Il est constitué d'une molécule d'ADN et d'une protéine. Structure de l'ADN. Composition d'acide nucléique

02.07.2020

Histoire de la découverte et de l'étude de l'ADN

Déjà au milieu du XIXe siècle, il avait été établi que la capacité d'hériter de certaines caractéristiques des organismes était associée au matériel contenu dans le noyau cellulaire. En 1868-72. Le biochimiste suisse I. F. Miescher a isolé une substance des cellules de pus (leucocytes) et de sperme de saumon, qu'il a appelée nucléine, et a ensuite reçu le nom d'acide désoxyribonucléique.

Fin XIXème – début XXème siècles. Grâce aux travaux de L. Kessel, P. Levene, E. Fischer et d'autres, il a été établi que les molécules d'ADN sont des chaînes polymères linéaires constituées de plusieurs milliers de monomères reliés les uns aux autres - des désoxyribonucléotides de quatre types. Ces nucléotides sont formés par les résidus sucres à cinq carbones du désoxyribose, de l'acide phosphorique et de l'une des quatre bases azotées : les purines - adénine et guanine et les pyrimidines - cytosine et thymine. Pour désigner les bases, ils ont commencé à utiliser les premières lettres de leurs noms en anglais ou en russe (dans la littérature scientifique en langue russe) : A, G (G), C (C) et T, respectivement.

On a longtemps cru que l’ADN se trouvait uniquement dans les cellules animales, jusque dans les années 1930. Le biochimiste russe A. N. Belozersky n'a pas montré que l'ADN est un composant essentiel de toutes les cellules vivantes. La première preuve du rôle génétique de l'ADN (en tant que substance héréditaire) a été obtenue en 1944 par un groupe de scientifiques américains (O. Avery et autres), qui, lors d'expériences sur des bactéries, ont établi sans équivoque qu'avec son aide, un trait héréditaire peut être transféré d’une cellule à une autre.

Au milieu du 20e siècle. Les travaux de scientifiques anglais (A. Todd et autres) ont finalement clarifié la structure des nucléotides, qui servent d'unités monomères dans la molécule d'ADN, et le type de liaison internucléotidique. Tous les nucléotides sont reliés les uns aux autres par une liaison phosphodiester 3", 5" de telle sorte que le résidu d'acide phosphorique sert de lien entre l'atome de désoxyribose de carbone 3" d'un nucléotide et l'atome de désoxyribose de carbone 5". d'un autre nucléotide. Sur cette base, l'extrémité 3" et l'extrémité 5" de la molécule sont distinguées dans chaque brin d'ADN.

Structure de l'ADN. Découverte de la "double hélice"

En 1950, le biochimiste américain E. Chargaff a découvert des différences significatives dans la composition nucléotidique de l'ADN provenant de différentes sources. De plus, il s'est avéré que la composition des nucléotides dans une molécule d'ADN obéit à un certain nombre de modèles, dont les principaux sont l'égalité du nombre total de bases puriques et pyrimidiques et l'égalité des quantités d'adénine et de tinine (A-T). et la guanine et la cytosine (G-C). En 1953, le biochimiste américain J. Watson et le physicien anglais F. Crick, s'appuyant sur l'analyse structurale aux rayons X des cristaux d'ADN (laboratoire M. Wilkins) et sur la base des données de Chargaff, proposèrent un modèle tridimensionnel de sa structure. Selon ce modèle, les molécules d’ADN sont deux chaînes polynucléotidiques droites, ou double hélice, tordues autour d’un axe commun. Il y a environ 10 résidus nucléotidiques par tour d’hélice. Les chaînes de cette double hélice sont antiparallèles, c'est-à-dire dirigées dans des directions opposées, de sorte que l'extrémité 3" d'une chaîne est située à l'opposé de l'extrémité 5" de l'autre.

Les squelettes des chaînes sont formés de résidus désoxyribose et de groupes phosphate chargés négativement. Ils sont situés à l’extérieur de la double hélice (face à la surface de la molécule). Les bases puriques et pyrimidiques peu solubles dans l'eau (hydrophobes) des deux chaînes sont orientées vers l'intérieur et situées perpendiculairement à l'axe de la double hélice.

Les chaînes polynucléotidiques antiparallèles de la double hélice d'ADN ne sont identiques ni en termes de séquence de bases ni en composition nucléotidique. Cependant, ils sont complémentaires les uns des autres : partout où l'adénine apparaît dans une chaîne, en face d'elle dans l'autre chaîne il y aura certainement de la thymine, et en face de la guanine dans une chaîne il y aura certainement de la cytosine de l'autre chaîne. Cela signifie que la séquence de bases dans une chaîne détermine de manière unique la séquence de bases dans l’autre chaîne (complémentaire) de la molécule. De plus, ces paires de bases forment des liaisons hydrogène entre elles (il y a trois liaisons dans la paire G-C et deux entre A-T). Les liaisons hydrogène et les interactions hydrophobes jouent un rôle majeur dans la stabilisation de la double hélice de l'ADN.

L'échauffement, des changements importants de pH et un certain nombre d'autres facteurs provoquent la dénaturation de la molécule d'ADN, conduisant à la séparation de ses chaînes. Sous certaines conditions, il est possible de restaurer complètement la structure originale (native) de la molécule d'ADN, sa renaturation. La capacité des chaînes d'ADN complémentaires à se séparer facilement puis à restaurer la structure d'origine est à la base de l'auto-reproduction de la molécule d'ADN, de sa réplication (doublement) : si deux chaînes d'ADN complémentaires sont séparées, puis sur chacune, comme sur une matrice, de nouvelles chaînes qui leur sont strictement complémentaires se construisent, alors les deux molécules nouvellement formées seront identiques à celle d'origine. La découverte de ce principe a permis d'expliquer le phénomène de l'hérédité au niveau moléculaire.

Similitudes et différences dans la structure de l'ADN naturel. Dimensions

Presque tout l’ADN naturel est constitué de deux brins (à l’exception de l’ADN simple brin de certains virus). Dans ce cas, l’ADN peut avoir une forme linéaire ou circulaire (lorsque les extrémités de la molécule sont fermées de manière covalente). Dans les cellules procaryotes, l'ADN est organisé en un chromosome (nucléoïde) et est représenté par une macromolécule circulaire d'un poids moléculaire supérieur à 10. De plus, les cellules de certaines bactéries contiennent un ou plusieurs plasmides - de petites molécules d'ADN circulaires non associées à un chromosome. Chez les eucaryotes, la majeure partie de l’ADN se trouve dans le noyau cellulaire et fait partie des chromosomes (ADN nucléaire). Chaque chromosome eucaryote ne contient qu'une seule molécule d'ADN linéaire, mais comme toutes les cellules eucaryotes (à l'exception des cellules sexuelles) contiennent un double jeu de chromosomes homologues, l'ADN est représenté par deux copies non identiques reçues par le corps du père et de la mère lors de la fusion. des cellules sexuelles. Le poids moléculaire de l'ADN eucaryote est supérieur à celui de l'ADN procaryote (par exemple, dans l'un des chromosomes de la drosophile, il atteint 7,9 x 1010). De plus, les mitochondries et les chloroplastes contiennent des molécules d'ADN circulaires d'un poids moléculaire de 106 à 107. L'ADN de ces organites est appelé cytoplasmique ; il représente environ 0,1 % de tout l’ADN cellulaire.

La taille des molécules d'ADN est généralement exprimée par le nombre de nucléotides qui les composent. Ces tailles varient de plusieurs milliers de paires de nucléotides dans les plasmides bactériens et certains virus à plusieurs centaines de milliers de paires de nucléotides dans les organismes supérieurs. De telles molécules géantes doivent être emballées de manière extrêmement compacte dans des cellules et des virus. Par exemple, la longueur du nucléotide d'ADN d'Escherichia coli, composé d'environ quatre millions de paires de nucléotides, est de 1,4 mm, soit 700 fois plus grande que la taille de la cellule bactérienne elle-même. La longueur totale de tout l'ADN dans une seule cellule humaine est d'environ 2 m. Si l'on tient compte du fait que le corps humain adulte est constitué d'environ 1 013 cellules, alors la longueur totale de tout l'ADN humain devrait être d'environ 2 x 1 013 m, soit 2 x 1 010 km ( à titre de comparaison : la circonférence du globe - 4x104 km, et la distance de la Terre au Soleil est de 1,44x108 km). Comment se produit l’empaquetage de molécules géantes d’ADN dans un petit volume de cellule ou de virus ? La double hélice d'ADN n'est pas absolument rigide, ce qui permet la formation de plis, de boucles, de structures superhélicoïdales, etc. Dans le nucléoïde bactérien, un tel repliement est soutenu par un petit nombre de protéines spéciales et, éventuellement, d'acides ribonucléiques. Dans les cellules eucaryotes, à l'aide d'un ensemble universel de protéines histones basiques et de certaines protéines non histones, l'ADN est converti en une formation très compacte - la chromatine, qui est le composant principal des chromosomes. Par exemple, la longueur de l'ADN du plus grand chromosome humain est de 8 cm et, en tant que partie du chromosome, en raison de l'emballage, elle ne dépasse pas 8 nm.

Des sections individuelles d'ADN codant pour la structure primaire de la protéine (polypeptide) et de l'ARN sont appelées gènes. Les informations héréditaires sont enregistrées dans une séquence linéaire de nucléotides. Dans différents organismes, il est strictement individuel et constitue la caractéristique la plus importante qui distingue une molécule d'ADN d'une autre et, par conséquent, un gène d'un autre. Les animaux de différentes espèces diffèrent les uns des autres car les molécules d'ADN de leurs cellules ont des séquences nucléotidiques différentes, c'est-à-dire qu'elles transportent des informations différentes.

Biosynthèse de l'ADN

La biosynthèse de l'ADN se produit par réplication, qui garantit une copie précise de l'information génétique et sa transmission de génération en génération. Ce processus se produit avec la participation de l'enzyme ADN polymérase. Une molécule d'acide ribonucléique (ARN) simple brin (simple brin) peut également servir de modèle pour la synthèse de l'ADN, qui se produit, par exemple, lorsque les cellules sont infectées par des rétrovirus (y compris le virus du SIDA). Le cycle de vie de ces virus comprend un flux inverse d’informations – de l’ARN à l’ADN. Dans ce cas, la copie complémentaire de l'ARN en ADN est réalisée à l'aide de l'enzyme transcriptase inverse. Au cours de la vie des organismes, leur ADN, sous l'influence de facteurs externes, peut subir divers dommages (mutations) associés à une violation de la structure des bases azotées. Au cours de l'évolution, les cellules ont développé des mécanismes de protection qui assurent la restauration de leur structure originale : la réparation de l'ADN.

Des méthodes efficaces ont été développées pour déterminer la séquence de nucléotides dans les molécules d'ADN, grâce auxquelles d'énormes informations ont été accumulées sur sa structure primaire dans les gènes de nombreux virus, certaines mitochondries et chloroplastes, ainsi que des gènes individuels et des fragments de grands génomes. La séquence nucléotidique de l'ADN de la levure et du ver nématode a été entièrement déterminée (150 millions de paires de nucléotides). Dans le cadre du programme international Génome Humain, l'établissement de la séquence nucléotidique de tout l'ADN du génome humain (3 milliards de paires de nucléotides) est en grande partie achevé.

La connaissance de la séquence de nucléotides alternés dans une molécule d'ADN est importante lors de l'analyse des maladies héréditaires humaines, lors de l'isolement de gènes individuels et d'autres sections d'ADN fonctionnellement importantes ; elle permet, à l'aide du code génétique, d'établir avec précision la structure primaire de protéines codées par certains gènes. Les informations sur la structure primaire de l'ADN sont largement utilisées en génie génétique pour créer de l'ADN recombinant - des molécules dotées de propriétés spécifiques, comprenant des composants d'ADN provenant de différents organismes.

Vie de l'ADN (acide désoxyribonucléique)

Définition de « ADN »

Gène - est un ensemble de segments d'ADN qui déterminent la formation soit d'une molécule d'ARN, soit d'un produit protéique (Chanteur M., Berg P., 1998).

Les humains possèdent environ 30 000 gènes. Dans tout le volume de l'ADN, les gènes structurels (c'est-à-dire ceux qui codent pour les protéines utilisées pour construire les structures du corps) n'occupent que 3 à 10 %.

La plus petite unité fonctionnelle de l'ADN est constituée des éléments suivants : gène structurel, zones de régulation, gènes régulateurs.

Structure de la molécule d'ADN

Les molécules d'ADN se présentent sous la forme de longues chaînes doubles de polymères - polynucléotides, constituées de monomères - nucléotides. La double chaîne est torsadée en spirale. C’est pourquoi l’ADN ressemble à un escalier en colimaçon (regardez l’image ci-dessus). Chaque nucléotide contient l'une des quatre bases azotées - adénine (A), guanine (G), cytosine (C) ou thymine (T), une molécule de pentose (un sucre à cinq carbones) et un résidu d'acide phosphorique. Généralement, une molécule d'ADN est constituée de deux brins complémentaires qui forment une double hélice. Dans ce cas, l'adénine d'un brin est associée à la thymine de l'autre (stabilisée par deux liaisons hydrogène), et la guanine est associée de la même manière à la cytosine (trois liaisons hydrogène). La séquence de bases azotées dans une molécule d'ADN porte les informations nécessaires à la synthèse des protéines. L'ADN est une très longue molécule composée de nombreux nucléotides. Par exemple, le génome humain est constitué de 46 chromosomes, dont la base est constituée de molécules d'ADN, qui sont assemblées à partir d'environ 3 milliards de paires de nucléotides.

Chez les eucaryotes, le matériel génétique se trouve dans le noyau cellulaire des chromosomes. Les chromosomes à l’état actif existent sous forme de chromatine. La chromatine contient environ 40 % d'ADN, 40 % d'histones (protéines alcalines), environ 20 % de protéines chromosomiques non histones et un peu d'ARN.

Vidéo:Structure chromosomique

Nous pouvons classer l’ADN comme « systèmes vivants », comme « molécules vivantes » au motif qu’ils sont à la base de la vie en général et qu’ils possèdent également un certain nombre des propriétés les plus importantes de la vie, en particulier la capacité de se reproduire. L'ADN est si indépendant et autosuffisant qu'il peut exister même en dehors de la cellule, sous forme de virus. Au cours de leur vie, les molécules d'ADN traversent des étapes de vie qui nous rappellent la vie de systèmes biologiques plus complexes : les organismes vivants. Ce sont des étapes telles que la naissance, la maturation, le travail (activité) et la « mort ».

Sujet : Structure de l'ADN

Devoirs

Connaître et être capable d'écrire les formules développées des nucléotides : A, T, G, C, U.
Connaître la structure des molécules d'ADN et leur organisation en chromosomes.
Sachez comment les nucléotides de l’ADN sont liés verticalement et horizontalement. Le concept de connexions 3"-5".
Être capable d'utiliser une table de codes génétiques pour construire des molécules peptidiques basées sur une section d'ADN de 12 nucléotides ou plus.

Vidéo:Chromosomes, mitose, réplication

Étapes de la vie d'une molécule d'ADN

Naissance (réplication) - maturation (chromosomes) - travail (transcription) - contrôle (régulation) - modification (mutation) - « mort »

1. Réplication de l'ADN - la naissance d'un nouveau brin d'ADN fille sur le brin parent.
2. Maturation de l'ADN - formation des chromosomes.
3. Transcription de l'ADN - le travail de l'ADN sous forme de matrice de synthèse d'ARN sur celui-ci.
4. Régulation de la transcription - contrôle des activités de transcription de l'ADN.
5. Réparation de l'ADN - restauration des zones endommagées.
6. Modifications de la structure de l'ADN - mutations, transposons.
7. Dégradation de l'ADN - destruction à chaque cycle de réplication.

1. Naissance - réplication

La réplication de l'ADN se produit très simplement, sur la base de « un, deux, trois », c'est-à-dire en trois étapes : 1) initiation, 2) élongation, 3) terminaison.

1. Initiation - début

Cible pour démarrer la réplication

La réplication d'une énorme molécule d'ADN commence par l'apparition d'un point de réplication. Ce point possède une séquence spécifique riche en paires A-T. Ces zones de l’ADN sont précisément les cibles des protéines qui déclenchent la réplication. C'est à eux que sont attachées des protéines de reconnaissance spéciales, qui assurent la fixation des enzymes de réplication hélicases Et topoisomérases(gyrases) et démarrez ainsi le processus de réplication. Hélicase déroule l’ADN en deux brins. Un fork de réplication se forme. La molécule d'ADN est rigidement attachée à la matrice nucléaire et ne peut pas tourner librement lorsqu'une section est démêlée. Cela empêche l'hélicase de se déplacer le long de la chaîne. La topoisomérase coupe les brins d'ADN et soulage les tensions structurelles.
Sur une fourche de réplication, il y a deux hélicases qui se déplacent dans des directions opposées. Les brins séparés sont fixés par des protéines liant l'ADN. Les sites où se forme le fork de réplication sont appelés « points ori » (origine - début). Chez les eucaryotes, des milliers de ces fourches se forment simultanément, ce qui garantit un taux de réplication élevé.

2. Allongement - continuation (allongement)

La croissance des brins d’ADN filles sur les deux brins parents se produit différemment. L’ADN polymérase III des procaryotes et les δ- ou α-ADN polymérases des eucaryotes ne peuvent synthétiser un nouveau brin d’ADN que dans la direction 5’>3’, car peut ajouter un nouveau nucléotide uniquement au carbone en position 3', mais pas en position 5'.

Un circuit ayant cette direction s’appelle menant . Sur celui-ci, la synthèse du brin fille d'ADN se produit en continu. L'ADN polymérase III ou δ polymérase y ajoute continuellement des nucléotides complémentaires.

Un circuit avec une polarité 3'>5' est être à la traîne et est complété par parties (également dans la direction 5’>3’). L'α-ADN polymérase (ou ADN polymérase III) synthétise de courtes sections sur cette chaîne - les fragments d'Okazaki.

La synthèse des fragments d'Okazaki et de la chaîne principale commence par la formation Amorces d'ARN (graine ) 10-15 ribonucléotides longs par enzyme prime (ARN polymérase). Aucune des ADN polymérases n'est capable de démarrer la synthèse de l'ADN à partir de zéro, mais ne peut que terminer la construction circuit existant. Parallèlement à la formation du brin principal ou des fragments d'Okazaki, les ribonucléotides sont retirés des amorces et remplacés par des nucléotides d'ADN. Le remplacement des régions d'acide ribonucléique (amorces) par des régions d'ADN s'effectue à l'aide de la β-ADN polymérase, qui possède à la fois une activité d'exonucléase et de polymérase.

Ainsi, la réplication n’est pas possible sans transcription temporelle partielle.

La vitesse de réplication de l'ADN (élongation) est d'environ 45 000 nucléotides par minute, donc la fourche parentale se déroule à une vitesse de 4 500 tr/min. Ceci est comparable, par exemple, à la vitesse de rotation d'un ventilateur de refroidissement dans un ordinateur (1 300-4 800 tr/min).

3. Résiliation - achèvement (fin)

L'achèvement de la réplication se produit lorsque les espaces entre les fragments d'Okazaki sont remplis de nucléotides (avec la participation de l'ADN ligase) pour former deux doubles brins continus d'ADN et lorsque deux fourches de réplication se rencontrent. Ensuite, l’ADN synthétisé est tordu pour former des superhélices.

L'exactitude de la réplication est assurée par la correspondance exacte des paires de bases complémentaires et l'action des ADN polymérases qui, en plus de la polymérase, ont également une activité exonucléase et sont capables de reconnaître et de corriger les erreurs. Si un nucléotide non complémentaire est inclus, l’enzyme prend du recul, le clive et poursuit la réaction de polymérase. Le processus de réplication est donc très précis.

Une fois la réplication terminée, la méthylation de l'ADN se produit dans les régions –GATC- au niveau de l'adénine (avec formation de N-méthyladénine) et des résidus cytosine avec formation de 5-méthylcytosine. La méthylation ne perturbe pas la complémentarité des chaînes et est nécessaire à la formation de la structure chromosomique et à la régulation de la transcription des gènes.

Chez les procaryotes, comme les bactéries, l’ADN est capable de se répliquer sans se redresser en une molécule linéaire, c’est-à-dire en restant sous sa forme circulaire caractéristique.

Vidéo:P.

2. Maturation - formation du chromosome et de la chromatine

3. Travail - transcription

Vidéo:Bloquer le gène

4. Gestion - régulation

5. Restauration (réparation) - réparation

6. Modification-mutation .

7. "Mort" - dégradation lors de la réplication.

L'ADN est une source universelle et un gardien d'informations héréditaires, qui sont enregistrées à l'aide d'une séquence spéciale de nucléotides et déterminent les propriétés de tous les organismes vivants ;

Le poids moléculaire moyen d'un nucléotide est supposé être de 345 et le nombre de résidus nucléotidiques peut atteindre plusieurs centaines, milliers, voire millions. L'ADN se trouve principalement dans les noyaux des cellules. Légèrement trouvé dans les chloroplastes et les mitochondries. Cependant, l’ADN du noyau cellulaire n’est pas une seule molécule. Il est constitué de nombreuses molécules réparties sur différents chromosomes, leur nombre varie selon les organismes. Ce sont les caractéristiques structurelles de l’ADN.

Histoire de la découverte de l'ADN

La structure et les fonctions de l'ADN ont été découvertes par James Watson et Francis Crick, qui ont même reçu le prix Nobel en 1962.

Mais le scientifique suisse Friedrich Johann Miescher, qui a travaillé en Allemagne, a été le premier à découvrir les acides nucléiques. En 1869, il étudia les cellules animales - les leucocytes. Pour les obtenir, il utilisait des bandages contenant du pus, qu'il se procurait dans les hôpitaux. Mischer a lavé les leucocytes du pus et en a isolé les protéines. Au cours de ces études, le scientifique a pu établir que dans les leucocytes, en plus des protéines, il existe autre chose, une substance inconnue à l'époque. Il s’agissait d’un sédiment filiforme ou floculent qui était libéré si un environnement acide était créé. Le précipité s'est immédiatement dissous lorsqu'un alcali a été ajouté.

À l'aide d'un microscope, le scientifique a découvert que lorsque les leucocytes sont lavés avec de l'acide chlorhydrique, des noyaux restent des cellules. Ensuite, il a conclu qu'il y avait une substance inconnue dans le noyau, qu'il a appelée nucléine (le mot noyau en traduction signifie noyau).

Après avoir effectué une analyse chimique, Miescher a découvert que la nouvelle substance contient du carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène et du phosphore. À cette époque, on savait peu de choses sur les composés organophosphorés. Friedrich pensait donc avoir découvert une nouvelle classe de composés présents dans le noyau cellulaire.

Ainsi, au XIXe siècle, l'existence des acides nucléiques a été découverte. Cependant, à cette époque, personne ne pouvait même penser au rôle important qu’ils jouaient.

Substance de l'hérédité

La structure de l'ADN a continué à être étudiée et, en 1944, un groupe de bactériologistes dirigé par Oswald Avery a reçu la preuve que cette molécule méritait une attention particulière. Le scientifique a passé de nombreuses années à étudier les pneumocoques, des organismes responsables de la pneumonie ou des maladies pulmonaires. Avery a mené des expériences en mélangeant des pneumocoques responsables de maladies avec ceux qui sont sans danger pour les organismes vivants. Tout d’abord, les cellules pathogènes ont été tuées, puis celles qui ne provoquaient pas la maladie leur ont été ajoutées.

Les résultats de la recherche ont étonné tout le monde. Il y avait des cellules vivantes qui, après avoir interagi avec des cellules mortes, apprenaient à provoquer des maladies. Le scientifique a découvert la nature de la substance impliquée dans le processus de transmission des informations aux cellules vivantes à partir des cellules mortes. La molécule d’ADN s’est avérée être cette substance.

Structure

Il est donc nécessaire de comprendre quelle est la structure de la molécule d’ADN. La découverte de sa structure a été un événement important ; elle a conduit à la formation de la biologie moléculaire – une nouvelle branche de la biochimie. L'ADN se trouve en grande quantité dans les noyaux des cellules, mais la taille et le nombre de molécules dépendent du type d'organisme. Il a été établi que les noyaux des cellules de mammifères contiennent un grand nombre de ces cellules, elles sont réparties le long des chromosomes, il y en a 46.

En étudiant la structure de l’ADN, Feulgen établit pour la première fois en 1924 sa localisation. Les preuves obtenues à partir d'expériences ont montré que l'ADN est localisé dans les mitochondries (1 à 2 %). Ailleurs, ces molécules peuvent être retrouvées lors d’infections virales, dans les corps basaux, mais aussi dans les œufs de certains animaux. On sait que plus l’organisme est complexe, plus la masse d’ADN est importante. Le nombre de molécules présentes dans une cellule dépend de la fonction et est généralement compris entre 1 et 10 %. On en trouve le moins dans les myocytes (0,2 %), et le plus dans les cellules germinales (60 %).

La structure de l'ADN a montré que dans les chromosomes des organismes supérieurs, ils sont associés à des protéines simples - albumines, histones et autres, qui forment ensemble le DNP (désoxyribonucléoprotéine). En règle générale, une grosse molécule est instable, et pour qu'elle reste intacte et inchangée au cours de l'évolution, un système dit de réparation a été créé, composé d'enzymes - ligases et nucléases, qui sont responsables de la « réparation » de la molécule.

Structure chimique de l'ADN

L'ADN est un polymère, un polynucléotide, constitué d'un grand nombre (jusqu'à des dizaines de milliers de millions) de mononucléotides. La structure de l'ADN est la suivante : les mononucléotides contiennent des bases azotées - cytosine (C) et thymine (T) - issues de dérivés pyrimidiques, adénine (A) et guanine (G) - issues de dérivés puriques. En plus des bases azotées, la molécule humaine et animale contient de la 5-méthylcytosine, une base pyrimidique mineure. Les bases azotées se lient à l'acide phosphorique et au désoxyribose. La structure de l’ADN est présentée ci-dessous.

Règles de la Chargaff

La structure et le rôle biologique de l'ADN ont été étudiés par E. Chargaff en 1949. Au cours de ses recherches, il a identifié des modèles observés dans la distribution quantitative des bases azotées :

∑T + C = ∑A + G (c'est-à-dire que le nombre de bases pyrimidine est égal au nombre de bases puriques).
Le nombre de résidus adénine est toujours égal au nombre de résidus thymine et le nombre de guanine est égal à la cytosine.
Le coefficient de spécificité a la formule : G+C/A+T. Par exemple, pour une personne, il est de 1,5, pour un taureau, il est de 1,3.
La somme de « A + C » est égale à la somme de « G + T », c'est-à-dire qu'il y a autant d'adénine et de cytosine que de guanine et de thymine.

Modèle de structure de l'ADN

Il a été créé par Watson et Crick. Les résidus phosphate et désoxyribose sont situés le long du squelette de deux chaînes polynucléotidiques tordues en spirale. Il a été déterminé que les structures planaires des bases pyrimidine et purine sont situées perpendiculairement à l'axe de la chaîne et forment, pour ainsi dire, les marches d'une échelle en forme de spirale. Il a également été établi que A est toujours connecté à T par deux liaisons hydrogène et que G est lié à C par trois liaisons identiques. Ce phénomène a reçu le nom de « principe de sélectivité et de complémentarité ».

Niveaux d'organisation structurelle

Une chaîne polynucléotidique courbée en spirale est une structure primaire qui possède un certain ensemble qualitatif et quantitatif de mononucléotides liés par une liaison 3',5'-phosphodiester. Ainsi, chacune des chaînes possède une extrémité 3' (désoxyribose) et une extrémité 5' (phosphate). Les zones contenant des informations génétiques sont appelées gènes structurels.

La molécule à double hélice est la structure secondaire. De plus, ses chaînes polynucléotidiques sont antiparallèles et sont liées par des liaisons hydrogène entre les bases complémentaires des chaînes. Il a été établi que chaque tour de cette hélice contient 10 résidus nucléotidiques, sa longueur est de 3,4 nm. Cette structure est également soutenue par les forces d'interaction de Van der Waals, qui sont observées entre les bases d'une même chaîne, y compris les composants répulsifs et attractifs. Ces forces s’expliquent par l’interaction des électrons des atomes voisins. L'interaction électrostatique stabilise également la structure secondaire. Cela se produit entre des molécules d'histone chargées positivement et un brin d'ADN chargé négativement.

La structure tertiaire est l’enroulement de brins d’ADN autour des histones, ou super-enroulement. Cinq types d'histones ont été décrits : H1, H2A, H2B, H3, H4.

Le repliement des nucléosomes en chromatine est une structure quaternaire, donc une molécule d'ADN de plusieurs centimètres de long peut se replier jusqu'à 5 nm.

Fonctions de l'ADN

Les principales fonctions de l’ADN sont :

Stockage des informations héréditaires. La séquence d'acides aminés trouvée dans une molécule protéique est déterminée par l'ordre dans lequel les résidus nucléotidiques sont situés dans la molécule d'ADN. Il crypte également toutes les informations sur les propriétés et caractéristiques de l’organisme.
L'ADN est capable de transmettre des informations héréditaires à la génération suivante. Ceci est possible grâce à la capacité de réplication - auto-duplication. L'ADN est capable de se diviser en deux chaînes complémentaires, et sur chacune d'elles (conformément au principe de complémentarité) la séquence nucléotidique originale est restaurée.
Avec l'aide de l'ADN, la biosynthèse de protéines, d'enzymes et d'hormones se produit.

Conclusion

La structure de l’ADN lui permet d’être le gardien de l’information génétique et également de la transmettre aux générations futures. Quelles sont les caractéristiques de cette molécule ?

La stabilité. Ceci est possible grâce aux liaisons glycosidiques, hydrogène et phosphodiester, ainsi qu'au mécanisme de réparation des dommages induits et spontanés.
Possibilité de réplication. Ce mécanisme permet de maintenir le nombre diploïde de chromosomes dans les cellules somatiques.
L'existence d'un code génétique. Grâce aux processus de traduction et de transcription, la séquence de bases trouvée dans l’ADN est convertie en une séquence d’acides aminés trouvée dans la chaîne polypeptidique.
Capacité de recombinaison génétique. Dans ce cas, de nouvelles combinaisons de gènes se forment et sont liées les unes aux autres.

Ainsi, la structure et les fonctions de l’ADN lui permettent de jouer un rôle inestimable chez les êtres vivants. On sait que la longueur des 46 molécules d'ADN présentes dans chaque cellule humaine est de près de 2 m et que le nombre de paires de nucléotides est de 3,2 milliards.

MOSCOU, 25 avril - RIA Novosti, Tatiana Pichugina. Il y a exactement 65 ans, les scientifiques britanniques James Watson et Francis Crick publiaient un article sur le déchiffrement de la structure de l'ADN, jetant ainsi les bases d'une nouvelle science : la biologie moléculaire. Cette découverte a beaucoup changé dans la vie de l'humanité. RIA Novosti parle des propriétés de la molécule d'ADN et pourquoi elle est si importante.

Dans la seconde moitié du XIXe siècle, la biologie était une science très jeune. Les scientifiques commençaient tout juste à étudier la cellule et les idées sur l'hérédité, bien que déjà formulées par Gregor Mendel, n'étaient pas largement acceptées.

Au printemps 1868, un jeune médecin suisse, Friedrich Miescher, arrive à l'Université de Tübingen (Allemagne) pour s'engager dans des travaux scientifiques. Il avait l’intention de découvrir de quelles substances est constituée une cellule. Pour les expériences, j'ai choisi des leucocytes, faciles à obtenir à partir du pus.

En séparant le noyau du protoplasme, des protéines et des graisses, Miescher a découvert un composé à haute teneur en phosphore. Il a appelé cette molécule nucléine (« noyau » en latin – noyau).

Ce composé présentait des propriétés acides, d’où le terme « acide nucléique ». Son préfixe « désoxyribo » signifie que la molécule contient des groupes H et des sucres. Ensuite, il s’est avéré qu’il s’agissait en réalité de sel, mais ils n’ont pas changé le nom.

Au début du 20ème siècle, les scientifiques savaient déjà que la nucléine est un polymère (c'est-à-dire une très longue molécule flexible d'unités répétitives), les unités sont composées de quatre bases azotées (adénine, thymine, guanine et cytosine) et la nucléine est contenu dans les chromosomes - des structures compactes présentes dans les cellules en division. Leur capacité à transmettre des caractères héréditaires a été démontrée par le généticien américain Thomas Morgan lors d'expériences sur les mouches des fruits.

Le modèle qui a expliqué les gènes

Mais ce que fait l’acide désoxyribonucléique, ou ADN en abrégé, dans le noyau cellulaire n’a pas été compris depuis longtemps. On pensait qu'il jouait un rôle structurel dans les chromosomes. Les unités de l'hérédité – les gènes – étaient attribuées à une nature protéique. La percée a été réalisée par le chercheur américain Oswald Avery, qui a prouvé expérimentalement que le matériel génétique est transféré de bactérie à bactérie via l'ADN.

Il est devenu évident que l’ADN devait être étudié. Mais comment? A cette époque, seuls les rayons X étaient accessibles aux scientifiques. Pour éclairer les molécules biologiques avec, il fallait les cristalliser, ce qui est difficile. La structure des molécules protéiques a été déchiffrée à partir des diagrammes de diffraction des rayons X au laboratoire Cavendish (Cambridge, Royaume-Uni). Les jeunes chercheurs qui y travaillaient, James Watson et Francis Crick, ne disposaient pas de leurs propres données expérimentales sur l'ADN. Ils ont donc utilisé les photographies aux rayons X de leurs collègues du King's College, Maurice Wilkins et Rosalind Franklin.

Watson et Crick ont proposé un modèle de structure de l'ADN qui correspondait exactement aux modèles de rayons X : deux brins parallèles tordus en une hélice droite. Chaque chaîne est composée d'un ensemble aléatoire de bases azotées enfilées sur le squelette de leurs sucres et phosphates, et est maintenue ensemble par des liaisons hydrogène entre les bases. De plus, l'adénine se combine uniquement avec la thymine et la guanine avec la cytosine. Cette règle est appelée principe de complémentarité.

Le modèle de Watson et Crick expliquait les quatre fonctions principales de l'ADN : la réplication du matériel génétique, sa spécificité, le stockage de l'information dans la molécule et sa capacité à muter.

Les scientifiques ont publié leur découverte dans la revue Nature le 25 avril 1953. Dix ans plus tard, ils reçoivent, avec Maurice Wilkins, le prix Nobel de biologie (Rosalind Franklin est décédée en 1958 d'un cancer à l'âge de 37 ans).

« Aujourd’hui, plus d’un demi-siècle plus tard, nous pouvons affirmer que la découverte de la structure de l’ADN a joué le même rôle dans le développement de la biologie que la découverte du noyau atomique en physique a conduit à l’élucidation de la structure de l’atome. la naissance d'une nouvelle physique quantique et la découverte de la structure de l'ADN ont conduit à la naissance d'une nouvelle physique, la biologie moléculaire », écrit Maxim Frank-Kamenetsky, généticien exceptionnel, chercheur en ADN et auteur du livre « The Molécule la plus importante.

Code génétique

Il ne restait plus qu’à découvrir comment fonctionnait cette molécule. On savait que l'ADN contient des instructions pour la synthèse des protéines cellulaires, qui effectuent tout le travail dans la cellule. Les protéines sont des polymères constitués d’ensembles répétitifs (séquences) d’acides aminés. De plus, il n’y a que vingt acides aminés. Les espèces animales diffèrent les unes des autres par l'ensemble des protéines présentes dans leurs cellules, c'est-à-dire par les différentes séquences d'acides aminés. La génétique affirmait que ces séquences étaient déterminées par des gènes, qui étaient alors considérés comme les éléments constitutifs de la vie. Mais personne ne savait exactement ce qu’étaient les gènes.

La clarté a été apportée par l'auteur de la théorie du Big Bang, le physicien Georgiy Gamow, employé de l'Université George Washington (États-Unis). Sur la base du modèle d'hélice d'ADN double brin de Watson et Crick, il a suggéré qu'un gène est une section d'ADN, c'est-à-dire une certaine séquence de liaisons - des nucléotides. Puisque chaque nucléotide est l’une des quatre bases azotées, il nous suffit de comprendre comment quatre éléments codent pour vingt. C'était l'idée du code génétique.

Au début des années 1960, il a été établi que les protéines sont synthétisées à partir d’acides aminés dans les ribosomes, une sorte d’« usine » à l’intérieur de la cellule. Pour commencer la synthèse des protéines, une enzyme s'approche de l'ADN, reconnaît une certaine section au début du gène, synthétise une copie du gène sous forme de petit ARN (on l'appelle matrice), puis la protéine est cultivée dans le ribosome à partir de acides aminés.

Ils ont également découvert que le code génétique est composé de trois lettres. Cela signifie qu'un acide aminé correspond à trois nucléotides. L'unité de code s'appelle un codon. Dans le ribosome, les informations provenant de l’ARNm sont lues codon par codon, de manière séquentielle. Et chacun d’eux correspond à plusieurs acides aminés. À quoi ressemble le chiffre ?

Marshall Nirenberg et Heinrich Mattei des États-Unis ont répondu à cette question. En 1961, ils ont présenté leurs résultats pour la première fois lors du congrès de biochimie de Moscou. En 1967, le code génétique avait été complètement déchiffré. Il s’est avéré universel pour toutes les cellules de tous les organismes, ce qui a eu des conséquences considérables pour la science.

La découverte de la structure de l’ADN et du code génétique a complètement réorienté la recherche biologique. Le fait que chaque individu possède une séquence d’ADN unique a révolutionné la science médico-légale. Le déchiffrement du génome humain a offert aux anthropologues une méthode entièrement nouvelle pour étudier l’évolution de notre espèce. L'éditeur d'ADN récemment inventé, CRISPR-Cas, a considérablement avancé le génie génétique. Apparemment, cette molécule contient la solution aux problèmes les plus urgents de l’humanité : cancer, maladies génétiques, vieillissement.

Seule une petite partie de la population sait comment l’ADN est déchiffré. De plus, la plupart des gens (et je ne fais pas exception) ont du mal à lire le titre complet du premier coup. Vouloir essayer?

Acide désoxyribonucléique.

Ouais, ce n'est pas le mot le plus agréable. Les acides nucléiques, tels que l'acide désoxyribonucléique (ADN) et l'acide ribonucléique (ARN), sont les porteurs chimiques de l'information génétique dans les cellules. L'ADN cellulaire contient des informations cryptées qui détermineront le rôle que cette cellule jouera, contrôlera sa croissance et sa division et dirigera la biosynthèse des enzymes et des protéines nécessaires à la vie de la cellule. Outre les acides nucléiques sous leur forme « pure », il existe également des dérivés d’acides nucléiques, comme l’ATP, qui jouent des rôles tout aussi importants. L'ATP est une sorte de monnaie monétaire dans le monde des molécules, puisqu'elle est utilisée dans la synthèse de certains composés complexes.

Les acides nucléiques sont la dernière des quatre principales classes de molécules biologiques dont nous allons parler. Peut-être que chacun d'entre vous a entendu parler d'une molécule d'ADN aussi mystérieuse, qui détermine toutes vos caractéristiques physiques, mais il est peu probable que beaucoup d'entre vous sachent de quoi il s'agit d'un point de vue chimique.

Tout comme les protéines sont constituées de petites unités appelées acides aminés, les acides nucléiques sont constitués de nucléotides liés par une longue chaîne. Chaque nucléotide est constitué de trois parties principales : un glucide, une base azotée et un résidu d'acide phosphorique. Dans l'ARN, le glucide est le ribose (d'où le nom : acide ribonucléique), et dans l'ADN, le glucide est un dérivé du ribose, qui est appelé désoxyribose et n'en diffère que par le fait qu'il contient un atome d'oxygène de moins (d'où le nom : acide désoxyribonucléique). ). L'ADN contient quatre bases azotées principales : l'adénine, la thymine, la guanine et la cytosine. Dans l’ARN, à la place de la thymine, on peut trouver une base assez similaire appelée uracile.

Bien que l’ADN et l’ARN soient chimiquement similaires, leur taille diffère considérablement. Les molécules d'ADN sont énormes et contiennent environ 245 millions de nucléotides et leur poids moléculaire atteint 75 milliards de grammes par mole. Les molécules d'ARN sont beaucoup plus petites en comparaison, la plus petite contenant 21 nucléotides et pesant 7 000 grammes par mole.

Bien que les cellules cérébrales et les cellules cutanées aient des structures complètement différentes et remplissent des fonctions biologiques complètement différentes, elles ont exactement le même code génétique, c'est-à-dire molécules d'ADN identiques. De plus, presque tout ADN humain contient 30 % d’adénine et de thymine, et 20 % de guanine et de cytosine. Par ailleurs, le phénomène d’égalité des quantités de thymine et d’adénine, de guanine et de cytosine n’est pas propre au corps humain. C'est un phénomène omniprésent dans la nature. Mais pourquoi?

En 1953, James Watson et Francis Crick découvrent la véritable structure secondaire de la molécule d'ADN. Selon leur modèle, l’ADN est constitué de deux chaînes de nucléotides qui se replient en double hélice, à la manière d’escaliers en colimaçon. Les deux chaînes ne sont pas identiques, mais complémentaires et maintenues ensemble par des liaisons hydrogène. Chaque adénine (A) se lie à la thymine (T) et chaque guanine (G) se lie à la cytosine (C) et vice versa. Autrement dit, chaque fois que A apparaît dans une chaîne, T apparaît dans une autre chaîne. Ce fait explique que nous voyons les mêmes quantités de A et T, G et C dans tous les organismes vivants.

En moyenne, chaque tour d'une hélice d'ADN contient environ 10 paires de bases (nucléotides). Comme vous pouvez le voir sur la figure : deux brins d'ADN sont entrelacés de telle manière que deux sillons de tailles différentes se forment : un grand (largeur 12A) et un petit (largeur 6A), où 1 A vaut 10 milliards de fois moins d'un mètre. Le grand sillon est un peu plus profond, et comme on peut le voir sur la photo, toutes les bases azotées sont repliées en de jolies lignes parallèles. Le fait est que ces bases contiennent des anneaux aromatiques à six et cinq chaînons, de forme hexagonale et pentagonale. Ils sont appelés aromatiques car ils sont a) plats et b) contiennent de nombreuses doubles liaisons. Ces mêmes doubles liaisons peuvent stabiliser la structure de l'ADN si, par exemple, deux doubles liaisons de deux molécules aromatiques différentes sont situées strictement parallèles l'une à l'autre. C’est exactement ce qui se passe dans une structure réelle : nous voyons des molécules parallèles et l’espace qui les sépare. Un grand nombre de molécules aromatiques polycycliques peuvent s’insérer dans ces espaces, ou, en langage scientifique, s’intercaler. De nombreux cancérogènes (substances qui causent le cancer) et médicaments anticancéreux fonctionnent en interagissant avec l’ADN par intercalation.

L'information génétique d'un organisme est stockée sous forme de séquence de nucléotides dans un brin d'ADN. Tous les gènes qui déterminent la couleur de nos yeux, de nos cheveux, de notre peau, de nos caractéristiques, de notre taille potentielle, de nos inclinations physiques ne sont qu'une séquence de quatre nucléotides A, T, G et C. Comme tous les systèmes d'exploitation, ils ne sont que des séquences de 0 et 1, tout comme l’ADN est une séquence de quatre nucléotides.

Afin de stocker l’information génétique et de la transmettre aux générations futures, il doit exister un mécanisme permettant de copier l’ADN. Pour utiliser ces informations, il doit exister un mécanisme permettant de déchiffrer et d’utiliser ce code. La bonne nouvelle est que ces mécanismes sont plus ou moins compris.

Un jour, Francis Crick a formulé le dogme central de la biologie moléculaire, qui stipule : la fonction de l'ADN est de stocker et de transmettre des informations à l'ARN, et la fonction de l'ARN est de lire, déchiffrer et utiliser les informations de l'ADN pour créer des protéines. Bien que cette vision puisse paraître trop simpliste, elle résume assez bien les détails.

Il existe trois processus fondamentaux :

La réplication est le processus par lequel des copies identiques d'ADN sont créées dans le but de transmettre des informations aux descendants.
La transcription est le processus par lequel l'information génétique est lue et transférée du noyau cellulaire vers des stations spéciales (ribosomes), où se produit la synthèse des protéines.
La traduction est le processus de synthèse des protéines lui-même dans des stations spéciales.

La réplication de l'ADN est une réaction catalysée par une enzyme qui commence par un déroulement partiel de la double hélice à certains endroits de la molécule d'ADN. Le déroulement se produit sous l'action de l'enzyme hélicase (de l'anglais hélice - spirale), c'est-à-dire que l'enzyme vient briser quelques liaisons hydrogène entre les bases azotées, formant ainsi une sorte de bulle et tournant les bases azotées vers l'environnement. . Dans le même temps, divers nucléotides flottent calmement à proximité sous forme libre et, en passant, ils se rapprochent des bases azotées de l'ADN et forment avec elles des liaisons hydrogène. Ainsi, de nouveaux nucléotides arrivent sur chacune des deux anciennes chaînes d'ADN et deux molécules d'ADN se forment, chacune contenant une chaîne de la molécule initiale. Les nucléotides s'alignent selon le principe de complémentarité, et donc deux nouvelles copies sont identiques. L'ampleur du processus de réplication est tout simplement stupéfiante : chaque noyau de n'importe laquelle de nos cellules contient deux copies de 22 chromosomes et deux autres chromosomes sexuels (46 au total). Chaque chromosome est constitué d’une grosse molécule d’ADN, étroitement repliée autour de protéines spéciales appelées histones. Dans l’ensemble, on estime qu’il y a au total environ 3 milliards de paires de bases, soit 6 milliards de nucléotides, dans les 46 chromosomes. Malgré la taille du génome humain, le processus ne prend que quelques heures et la vitesse moyenne de réplication de l'ADN est de 50 nucléotides par seconde.

Mais n’est-il pas dangereux de copier si rapidement notre ADN ? Une erreur aléatoire et un mauvais nucléotide apparaîtront dans l’ADN, ce qui entraînera une mutation du gène entier ! Si nous copiions délibérément notre ADN, nous vérifierions chaque base plusieurs fois, personne ne veut de mutations aléatoires ? Pour s’assurer qu’il n’y a pas d’erreurs, les cellules relisent également le brin d’ADN et corrigent les erreurs si nécessaire. En conséquence, une erreur ne peut se produire qu’une fois tous les 10 à 100 milliards de nucléotides. De plus, étant donné que les molécules d’ADN sont copiées à chaque division cellulaire et que les cellules se divisent tout au long de la vie, seules 60 erreurs aléatoires (mutations) sont transmises à la génération suivante.

Une fois l’ADN complètement copié, deux nouvelles copies sont formées. Cela se produit avec chaque chromosome. En fin de compte, lorsqu’une cellule se divise en deux nouvelles cellules, elle transfère une copie dans une cellule et une autre dans l’autre. De la même manière, se produit la formation de cellules germinales, qui participent au processus de transmission de l'information génétique de génération en génération.

Mais comment un organisme peut-il lire les informations cryptées dans une molécule d’ADN ? Revenons à l'ARN. Nous avons dit plus tôt qu'il est structurellement similaire à l'ADN, mais contient du ribose au lieu du désoxyribose et de l'uracile au lieu de la thymine. Il existe quatre principaux types d’ARN dans notre corps : l’ARN messager (ARNm), l’ARN ribosomal (ARNr), l’ARN de transport (ARNt) et de nombreux petits ARN, également appelés ARN fonctionnels. Ces dernières remplissent un grand nombre de fonctions différentes à l’intérieur de la cellule, par exemple arrêter le processus de transcription ou accélérer la modification chimique d’autres molécules d’ARN (catalyse).

Les informations génétiques contenues dans l'ADN sont contenues dans des segments spécifiques appelés gènes, chacun étant constitué d'une séquence spécifique de nucléotides codant pour une protéine particulière. Oui, oui, c'est vrai : tous nos gènes sont simplement des séquences de nucléotides qui codent pour la synthèse de l'une ou l'autre protéine. Dans le même temps, l'ADN est en grande partie stocké sous une forme pliée, cependant, dans différentes parties du corps, différentes parties de l'ADN sont dépliées, comme si différentes pages du même livre étaient ouvertes. C'est pourquoi les cellules cérébrales, les cellules sanguines, les muscles et les glandes ont le même ADN mais des fonctions si différentes qui sont déterminées par certaines protéines dans leur composition.

Mais comment se produit la synthèse des protéines ? Tout d’abord, imaginons qu’il y ait une certaine séquence d’ADN sur la chaîne n°1, et que sa chaîne complémentaire soit la chaîne n°2. Lors de la transcription, une enzyme spéciale entre et déplie à nouveau une petite section de la molécule d'ADN. Dans ce cas, au lieu de permettre aux nucléotides de s'attacher aux deux brins, l'enzyme retient le premier (également appelé codage), et les ribonucléotides (c'est-à-dire ceux qui font partie de l'ARN) s'attachent au deuxième brin (également appelé matrice), formant ainsi l'ARN messager. , qui est complémentaire de la chaîne n°2, elle-même complémentaire de la chaîne n°1. J'espère que vous n'êtes pas encore confus. De ce fait, l’ARNm est identique au brin codant n°1, sauf qu’à la place de la thymine, on trouve de l’uracile partout.

Très souvent dans la nature, l'image suivante se produit : des séquences d'ADN porteuses de sens (gènes) commencent à un endroit (appelé exon), mais sont périodiquement interrompues par des insertions dénuées de sens (dans le sens où elles ne codent pas pour une protéine) appelées introns. L'ARNm final apparaît uniquement lorsque ces introns sont coupés par des enzymes spéciales appelées spliceosomes. Oui, peut-être êtes-vous déjà convaincu que les biologistes aiment inventer des termes différents. Par exemple, les gènes du maïs qui codent pour l'enzyme triosephosphate isomérase (responsable d'une étape très importante dans le processus du métabolisme des glucides) contiennent 8 introns non codants, qui occupent environ 70 % de la séquence totale, et 9 exons codants, qui occupent les 30 % restants.

Eh bien, nous avons l’ARNm, qui contient la séquence codante, mais que se passe-t-il ensuite ? L'ARNm pénètre dans le ribosome (une station cellulaire spéciale pour la biosynthèse des protéines) et y rencontre d'autres enzymes, notamment divers ARNt. Tous les trois nucléotides de l’ARNm codent pour un acide aminé. Par exemple, AAA code pour l’acide aminé lysine et UGC code pour la cystéine. Mais pourquoi la nature a-t-elle choisi exactement trois nucléotides, ni plus ni moins ? Le fait est qu'il n'y a que 16 séquences différentes de deux nucléotides (en choisissant parmi A, T, G, C), et comme nous nous en souvenons, il y a 20 acides aminés. Si vous ajoutez un seul nucléotide, le nombre d'options passe à 64. , mais maintenant le même Un acide aminé peut être codé par différentes séquences d'ADN. Revenons au codage des acides aminés : remplacez ne serait-ce qu’un nucléotide et vous obtenez un acide aminé différent. Et si elle jouait un rôle crucial ? Sans cela, le corps devient déjà un mutant.

On se retrouve avec quoi ? L'ADN est constitué de séquences de nucléotides. Les gènes sont une séquence de nucléotides. Trois de ces nucléotides sont appelés codons et constituent une telle lettre dans le monde moléculaire. Chaque lettre code un acide aminé. Mais que signifie coder ? Le fait est qu’il existe 61 ARNt qui ont des régions complémentaires aux codons, et chacun de ces ARNt porte un acide aminé à l’autre extrémité. Au cours de la biosynthèse des protéines, l'ARNt s'attache à des sites complémentaires de l'ARNm et les enzymes combinent les acides aminés qu'elles transportent de l'autre côté. Mais nous avons dit qu'il y a 64 codons, mais l'ARNt semble n'être que 61, où sont les 3 autres ? Les 3 ARNt restants arrêtent le processus de biosynthèse des protéines, c'est-à-dire À la fin de toute séquence génétique se trouve un codon qui indique au corps de s’arrêter. Ce mécanisme complexe fournit toute notre diversité génétique.