La capacité des cellules à maintenir une organisation hautement ordonnée dépend de information génétique, qui est réalisé, maintenu, reproduit ou amélioré dans quatre processus génétiques : synthèse d'ARN et de protéines, réparation de l'ADN, réplication de l'ADN et recombinaison génétique. Les protéines représentent généralement plus de la moitié de la masse sèche de la cellule et leur synthèse joue un rôle Le rôle principal dans des processus tels que la croissance et la différenciation cellulaires, en maintenant leur structure et leur fonction.

Dépend de l’action combinée de plusieurs classes de molécules d’ARN. Premièrement, à la suite de la copie de l’ADN qui transporte des informations sur la protéine synthétisée, une molécule d’ARN messager (ARNm) est formée. Une molécule d'ARN de transfert spécifique (ARNt) est attachée à chacun des 20 acides aminés à partir desquels la protéine est construite, et certains facteurs protéiques auxiliaires sont attachés aux sous-unités du ribosome sur lequel la synthèse a lieu.

Le début de la synthèse des protéines dans une cellule est considéré comme le moment où ces composants se combinent dans le cytoplasme pour former un ribosome fonctionnel. Au fur et à mesure que l'ARNm se déplace étape par étape à travers le ribosome, sa séquence nucléotidique est traduite (transportée) dans la séquence d'acides aminés correspondante, entraînant la création d'une chaîne protéique spécifique.

La synthèse d’ARN sur une matrice d’ADN est appelée transcription. À la suite de la transcription, des molécules d'ARNm se forment et transportent des informations pour la synthèse des protéines dans la cellule, ainsi que des molécules de transport, ribosomiques et autres types de molécules d'ARN qui remplissent des fonctions structurelles et catalytiques. La synthèse de ces molécules d'ARN - copies des séquences nucléotidiques de sections de la molécule d'ADN - est catalysée par des enzymes appelées ARN polymérases.

La liaison de l'ARN polymérase s'avère très forte si l'ARN polymérase se lie à une séquence d'ADN spécifique, appelée promoteur, qui contient le signal de départ de la synthèse de l'ARN, c'est-à-dire au site à partir duquel cette synthèse doit commencer. Les réactions qui en découlent sont caractérisées par les suivantes : après s'être fixée au promoteur, l'ARN polymérase déroule sa section de double hélice, exposant ainsi les nucléotides sur un court segment de chacun des deux brins d'ADN. L'une de ces deux chaînes séparées devrait devenir une matrice pour l'appariement complémentaire de l'ADN principal avec les bases des monomères entrants - les ribonucléosides triphosphates. La polymérase relie les deux premiers monomères entrants et initie ainsi la chaîne d'ARN synthétisée. Ensuite, l'ARN polymérase, se déplaçant étape par étape le long de l'ADN, déroule l'hélice d'ADN devant elle, exposant à chaque fois une nouvelle section de la matrice pour l'appariement de bases complémentaires. En ajoutant un nucléotide à la fois à la chaîne d’ARN en croissance, la chaîne augmente progressivement.

Le processus d'allongement de la chaîne d'ARN se poursuit jusqu'à ce que l'enzyme rencontre sur son chemin une autre séquence nucléotidique spécifique dans la chaîne d'ADN, à savoir le signal de fin de transcription (signal d'arrêt). Une fois ce point atteint, la polymérase se sépare à la fois de l’ADN matrice et du brin d’ARN nouvellement synthétisé. Au fur et à mesure que l'enzyme se déplace le long du brin matrice, une double hélice ARN-ADN se forme dans son centre actif. Derrière la molécule polymérase, qui a achevé son travail de synthèse ADN-ARN, l'hélice ADN-ARN est immédiatement restaurée, et l'ARN est déplacé. Chaque brin d'ARN complété est séparé de la matrice d'ADN sous la forme d'une molécule simple brin libre, dans laquelle le nombre de nucléotides varie de 70 à 10 000.

En règle générale, l'un des brins d'ADN est transcrit. Laquelle des deux chaînes sera transcrite est déterminée par le promoteur dont la séquence nucléotidique est orientée de manière à diriger l'ARN polymérase vers une voie ou une autre.

On sait également qu'en déterminant quelles sections d'ADN seront transcrites par l'ARN polymérase, rôle important jouer des protéines spéciales qui régulent l’activité des gènes. C'est d'eux que dépend principalement les protéines que la cellule va produire. De plus, dans les cellules eucaryotes, la plupart des transcrits d'ARN de l'ADN quittent le noyau cellulaire et se déplacent vers le cytoplasme sous forme d'ARNm, subissant des changements importants - subissant un épissage.

Toutes les cellules contiennent un ensemble d’ARN de transfert (ARNt) – de petites molécules dont la taille varie de 70 à 90 nucléotides. Ces ARN, en joignant une extrémité à un codon d'ARNm spécifique et l'autre en attachant l'acide aminé codé par ce triplet, permettent aux acides aminés de s'aligner dans l'ordre dicté par la séquence nucléotidique de l'ARNm.

Chaque ARNt ne peut transporter qu’un seul des 20 acides aminés utilisés dans la synthèse des protéines. L'ARN de transfert qui transfère la glycine est désigné sous le nom d'ARNt Gly, etc. Il existe un type d’ARNt pour chacun des 20 acides aminés. Il est important que chaque acide aminé soit lié de manière covalente à un ARNt contenant l'anticodon correct - une séquence de trois nucléotides complémentaire au codon à trois nucléotides qui définit cet acide aminé dans la molécule d'ARNm. L'appariement codon-anticodon permet à chaque acide aminé d'être incorporé dans la chaîne protéique en croissance dans l'ordre dicté par la séquence nucléotidique de l'ARNm. Ainsi, le code génétique est utilisé pour traduire (traduire) les séquences nucléotidiques des acides nucléiques en séquences d'acides aminés des protéines.



le brin d'ARNm est coloré en rouge, les ribosomes en bleu, les chaînes polypeptidiques en croissance en vert. (Photo du Dr Elena Kiseleva).

En joignant un acide aminé à une extrémité et en s’appariant à un codon à l’autre, l’ARNt convertit une séquence de nucléotides en une séquence d’acides aminés. La fonction de l’ARNt dépend de la structure tridimensionnelle de sa molécule. L’endroit exact où un acide aminé donné sera attaché à une chaîne polypeptidique en croissance ne dépend pas de l’acide aminé lui-même, mais de la molécule d’ARNt qui l’a attaché. La molécule d’ARNt est attachée de manière covalente exactement à cet acide aminé, parmi les vingt acides aminés, qui est son véritable partenaire. Ce mécanisme est associé à la participation d'enzymes appelées aminoacyl-ARNt synthases, qui attachent un acide aminé à l'ensemble correspondant de molécules d'ARNt. Chaque acide aminé possède sa propre synthétase spéciale (il existe 20 synthétases de ce type au total) : l'une ajoute, par exemple, de la glycine à l'ARNt Gly, une autre ajoute de l'alanine à l'ARNt Ala, etc. Ainsi, les molécules d'ARNt jouent le rôle d'adaptateurs finaux, traduisant l'information contenue dans la séquence nucléotidique d'un acide nucléique dans le langage d'une protéine.

Les réactions de synthèse des protéines nécessitent un stimulus catalytique complexe pour se produire. L'extrémité croissante de la chaîne polypeptidique doit être ajustée d'une certaine manière à la molécule d'ARNm afin que chaque codon d'ARNm suivant se connecte avec précision à l'anticodon d'ARNt, sans sauter un seul nucléotide. Sinon, cela entraînera un décalage dans la séquence de lecture.

Plus de la moitié de la masse du ribosome est constituée d'ARN (ARNr), qui joue un rôle rôle clé dans l'activité catalytique du ribosome. Il existe trois sites différents dans le ribosome auxquels l’ARN se lie : un pour l’ARNm et deux pour l’ARNt. Parmi ces deux dernières, une région maintient la molécule d’ARNt attachée à l’extrémité croissante de la chaîne polypeptidique ; elle est donc appelée site de liaison peptidyl-ARNt, ou site P.

La deuxième section sert à retenir uniquement la molécule d’ARNt arrivant chargée d’un acide aminé. C’est ce qu’on appelle le site de liaison aminoacyl-ARNt, ou site A. Une molécule d'ARNt n'est fermement attachée aux deux sites que si son anticodon s'associe à son codon d'ARNm complémentaire. Les sites A et P sont situés très proches l’un de l’autre, de sorte que les deux molécules d’ARNt qui leur sont associées s’associent à deux codons adjacents dans la molécule d’ARNm.

Le processus de croissance d'une chaîne polypeptidique sur les ribosomes peut être considéré comme un cycle composé de trois étapes distinctes :

  1. La molécule aminoacyl-ARNt se lie au site libre du ribosome adjacent au site P occupé. La liaison se produit en appariant les nucléotides de l'anticodon avec trois nucléotides de l'ARNm situés dans le site A.
  2. Lors de la deuxième étape, l'extrémité carboxyle de la chaîne polypeptidique dans le site P est séparée de la molécule d'ARNt et une liaison peptidique est formée avec l'acide aminé attaché à la molécule d'ARNt dans le site A.
  3. Le nouvel ARNt peptidyle est transféré au site P du ribosome, tandis que le ribosome se déplace le long de la molécule d'ARNm d'exactement trois nucléotides.

Le processus de translocation, qui constitue la troisième étape, comprend également le retour d'une molécule d'ARNt libre séparée de la chaîne polypeptidique dans la région P lors de la deuxième étape du pool d'ARNt cytoplasmique. Par conséquent, après l’achèvement de la troisième étape, le site A inoccupé peut accepter une nouvelle molécule d’ARNt chargée d’un autre acide aminé, c’est-à-dire que le cycle peut recommencer.

Un processus très gourmand en énergie. La formation de chaque nouvelle liaison peptidique s'accompagne de l'arrangement de quatre liaisons phosphate de haute énergie. Deux d'entre eux sont consacrés au chargement de la molécule d'ARNt avec un acide aminé, et deux sont consacrés à la synthèse elle-même dans le cycle de réactions se produisant sur le ribosome. À la fin du cycle, la peptidyl transférase attache non pas un acide aminé, mais une molécule H 2 O au peptidyl-ARNt, grâce à quoi l'extrémité carboxyle de la chaîne polypeptidique en croissance est séparée de la molécule d'ARNt - la chaîne protéique est libre et pénètre dans le cytoplasme.

Ainsi, la cellule nouvellement formée après la division mitotique est dotée d'une continuité spécifique du matériel héréditaire, du fait de son transfert au cours de la division en quantités égales aux deux cellules filles. Les cellules filles poursuivent le processus évolutif fixe du métabolisme des espèces, acquérant des propriétés caractéristiques de la population cellulaire du tissu. Par conséquent, en peu de temps, les cellules nouvellement formées subissent une spécialisation (différenciation) en fonction de leur principale affiliation génétique. Un certain nombre de propriétés deviennent extrêmement communes à toutes les cellules, quel que soit le système tissulaire dans lequel elles doivent effectuer leur travail. cycle de vie. Pour remplir leurs fonctions, les cellules sont dotées d’un certain nombre de propriétés hautement spécialisées.

Sources:
Cytophysiologie / Lutsenko M.T. // Novossibirsk-Blagovechtchensk, 2011.

Synthèse des protéines- l'un des principaux processus métaboliques de la cellule. C'est la synthèse matricielle. La synthèse des protéines nécessite de l'ADN, de l'ARNm, de l'ARNt, de l'ARNr (ribosomes), des acides aminés, des enzymes, des ions magnésium et de l'énergie ATP. Le rôle principal dans la détermination de la structure d'une protéine appartient à l'ADN.

Les informations sur la séquence d’acides aminés d’une molécule protéique sont codées dans la molécule d’ADN. La méthode d'enregistrement des informations est appelée codage. Le code génétique est un système permettant d'enregistrer des informations sur la séquence d'acides aminés dans les protéines en utilisant la séquence de nucléotides dans l'ARN messager.

L'ARN contient 4 types de nucléotides : A, G, C, U. Les molécules protéiques contiennent 20 acides aminés. Chacun des 20 acides aminés est crypté par une séquence de 3 nucléotides, appelée triplet ou codon. A partir de 4 nucléotides, vous pouvez créer 64 combinaisons différentes de 3 nucléotides chacune (4 3 = 64).

Propriétés du code génétique

1. Code génétique triolet:

2. Coder dégénérer Cela signifie que chaque acide aminé est codé par plus d'un codon (2 à 6) :

3. Coder sans chevauchement. Cela signifie que les codons localisés séquentiellement sont des triplets de nucléotides localisés séquentiellement :

4. Polyvalent pour toutes les cellules (humaines, animales, végétales).

5. Spécifique. Un même triplet ne peut pas correspondre à plusieurs acides aminés.

6. La synthèse des protéines commence par le codon d'initiation (initial) DEHORS, qui code pour l’acide aminé méthionine.

7. La synthèse des protéines se termine de trois manières arrêter les codons acides aminés non codants : UAT, UAA, UTA.

Tableau des codes génétiques

Une section d'ADN contenant des informations sur la structure d'une protéine particulière est appelée un gène. Le gène n'est pas directement impliqué dans la synthèse des protéines. Le médiateur entre le gène et la protéine est l’ARN messager (ARNm). L'ADN joue le rôle de matrice pour la synthèse de l'ARNm dans le noyau cellulaire. La molécule d'ADN au niveau du site du gène se déroule. A partir d'une de ses chaînes, l'information est copiée sur l'ARNm selon le principe de complémentarité entre les bases azotées des acides nucléiques. Ce processus est appelé transcription. La transcription se produit dans le noyau cellulaire avec la participation de l'enzyme ARN polymérase et en utilisant l'énergie de l'ATP (Fig. 37).

Riz. 37. Transcription.

La synthèse des protéines s'effectue dans le cytoplasme des ribosomes, où l'ARNm sert de matrice (Fig. 38). La traduction d'une séquence de triplets de nucléotides dans une molécule d'ARNm en une séquence spécifique d'acides aminés est appelée diffuser. L'ARNm synthétisé sort par les pores de l'enveloppe nucléaire dans le cytoplasme cellulaire et se combine avec les ribosomes pour former des polyribosomes (polysomes). Chaque ribosome est constitué de deux sous-unités : une grande et une petite. L'ARNm s'attache à la petite sous-unité en présence d'ions magnésium (Fig. 39).

Riz. 38. Synthèse des protéines.

Riz. 39.Les principales structures impliquées dans la synthèse des protéines.

Les ARN de transfert (ARNt) se trouvent dans le cytoplasme. Chaque acide aminé possède son propre ARNt. La molécule d'ARNt possède un triplet de nucléotides sur l'une des boucles (anticodon), qui est complémentaire du triplet de nucléotides sur l'ARNm (codon).

Les acides aminés situés dans le cytoplasme sont activés (interagissent avec l'ATP) et, à l'aide de l'enzyme aminoacyl-ARNt synthétase, rejoignent l'ARNt. Le premier codon (de départ) de l'ARNm - AUG - contient des informations sur l'acide aminé méthionine (Fig. 40). Ce codon correspond à une molécule d'ARNt contenant un anticodon complémentaire et portant le premier acide aminé méthionine. Cela garantit la connexion des grandes et petites sous-unités du ribosome. Le deuxième codon de l'ARNm attache un ARNt contenant un anticodon complémentaire à ce codon. L'ARNt contient le deuxième acide aminé. Une liaison peptidique se forme entre le premier et le deuxième acides aminés. Le ribosome se déplace par intermittence, triplet par triplet, le long de l'ARNm. Le premier ARNt est libéré et pénètre dans le cytoplasme, où il peut se combiner avec son acide aminé.

Au fur et à mesure que le ribosome se déplace le long de l'ARNm, des acides aminés correspondant aux triplets d'ARNm et apportés par l'ARNt s'ajoutent à la chaîne polypeptidique (Fig. 41).

Le ribosome « ​​lit » les informations contenues dans l’ARNm jusqu’à atteindre l’un des trois codons stop (UAA, UGA, UAG). Chaîne polypeptidique

Riz. 40. Synthèse des protéines.

UN- liaison aminoacyl-ARNt ;

B- formation d'une liaison peptidique entre la méthionine et le 2ème acide aminé ;

DANS- mouvement du ribosome par un codon.

quitte le ribosome et acquiert une structure caractéristique de cette protéine.

La fonction directe d'un gène individuel est de coder la structure d'une protéine-enzyme spécifique, qui catalyse une réaction biochimique qui se produit dans certaines conditions environnementales.

Gène (section d'ADN) → ARNm → protéine-enzyme → réaction biochimique → trait héréditaire.

Riz. 41. Diffuser.

Questions pour la maîtrise de soi

1. Où dans la cellule se produit la synthèse des protéines ?

2. Où les informations sur la synthèse des protéines sont-elles enregistrées ?

3. Quelles propriétés possède le code génétique ?

4. À quel codon commence la synthèse des protéines ?

5. Quels codons terminent la synthèse des protéines ?

6. Qu'est-ce qu'un gène ?

7. Comment et où se produit la transcription ?

8. Comment appelle-t-on les triplets de nucléotides dans une molécule d’ARNm ?

9. Qu'est-ce qui est diffusé ?

10. Comment un acide aminé est-il attaché à l’ARNt ?

11. Comment s’appelle un triplet de nucléotides dans une molécule d’ARNt ? 12.Quel acide aminé assure le lien entre les grands et les

petites sous-unités du ribosome ?

13. Comment se produit la formation d'une chaîne polypeptidique protéique ?

Mots clés pour le thème « Synthèse des protéines »

alanine base azotée

acides aminés

anticodon

protéine

réaction biochimique

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action du code génétique

ADN

informations d'entrée ions magnésium

ARNm

codage

codon

leucine

matrice

métabolisme

méthionine

trait héréditaire acides nucléiques boucle de liaison peptidique

pore du polyribosome

médiateur de séquence

principe de complémentarité ribosomique

ARNr

sérine

la synthèse

combinaison

chemin

structure

sous-unité

transcription

diffuser

triolet

ARNt

parcelle

phénylalanine

enzymes

chaîne

cytoplasme

Énergie ATP

Aperçu de la leçon : « Synthèse des protéines dans la cellule »

(Pour la 10e spécialisée, durée du cours - 2 heures)

Enseignant : Mastyukhina Anna Alexandrovna

Établissement d'enseignement municipal "École secondaire du nom du général Zakharkin I.G."

Objectif de la leçon :

Éducatif: étudecaractéristiques de la biosynthèse des protéines dans la cellule, apprendre les notions :gène, code génétique, triplet, codon, anticodon, transcription, traduction, polysome; P.continuer à développer les connaissances sur les mécanismes de biosynthèse des protéines à l'aide de l'exemple de la traduction ; découvrir le rôle des ARN de transfert dans le processus de biosynthèse des protéines ; révéler les mécanismes de synthèse de matrices de la chaîne polypeptidique sur les ribosomes.

Du développement: afin de développer l’intérêt cognitif des étudiantspréparer les messages à l'avance (« Faits intéressants sur le gène", "Code génétique", "Transcription et traduction"). Développer des compétences pratiquesfera un syncwine. Afin de développer la pensée logiqueapprendre à résoudre des problèmes.

Éducatif: Afin de former une vision scientifique du monde, prouver l'importance et la signification de la synthèse des protéines dans les cellules, ainsi que leur nécessité vitale.

QUATRE .: leçon.

Type de cours : combiné

Type de cours : avec la présentation « Synthèse des protéines dans la cellule » et démonstration de modèles magnétiques.

Équipement: présentation « Synthèse des protéines dans la cellule » ; tableau « Code génétique » ; Schéma « Formation d'ARNm à partir d'une matrice d'ADN (transcription) » ; Schéma « Structure de l'ARNt » ; Schéma « Synthèse des protéines dans les ribosomes (traduction) » ; Schéma « Synthèse de protéines sur un polysome » ; Cartes de tâches et mots croisés ; modèles magnétiques.

Pendant les cours :

Méthodes et techniques méthodologiques :

je .Organisation de classe.

Dans les leçons précédentes, nous avons étudié des substances appelées acides nucléiques. À cause de

nous avons ensuite examiné leurs deux types : l'ADN et l'ARN, et nous sommes familiarisés avec leur structure et leurs fonctions. Il a été constaté que chacun des acides nucléiques contient quatre bases azotées différentes, liées les unes aux autres selon le principe de complémentarité. Nous aurons besoin de toutes ces connaissances pour étudier le nouveau sujet d'aujourd'hui. Notez donc son nom dans vos cahiers « Synthèse des protéines dans la cellule ».

II .Apprendre du nouveau matériel :

1)Mise à jour des connaissances :

Avant de commencer à étudier nouveau sujet, rappelons-nous : qu'est-ce que le métabolisme (métabolisme) :

MÉTABOLISME - la totalité de toutes les réactions enzymatiques de la cellule, liées les unes aux autres et avec environnement externe, composé de plastique
et les échanges d'énergie.

Faisons un syncwine dont le premier mot est métabolisme. (1-métabolisme

2-plastique, énergie

3-flux, absorbe, libère

4-ensemble de réactions enzymatiques de la cellule

5-métabolisme)

Biosynthèse des protéinesfait référence aux réactions d’échange plastique.

Biosynthèse des protéines – le processus le plus important dans la nature vivante. Il s'agit de la création de molécules protéiques basées sur des informations sur la séquence d'acides aminés dans sa structure primaire contenue dans la structure de l'ADN.

Tâche : complétez les phrases en remplissant les termes manquants.

1. La photosynthèse est...(la synthèse matière organique dans la lumière).

2. Le processus de photosynthèse s'effectue dans les organites cellulaires - ...(chloroplastes).

3. De l'oxygène libre est libéré pendant la photosynthèse lors de la dégradation de...(eau).

4. À quel stade de la photosynthèse l’oxygène libre se forme-t-il ? Sur le …(lumière).

5. Pendant la phase lumineuse... ATP.(Synthétisé.)

6. Au stade sombre, le chloroplaste produit...(le glucide principal est le glucose).

7. Quand le soleil frappe la chlorophylle...(excitation des électrons).

8. La photosynthèse se produit dans les cellules...(plantes vertes).

9. La phase lumineuse de la photosynthèse se produit dans...(thylakoïdes).

10. La phase sombre se produit dans...(n'importe lequel) Heures du jour.

Le processus d’assimilation le plus important dans la cellule est ses protéines inhérentes.

Chaque cellule contient des milliers de protéines, y compris celles propres à cette espèce cellules. Puisque toutes les protéines sont détruites tôt ou tard au cours de la vie, la cellule doit continuellement synthétiser des protéines pour restaurer sa vitalité. , organites, etc. De plus, de nombreuses cellules « fabriquent » des protéines pour les besoins de tout l'organisme, par exemple les cellules des glandes endocrines, qui sécrètent des hormones protéiques dans le sang. Dans ces cellules, la synthèse des protéines est particulièrement intense.

2) Apprendre du nouveau matériel :

La synthèse des protéines nécessite beaucoup d’énergie.

La source de cette énergie, comme pour tous les processus cellulaires, est . La variété des fonctions des protéines est déterminée par leur structure primaire, c'est-à-dire séquence d’acides aminés dans leur molécule. À son tour, héréditaire La structure primaire d'une protéine est contenue dans la séquence de nucléotides d'une molécule d'ADN. Une section d’ADN contenant des informations sur la structure primaire d’une protéine est appelée un gène. Un chromosome contient des informations sur la structure de plusieurs centaines de protéines.


Code génétique.

Chaque acide aminé de la protéine correspond à une séquence de trois nucléotides situés les uns à la suite des autres - un triplet. À ce jour, une carte du code génétique a été établie, c'est-à-dire que l'on sait quelles combinaisons de triplets de nucléotides d'ADN correspondent à l'un ou l'autre des 20 acides aminés qui composent les protéines (Fig. 33). Comme vous le savez, l'ADN peut contenir quatre bases azotées : l'adénine (A), la guanine (G), la thymine (T) et la cytosine (C). Le nombre de combinaisons de 4 par 3 est : 43 = 64, c'est-à-dire que 64 acides aminés différents peuvent être codés, alors que seuls 20 acides aminés sont codés. Il s'est avéré que de nombreux acides aminés correspondent non pas à un, mais à plusieurs triplets différents - les codons.

On suppose que cette propriété du code génétique augmente la fiabilité du stockage et de la transmission de l'information génétique lors de la division cellulaire. Par exemple, l'acide aminé alanine correspond à 4 codons : CGA, CGG, CTG, CGC, et il s'avère qu'une erreur aléatoire dans le troisième nucléotide ne peut pas affecter la structure de la protéine - ce sera toujours un codon alanine.

Puisqu’une molécule d’ADN contient des centaines de gènes, elle comprend nécessairement des triplets, qui sont des « signes de ponctuation » et indiquent le début et la fin d’un gène particulier.

Une propriété très importante du code génétique est la spécificité, c'est-à-dire qu'un triplet désigne toujours un seul acide aminé. Le code génétique est universel pour tous les organismes vivants, des bactéries aux humains.
Transcription. Le porteur de toute information génétique est l'ADN, situé dans cellules. La synthèse des protéines elle-même se produit dans le cytoplasme de la cellule, sur les ribosomes. Du noyau au cytoplasme, les informations sur la structure de la protéine se présentent sous forme d’ARN messager (i-ARN). Afin de synthétiser l'ARNm, une section d'ADN « se déroule », déspirale, puis, selon le principe de complémentarité, des molécules d'ARN sont synthétisées sur l'une des chaînes d'ADN à l'aide d'enzymes (Fig. 34). Cela se produit comme suit : contre, par exemple, la guanine d'une molécule d'ADN devient la cytosine d'une molécule d'ARN, contre l'adénine d'une molécule d'ADN - l'ARN de l'uracile (rappelez-vous que l'ARN contient de l'uracile au lieu de la thymine dans les nucléotides), face à la thymine dans l'ADN - l'adénine ARN et cytosine opposée dans l'ADN - ARN guanine. Ainsi, une chaîne d'ARNm se forme, qui est Copie exacte deuxième brin d'ADN (seule la thymine est remplacée par l'uracile). Ainsi, les informations sur la séquence nucléotidique d’un gène d’ADN sont « réécrites » dans la séquence nucléotidique de l’ARNm. Ce processus est appelé transcription. Chez les procaryotes, les molécules d'ARNm synthétisées peuvent immédiatement interagir avec les ribosomes et la synthèse des protéines commence. Chez les eucaryotes, l'ARNm interagit avec des protéines spéciales du noyau et est transporté à travers l'enveloppe nucléaire jusqu'au cytoplasme.
Le cytoplasme doit contenir un ensemble d'acides aminés nécessaires à la synthèse des protéines. Ces acides aminés sont formés à la suite de la dégradation des protéines alimentaires. De plus, un acide aminé particulier ne peut atteindre le site de synthèse protéique directe, c'est-à-dire le ribosome, qu'en s'attachant à un ARN de transfert spécial (ARNt).

Transférer des ARN.

Pour transférer chaque type d'acide aminé dans les ribosomes dont vous avez besoin espèces distinctes ARNt. Puisque les protéines contiennent environ 20 acides aminés, il existe autant de types d’ARNt. La structure de tous les ARNt est similaire (Fig. 35). Leurs molécules forment des structures particulières qui ressemblent à une feuille de trèfle. Les types d'ARNt diffèrent nécessairement par le triplet de nucléotides situé « en haut ». Ce triplet, appelé anticodon, correspond dans son code génétique à l'acide aminé que portera cet ARN-T. Une enzyme spéciale attache nécessairement au « pétiole de la feuille » l’acide aminé codé par le triplet complémentaire de l’anticodon.


Diffuser.

La dernière étape de la synthèse des protéines, la traduction, se produit dans le cytoplasme. Un ribosome est enfilé à l'extrémité de l'ARNm à partir duquel la synthèse protéique doit commencer (Fig. 36). Le ribosome se déplace le long de la molécule d’ARNm par intermittence, par « sauts », en restant sur chaque triplet pendant environ 0,2 s. Durant cet instant, un ARNt parmi plusieurs est capable « d’identifier » grâce à son anticodon le triplet sur lequel se trouve le ribosome. Et si l'anticodon est complémentaire de ce triplet d'ARNm, l'acide aminé est détaché du « pétiole de la feuille » et attaché par une liaison peptidique à la chaîne protéique en croissance (Fig. 37). À ce stade, le ribosome se déplace le long de l'ARNm jusqu'au triplet suivant, codant pour le prochain acide aminé de la protéine synthétisée, et le prochain ARNt « apporte » l'acide aminé nécessaire, ce qui augmente la chaîne protéique en croissance. Cette opération est répétée autant de fois que le nombre d’acides aminés que doit contenir la protéine en cours de construction. Lorsqu'il y a un ensemble de triplets dans le ribosome, qui est un « signal d'arrêt » entre les gènes, alors pas un seul ARNt ne peut rejoindre un tel triplet, puisque l'ARNt n'a pas d'anticodons pour eux. À ce stade, la synthèse des protéines se termine. Toutes les réactions décrites se produisent sur des périodes très courtes. On estime que la synthèse d’une molécule protéique assez grosse ne prend que deux minutes environ.

Une cellule a besoin non pas d’une, mais de plusieurs molécules de chaque protéine. Ainsi, dès que le ribosome, qui a été le premier à commencer la synthèse protéique sur l'ARNm, avance, un deuxième ribosome synthétisant la même protéine se trouve derrière lui sur le même ARNm. Ensuite, les troisième, quatrième ribosomes, etc. sont séquentiellement enfilés sur l'ARNm. Tous les ribosomes qui synthétisent la même protéine codée dans un ARNm donné sont appelés un polysome.

Lorsque la synthèse des protéines est terminée, le ribosome peut trouver un autre ARNm et commencer à synthétiser la protéine dont la structure est codée dans le nouvel ARNm.

Ainsi, la traduction est la traduction de la séquence nucléotidique d’une molécule d’ARNm en la séquence d’acides aminés de la protéine synthétisée.

On estime que toutes les protéines du corps d’un mammifère peuvent être codées par seulement deux pour cent de l’ADN contenu dans ses cellules. À quoi servent les 98 % restants d’ADN ? Il s'avère que chaque gène est beaucoup plus complexe qu'on ne le pensait auparavant et contient non seulement la section dans laquelle la structure d'une protéine est codée, mais également des sections spéciales qui peuvent « activer » ou « désactiver » le fonctionnement de chaque gène. . C'est pourquoi toutes les cellules, par exemple corps humain Ayant le même ensemble de chromosomes, ils sont capables de synthétiser différentes protéines : dans certaines cellules, la synthèse des protéines se fait à l'aide de certains gènes, tandis que dans d'autres, des gènes complètement différents sont impliqués. Ainsi, dans chaque cellule, seule une partie de l’information génétique contenue dans ses gènes est réalisée.

La synthèse des protéines nécessite la participation d'un grand nombre d'enzymes. Et chaque réaction de synthèse des protéines nécessite des enzymes spécialisées.

IV .Sécuriser le matériel :

Remplissez le tableau :

EN 1

La biosynthèse des protéines comprend deux étapes successives : la transcription et la traduction.

Résoudre le problème 1 :

Les anticodons d'ARNt sont donnés : GAA, GCA, AAA, ACG. À l'aide du tableau des codes génétiques, déterminez la séquence d'acides aminés dans la molécule protéique, les codons d'ARNm et les triplets dans le fragment de gène codant pour cette protéine.

Solution:

Codons ARNm : TSUU – TsGU – UUU – UGC.

Séquence d'acides aminés : leu – arg – phen – cis.

Triplets d'ADN : GAA – GCA – AAA – ACG.

Tâche 2

TGT-ATSA-TTA-AAA-CCT. Déterminez la séquence nucléotidique de l'ARNm et la séquence d'acides aminés dans la protéine synthétisée sous le contrôle de ce gène.

Réponse : ADN : TGT-ATSA-TTA-AAA-CCT

ARNm : ACA-UGU-AAU-UUU-GGA

Protéine : tre---cis---asp---fen---gli.

À 2 HEURES

Résoudre le problème 1 :

Il s’agit d’un fragment d’une molécule d’ADN double brin. À l'aide de la table des codes génétiques, déterminez la structure du fragment de la molécule protéique codée par cette section d'ADN :

AAA – TTT – YYY – CCC

TTT – AAA – TCC – YYY.

Solution:

Puisque l’ARNm est toujours synthétisé sur un seul brin d’ADN, qui est généralement représenté par écrit comme le brin supérieur, alors

ARNm : UUU – AAA – CCC – YGG ;

fragment protéique codé par la chaîne supérieure : fen - lys - pro - gly.

Tâche 2 : une section d'ADN a la séquence nucléotidique suivante :

TGT-ATSA-TTA-AAA-CCT. Déterminez la séquence nucléotidique de l’ARNm et la séquence d’acides aminés de la protéine synthétisée sous le contrôle de ce gène.

Réponse : ADN : AGG-CCT-TAT-YYY-CGA

ARNm : UCC-GGA-AUA-CCC-GCU

Protéine : ser---gli---iso---pro---ala

Maintenant écoutons messages intéressants que vous avez préparé.

    "Faits intéressants sur le gène"

    "Code génétique"

    "Transcription et diffusion"

VI .Résumer la leçon.

1) Conclusion de la leçon : L'un des processus les plus importants se produisant dans une cellule est la synthèse des protéines. Chaque cellule contient des milliers de protéines, dont celles propres à ce type de cellule. Puisque, au cours de la vie, toutes les protéines, tôt ou tardsont détruites, la cellule doit synthétiser en permanence des protéines pour restaurer ses membranes, ses organites, etc. De plus, de nombreuses cellules produisent des protéines pour les besoins de tout l'organisme, par exemple les cellules des glandes endocrines, qui sécrètent des hormones protéiques dans le sang. Dans ces cellules, la synthèse des protéines est particulièrement intense. La synthèse des protéines nécessite beaucoup d’énergie. La source de cette énergie, comme pour tous les processus cellulaires, est l’ATP.

2)Tarif travail indépendant les élèves et leur travail au sein du conseil. Évaluez également l’activité des participants à la conversation et des intervenants.

V II . Devoirs:

Répéter le § 2.13.

Résoudre les mots-croisés:

1. Une séquence spécifique de nucléotides située au début de chaque gène.

2. Transition de la séquence nucléotidique d'une molécule d'ARNm vers la séquence AK d'une molécule protéique.

3. Panneau de début de diffusion.

4. Un porteur d'informations génétiques situé dans le noyau cellulaire.

5. Une propriété du code génétique qui augmente la fiabilité du stockage et de la transmission des informations génétiques lors de la division cellulaire.

6. Une section d'ADN contenant des informations sur la structure primaire d'une protéine.

7. Une séquence de trois nucléotides d'ADN situés les uns après les autres.

8. Tous les ribosomes qui synthétisent des protéines sur une molécule d'ARNm.

9. Le processus de traduction des informations sur la séquence AK dans une protéine du « langage ADN » au « langage ARN ».

10. Un codon qui ne code pas pour AK, mais indique seulement que la synthèse protéique doit être complétée.

11. Structure, où la séquence de AK dans une molécule protéique est déterminée.

12. Une propriété importante du code génétique est qu'un triplet ne code toujours qu'un seul AK.

13. Un « signe de ponctuation » dans une molécule d’ADN indiquant que la synthèse de l’ARNm doit être arrêtée.

14. Code génétique... pour tous les organismes vivants, des bactéries aux humains.

- jusqu'à 2 minutes

- discours introductif du professeur

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-10 minutes

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-1 élève au tableau

-les élèves écrivent dans des cahiers

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- d'un endroit

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-diapositives 11 et 12

-diapositive 13

-diapositive 14

-diapositives 15 et 16

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-diapositives 19 et 20

-transition logique

-diapositive 21

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diapositive 27

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-groupe n°2

- individuellement sur cartes

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-préparé

-diapositive 29

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-10 minutes (2 leçons)

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-5 minutes

-professeur

-3 minutes

-diapositive 30

-sur les cartes

Chaque cellule contient des milliers de protéines. Les propriétés des protéines sont déterminées par leur structure primaire , c'est à dire. séquence d’acides aminés dans leurs molécules.

À leur tour, les informations héréditaires sur la structure primaire de la protéine sont contenues dans la séquence de nucléotides de la molécule d'ADN. Cette information est appelée génétique , et la section d'ADN qui contient des informations sur la structure primaire d'une protéine est appelée gène .

Un gène est une section d'ADN qui contient des informations sur la structure primaire d'une protéine.

Un gène est une unité d'information héréditaire dans un organisme.

Chaque molécule d'ADN contient de nombreux gènes. La totalité de tous les gènes d'un organisme le constitue génotype .

Biosynthèse des protéines

La biosynthèse des protéines est l'un des types de métabolisme plastique au cours duquel les informations héréditaires codées dans les gènes de l'ADN sont mises en œuvre dans une séquence spécifique d'acides aminés dans les molécules protéiques.

Le processus de biosynthèse des protéines comprend deux étapes : la transcription et la traduction.

Chaque étape de la biosynthèse est catalysée par une enzyme correspondante et alimentée en énergie ATP.

La biosynthèse se produit dans les cellules à une vitesse fulgurante. Dans le corps des animaux supérieurs, jusqu'à \(60\) mille liaisons peptidiques se forment en une minute.

Transcription

Transcription est le processus de suppression d'informations d'une molécule d'ADN par une molécule d'ARNm (ARNm) synthétisée sur celle-ci.

Le porteur de l'information génétique est l'ADN, situé dans le noyau cellulaire.

Lors de la transcription, une section d’ADN double brin est « déroulée », puis une molécule d’ARNm est synthétisée sur l’un des brins.

L'ARN messager est constitué d'une seule chaîne et est synthétisé sur l'ADN selon la règle de complémentarité.

Une chaîne d'ARNm est formée, qui est une copie exacte de la deuxième chaîne d'ADN (non modèle) (seul l'uracile est inclus à la place de la thymine). C’est ainsi que les informations sur la séquence d’acides aminés dans une protéine sont traduites du « langage de l’ADN » au « langage de l’ARN ».

Comme dans toute autre réaction biochimique, une enzyme participe à cette synthèse - ARN polymérase .

Puisqu'une seule molécule d'ADN peut contenir de nombreux gènes, il est très important que l'ARN polymérase commence la synthèse de l'ARNm avec des critères stricts. endroit précis ADN. Par conséquent, au début de chaque gène se trouve une séquence spécifique de nucléotides appelée promoteur. L'ARN polymérase « reconnaît » le promoteur, interagit avec lui et commence ainsi la synthèse de la chaîne d'ARNm au bon endroit.

L'enzyme continue de synthétiser l'ARNm jusqu'à ce qu'elle atteigne le prochain « signe de ponctuation » dans la molécule d'ADN - terminateur (il s'agit d'une séquence nucléotidique indiquant que la synthèse de l'ARNm doit être arrêtée).

Chez les procaryotes les molécules d'ARNm synthétisées peuvent immédiatement interagir avec les ribosomes et participer à la synthèse des protéines.

Chez les eucaryotes L'ARNm est synthétisé dans le noyau, il interagit donc d'abord avec des protéines nucléaires spéciales et est transporté à travers la membrane nucléaire jusqu'au cytoplasme.

Diffuser

La traduction est la traduction de la séquence nucléotidique d’une molécule d’ARNm en la séquence d’acides aminés d’une molécule protéique.

Le cytoplasme cellulaire doit contenir un ensemble complet d'acides aminés nécessaires à la synthèse des protéines. Ces acides aminés sont formés à la suite de la dégradation des protéines reçues par l'organisme avec la nourriture, et certaines peuvent être synthétisées dans l'organisme lui-même.

Faites attention!

Les acides aminés sont livrés aux ribosomes transférer des ARN (ARNt). Tout acide aminé ne peut pénétrer dans le ribosome qu'en s'attachant à un ARNt spécial).

Un ribosome est enfilé à l’extrémité de l’ARNm à partir duquel doit commencer la synthèse des protéines. Il se déplace le long de l’ARNm par intermittence, « par à-coups », en s’arrêtant à chaque triplet pendant environ \(0,2\) secondes.

Pendant ce temps, la molécule d'ARNt, dont l'anticodon est complémentaire du codon situé dans le ribosome, parvient à le reconnaître. L'acide aminé qui était lié à cet ARNt est séparé de la tige de l'ARNt et attaché pour former une liaison peptidique à la chaîne protéique en croissance. Au même moment, l'ARNt suivant (dont l'anticodon est complémentaire du triplet suivant dans l'ARNm) s'approche du ribosome et l'acide aminé suivant est inclus dans la chaîne en croissance.

Les acides aminés délivrés aux ribosomes sont orientés les uns par rapport aux autres de sorte que le groupe carboxyle d'une molécule soit adjacent au groupe amino d'une autre molécule. En conséquence, une liaison peptidique se forme entre eux.

Le ribosome se déplace progressivement le long de l'ARNm, s'arrêtant aux triplets suivants. C’est ainsi qu’une molécule polypeptidique (protéine) se forme progressivement.

La synthèse des protéines se poursuit jusqu'à ce que l'un des trois soit présent sur le ribosome arrêter les codons (UAA, UAG ou UGA). Après cela, la chaîne protéique se détache du ribosome, pénètre dans le cytoplasme et forme les structures secondaires, tertiaires et quaternaires inhérentes à cette protéine.

Puisque la cellule a besoin de nombreuses molécules de chaque protéine, dès que le ribosome, qui a été le premier à commencer la synthèse protéique sur l'ARNm, avance, un deuxième ribosome est enfilé derrière lui sur le même ARNm. Ensuite, les ribosomes suivants sont séquentiellement enfilés sur l’ARNm.

Tous les ribosomes synthétisant la même protéine codée sous une forme d'ARNm donnée polysome . C'est sur les polysomes que se produit la synthèse simultanée de plusieurs molécules protéiques identiques.

Lorsque la synthèse d’une protéine donnée est terminée, le ribosome peut trouver un autre ARNm et commencer à synthétiser une autre protéine.

Schéma général de synthèse des protéines présenté dans la figure.

Le processus de biosynthèse des protéines est extrêmement important pour la cellule. Puisque les protéines sont substances complexes, qui jouent un rôle majeur dans les tissus, ils sont irremplaçables. Pour cette raison, toute une chaîne de processus de biosynthèse des protéines est mise en œuvre dans la cellule, qui se déroule dans plusieurs organites. Cela garantit la reproduction cellulaire et la possibilité d'existence.

L'essence du processus de biosynthèse des protéines

Le seul endroit où se déroule la synthèse des protéines est le site rugueux, où se trouve la majeure partie des ribosomes, responsables de la formation de la chaîne polypeptidique. Cependant, avant le début de l’étape de traduction (le processus de synthèse des protéines), l’activation du gène est nécessaire, qui stocke des informations sur la structure de la protéine. Après cela, la copie de cette section d’ADN (ou d’ARN, si la biosynthèse bactérienne est envisagée) est requise.

Une fois l’ADN copié, le processus de création d’ARN messager est nécessaire. Sur cette base, la synthèse de la chaîne protéique sera réalisée. De plus, toutes les étapes impliquant la participation d'acides nucléiques doivent se produire dans Cependant, ce n'est pas le lieu où se produit la synthèse des protéines. où se déroule la préparation à la biosynthèse.

Biosynthèse des protéines ribosomales

Le principal lieu où se produit la synthèse des protéines est un organite cellulaire, composé de deux sous-unités. De telles structures dans une cellule grande quantité, et ils sont principalement situés sur les membranes du réticulum endoplasmique rugueux. La biosynthèse elle-même se déroule comme suit : l'ARN messager formé dans le noyau cellulaire sort par les pores nucléaires dans le cytoplasme et rencontre le ribosome. L'ARNm est ensuite poussé dans l'espace entre les sous-unités ribosomales, après quoi le premier acide aminé est fixé.

Les acides aminés sont fournis à l'endroit où se produit la synthèse des protéines à l'aide d'une de ces molécules qui peut apporter un acide aminé à la fois. Ils sont attachés à leur tour en fonction de la séquence de codons de l'ARN messager. De plus, la synthèse peut s'arrêter pendant un certain temps.

En se déplaçant le long de l’ARNm, le ribosome peut pénétrer dans des régions (introns) qui ne codent pas pour les acides aminés. À ces endroits, le ribosome se déplace simplement le long de l'ARNm, mais aucun acide aminé n'est ajouté à la chaîne. Une fois que le ribosome atteint l’exon, c’est-à-dire la région qui code pour l’acide, il se rattache au polypeptide.

Modification post-synthétique des protéines

Une fois que le ribosome atteint le codon stop de l’ARN messager, le processus de synthèse directe est terminé. Cependant, la molécule résultante a une structure primaire et ne peut pas encore remplir les fonctions qui lui sont réservées. Pour fonctionner pleinement, la molécule doit être organisée selon une certaine structure : secondaire, tertiaire ou encore plus complexe - quaternaire.

Organisation structurelle des protéines

Structure secondaire - premier étage organisation structurelle. Pour y parvenir, la chaîne polypeptidique primaire doit s'enrouler (former des hélices alpha) ou se replier (créer des feuillets bêta). Ensuite, afin d’occuper encore moins de place sur la longueur, la molécule est davantage contractée et enroulée en boule en raison des liaisons hydrogène, covalentes et ioniques, ainsi que des interactions interatomiques. On obtient ainsi un globulaire

Structure protéique quaternaire

La structure quaternaire est la plus complexe de toutes. Il se compose de plusieurs sections à structure globulaire, reliées par des brins fibrillaires d'un polypeptide. De plus, la structure tertiaire et quaternaire peut contenir un résidu glucidique ou lipidique, ce qui élargit la gamme de fonctions de la protéine. En particulier, les glycoprotéines, les protéines et les glucides, sont des immunoglobulines et remplissent une fonction protectrice. Les glycoprotéines sont également situées sur les membranes cellulaires et fonctionnent comme des récepteurs. Cependant, la molécule n’est pas modifiée là où se produit la synthèse des protéines, mais dans le réticulum endoplasmique lisse. Il existe ici la possibilité de lier des lipides, des métaux et des glucides aux domaines protéiques.