminé, ce qui est typique d'un code qui ne se chevauche pas.

GZUGZUG GZUGZUG GZUGZUG

GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU

*** *** *** *** *** ***

Alanine - Alanine Ala - Cis - Ley Ala - Ley - Ley - Ala - Ley

ABC

Code sans chevauchement Code avec chevauchement

Riz. 34. Un schéma expliquant la présence d'un code non chevauchant dans le génome (explication dans le texte).

Le non-chevauchement du code génétique est associé à une autre propriété - la lecture de l'information commence à partir d'un certain point - le signal d'initiation. Un tel signal d'initiation dans l'ARNm est le codon codant pour la méthionine AUG.

Il convient de noter qu’une personne possède encore un petit nombre de gènes qui s’écartent de la règle générale et se chevauchent.

E. Compacité.

Il n'y a pas de ponctuation entre les codons. En d’autres termes, les triplets ne sont pas séparés les uns des autres, par exemple par un nucléotide dénué de sens. L’absence de « signes de ponctuation » dans le code génétique a été prouvée expérimentalement.

et. Polyvalence.

Le code est le même pour tous les organismes vivant sur Terre. La preuve directe de l'universalité du code génétique a été obtenue en comparant les séquences d'ADN avec les séquences protéiques correspondantes. Il s’est avéré que tous les génomes bactériens et eucaryotes utilisent les mêmes ensembles de valeurs de code. Il y a des exceptions, mais pas beaucoup.

Les premières exceptions à l’universalité du code génétique ont été trouvées dans les mitochondries de certaines espèces animales. Il s’agissait du codon terminateur UGA, qui se lit de la même manière que le codon UGG, codant pour l’acide aminé tryptophane. D’autres écarts plus rares par rapport à l’universalité ont également été constatés.

Système de code ADN.

Le code génétique de l'ADN est constitué de 64 triplets de nucléotides. Ces triplets sont appelés codons. Chaque codon code pour l'un des 20 acides aminés utilisés dans la synthèse des protéines. Cela donne une certaine redondance dans le code : la plupart des acides aminés sont codés par plus d'un codon.
Un codon remplit deux fonctions interdépendantes : il signale le début de la traduction et code l'inclusion de l'acide aminé méthionine (Met) dans la chaîne polypeptidique en croissance. Le système de codage de l'ADN est conçu de manière à ce que le code génétique puisse être exprimé sous forme de codons d'ARN ou de codons d'ADN. Les codons d'ARN se trouvent dans l'ARN (ARNm) et ces codons sont capables de lire des informations lors de la synthèse de polypeptides (un processus appelé traduction). Mais chaque molécule d’ARNm acquiert une séquence nucléotidique lors de la transcription à partir du gène correspondant.

Tous les acides aminés sauf deux (Met et Trp) peuvent être codés par 2 à 6 codons différents. Cependant, le génome de la plupart des organismes montre que certains codons sont favorisés par rapport à d’autres. Chez l’homme, par exemple, l’alanine est codée quatre fois plus souvent par GCC que par GCG. Cela indique probablement une plus grande efficacité de traduction de l'appareil de traduction (par exemple, le ribosome) pour certains codons.

Le code génétique est presque universel. Les mêmes codons sont attribués à la même section d’acides aminés et les mêmes signaux de départ et d’arrêt sont pratiquement les mêmes chez les animaux, les plantes et les micro-organismes. Cependant, quelques exceptions ont été trouvées. La plupart impliquent l’attribution d’un ou deux des trois codons d’arrêt à un acide aminé.