Il existe trois types d’ARN : l’ARN ribonucléique ribosomal, de transport et messager. Tout dépend de la structure, de la taille des molécules et des fonctions exercées.

Quelles sont les caractéristiques de l'ARN ribosomal (ARNr)

Les ARN ribosomiques représentent 85 % de tous les ARN d’une cellule. Ils sont synthétisés dans le nucléole. Les ARN ribosomiques sont un composant structurel des ribosomes et sont directement impliqués dans la biosynthèse des protéines.

Les ribosomes sont des organites cellulaires constitués de quatre ARNr et de plusieurs dizaines de protéines. Leur fonction principale est la synthèse des protéines.

Pourquoi les ARN de transfert sont-ils nécessaires ?

Les ARN de transfert (ARNt) sont les plus petits acides ribonucléiques de la cellule. Ils représentent 10 % de tous les ARN cellulaires. Les ARN de transfert se forment dans le noyau de l’ADN puis se déplacent vers le cytoplasme. Chaque ARNt transporte des acides aminés spécifiques vers les ribosomes, où ils sont reliés par des liaisons peptidiques dans une séquence spécifique spécifiée par l'ARN messager.

La molécule d'ARN de transfert possède deux sites actifs : l'anticodon triplet et l'extrémité acceptrice. L’extrémité accepteur est la « plateforme d’atterrissage » pour l’acide aminé. L'anticodon à l'autre extrémité de la molécule est un triplet de nucléotides complémentaires du codon d'ARN messager correspondant.

Chaque acide aminé correspond à une séquence de trois nucléotides – un triplet. Un nucléotide est un monomère d'acide nucléique constitué d'un groupe phosphate, d'un groupe pentose et d'une base azotée.

L'anticodon est différent pour les ARNt transportant différents acides aminés. Le triplet code des informations sur exactement l’acide aminé transporté par cette molécule.

Où sont synthétisés les ARN messagers et quel est leur rôle ?

L'information, ou ARN messager (ARNm, ARNm) est synthétisée sur une section d'une des deux chaînes d'ADN sous l'action de l'enzyme ARN polymérase. Ils représentent 5 % de l’ARN de la cellule. La séquence des bases azotées de l'ARNm est strictement complémentaire de la séquence des bases de la section ADN : l'ARNm de l'uracile correspond à l'adénine dans l'ADN, l'adénine à la thymine, la cytosine à la guanine et la guanine à la cytosine.

L'ARN messager lit les informations héréditaires de l'ADN chromosomique et les transfère aux ribosomes, où ces informations sont mises en œuvre. La séquence nucléotidique de l'ARNm contient des informations sur la structure de la protéine.

Les molécules d'ARN peuvent être trouvées dans le noyau, le cytoplasme, les ribosomes, les mitochondries et les plastes. Depuis différents types L'ARN se replie système fonctionnel, visant, par la synthèse protéique, à la mise en œuvre de l'information héréditaire.

La molécule est un composant tout aussi important de tout organisme ; elle est présente dans les cellules procaryotes et dans certaines cellules (virus contenant de l’ARN).

Nous avons examiné la structure générale et la composition de la molécule dans la conférence « », nous examinerons ici les questions suivantes :

• Formation d'ARN et complémentarité d'ADN
• transcription
• diffusion (synthèse)

Structure de l'ARN

Ainsi, la structure de la molécule d'ARN est une molécule simple brin et contient 4 types de bases azotées :

UN, U, C Et G

Il y en a 3 type d'ARN:

1. Information ou matrice - i- (m-)ARN- fournit des informations sur la structure de la protéine depuis l'ADN jusqu'au site de synthèse des protéines. (Situé dans le noyau et le cytoplasme des cellules)
2. Transfert d'ARN - ARNt- transporte les acides aminés vers le site de synthèse des protéines - vers les ribosomes
3. ARN ribosomal - r-ARN- fait partie des ribosomes - constitue 50 % de sa structure

Transcription et diffusion

Transcription d'ARN

Ainsi, comme nous le savons, chaque organisme est unique.

Transcription- le processus de synthèse d'ARN utilisant l'ADN comme matrice, se produisant dans toutes les cellules vivantes. En d’autres termes, il s’agit du transfert d’informations génétiques de l’ADN vers l’ARN.

En conséquence, l’ARN de chaque organisme est également unique. L’ARN m- (modèle ou information) résultant est complémentaire d’un brin d’ADN. Comme pour l’ADN, il « aide » à la transcription Enzyme ARN polymérase. Tout comme dans , le processus commence par initiation(=début), puis va prolongement(=extension, suite) et se termine terminaison(=pause, fin).

À la fin du processus, l’ARNm est libéré dans le cytoplasme.

Diffuser

En général, la traduction est un processus très complexe et s’apparente à une opération chirurgicale automatique bien développée. Nous examinerons une « version simplifiée » - juste pour comprendre les processus de base de ce mécanisme, dont l'objectif principal est de fournir à l'organisme des protéines.

• la molécule d'ARNm quitte le noyau dans le cytoplasme et se connecte au ribosome.
• À ce stade, les acides aminés du cytoplasme sont activés, mais il y a un « mais » : l'ARNm et les acides aminés ne peuvent pas interagir directement. Ils ont besoin d'un "adaptateur"
• Cet adaptateur devient ARN t (transfert). Chaque acide aminé possède son propre ARNt. L'ARNt possède un triplet spécial de nucléotides (anticodon), qui est complémentaire d’une certaine section de l’ARNm, et il « attache » un acide aminé à cette section spécifique.
• , à son tour, à l'aide d'enzymes spéciales, forme une connexion entre celles-ci - le ribosome se déplace le long de l'ARNm comme un curseur le long d'une attache serpent. La chaîne polypeptidique se développe jusqu'à ce que le ribosome atteigne le codon (3 acides aminés) qui correspond au signal « STOP ». Ensuite, la chaîne se brise et la protéine quitte le ribosome.

Code génétique

Code génétique- une méthode caractéristique de tous les organismes vivants consistant à coder la séquence d'acides aminés des protéines à l'aide d'une séquence de nucléotides.

Comment utiliser le tableau:

• Trouvez la première base azotée dans la colonne de gauche ;
• Trouvez la deuxième base d'en haut ;
• Déterminez la troisième base dans la colonne de droite.

L’intersection des trois constitue l’acide aminé dont vous avez besoin dans la protéine obtenue.

Propriétés du code génétique

1. Tripleté- une unité de code significative est une combinaison de trois nucléotides (triplet ou codon).
2. Continuité- il n'y a pas de signes de ponctuation entre les triplets, c'est-à-dire que les informations sont lues en continu.
3. Sans chevauchement- un même nucléotide ne peut pas faire partie simultanément de deux ou plusieurs triplets.
4. Unicité (spécificité)- un codon spécifique correspond à un seul acide aminé.
5. Dégénérescence (redondance)- plusieurs codons peuvent correspondre au même acide aminé.
6. Versatilité- le code génétique fonctionne de la même manière dans les organismes de différents niveaux de complexité - des virus aux humains

Il n'est pas nécessaire de mémoriser ces propriétés. Il est important de comprendre que le code génétique est universel pour tous les organismes vivants ! Pourquoi? Oui parce que c'est basé sur

ARN- un polymère dont les monomères sont ribonucléotides. Contrairement à l'ADN, l'ARN n'est pas formé de deux, mais d'une chaîne polynucléotidique (à l'exception du fait que certains virus contenant de l'ARN ont un ARN double brin). Les nucléotides d'ARN sont capables de former des liaisons hydrogène entre eux. Les chaînes d'ARN sont beaucoup plus courtes que les chaînes d'ADN.

Monomère d'ARN - nucléotide (ribonucléotide)- se compose de résidus de trois substances : 1) une base azotée, 2) un monosaccharide à cinq carbones (pentose) et 3) de l'acide phosphorique. Les bases azotées de l'ARN appartiennent également aux classes des pyrimidines et des purines.

Les bases pyrimidiques de l’ARN sont l’uracile, la cytosine et les bases puriques sont l’adénine et la guanine. Le monosaccharide nucléotide d’ARN est le ribose.

Souligner trois types d'ARN: 1) informatif(messager) ARN - ARNm (ARNm), 2) transport ARN - ARNt, 3) ribosomique ARN - ARNr.

Tous les types d'ARN sont des polynucléotides non ramifiés, ont une conformation spatiale spécifique et participent aux processus de synthèse des protéines. Les informations sur la structure de tous les types d’ARN sont stockées dans l’ADN. Le processus de synthèse de l’ARN sur une matrice d’ADN est appelé transcription.

Transférer des ARN contiennent généralement 76 (de 75 à 95) nucléotides ; poids moléculaire - 25 000 à 30 000. L'ARNt représente environ 10 % de la teneur totale en ARN de la cellule. Fonctions de l'ARNt : 1) transport des acides aminés vers le site de synthèse des protéines, vers les ribosomes, 2) intermédiaire traductionnel. Il existe environ 40 types d’ARNt dans une cellule, chacun d’eux possède une séquence nucléotidique unique. Cependant, tous les ARNt possèdent plusieurs régions complémentaires intramoléculaires, grâce auxquelles les ARNt acquièrent une conformation en forme de feuille de trèfle. Tout ARNt possède une boucle de contact avec le ribosome (1), une boucle d'anticodon (2), une boucle de contact avec l'enzyme (3), une tige acceptrice (4) et un anticodon (5). L'acide aminé est ajouté à l'extrémité 3" de la tige de l'accepteur. Anticodon- trois nucléotides qui « identifient » le codon de l'ARNm. Il convient de souligner qu'un ARNt spécifique peut transporter un acide aminé strictement défini correspondant à son anticodon. La spécificité de la connexion entre l'acide aminé et l'ARNt est obtenue grâce aux propriétés de l'enzyme aminoacyl-ARNt synthétase.

ARN ribosomique contient 3 000 à 5 000 nucléotides ; poids moléculaire - 1 000 000 à 1 500 000. L'ARNr représente 80 à 85 % de la teneur totale en ARN de la cellule. En complexe avec les protéines ribosomales, l'ARNr forme des ribosomes - des organites qui effectuent la synthèse des protéines. Dans les cellules eucaryotes, la synthèse de l'ARNr se produit dans les nucléoles. Fonctions de l'ARNr: 1) un composant structurel nécessaire des ribosomes et, ainsi, assurant le fonctionnement des ribosomes ; 2) assurer l'interaction du ribosome et de l'ARNt ; 3) liaison initiale du ribosome et du codon initiateur de l'ARNm et détermination du cadre de lecture, 4) formation du centre actif du ribosome.

Par structure chimique L'ARN (acide ribonucléique) est un acide nucléique présentant de nombreuses similitudes avec l'ADN. Les différences importantes par rapport à l'ADN sont que l'ARN est constitué d'une seule chaîne, la chaîne elle-même est plus courte, l'ARN contient de l'uracile au lieu de la thymine et du ribose au lieu du désoxyribose.

La structure de l'ARN est un biopolymère dont les monomères sont des nucléotides. Chaque nucléotide est constitué d'un résidu d'acide phosphorique, de ribose et d'une base azotée.

Les bases azotées courantes dans l'ARN sont l'adénine, la guanine, l'uracile et la cytosine. L'adénine et la guanine sont des purines, tandis que l'uracile et la cytosine sont des pyrimidines. Les bases puriques sont constituées de deux anneaux et les bases pyrimidiques en ont un. En plus des bases azotées répertoriées, l'ARN en contient également d'autres (principalement diverses modifications de celles répertoriées), notamment la thymine, caractéristique de l'ADN.

Le ribose est un pentose (un glucide contenant cinq atomes de carbone). Contrairement au désoxyribose, il possède un groupe hydroxyle supplémentaire, ce qui rend l'ARN plus actif dans les réactions chimiques que l'ADN. Comme dans tous les acides nucléiques, le pentose présent dans l’ARN a une forme cyclique.

Les nucléotides sont reliés en une chaîne polynucléotidique par des liaisons covalentes entre les résidus d'acide phosphorique et le ribose. Un résidu d'acide phosphorique est lié au cinquième carbone du ribose et un autre (issu d'un nucléotide adjacent) est lié au troisième carbone du ribose. Les bases azotées sont liées au premier atome de carbone du ribose et sont situées perpendiculairement au squelette phosphate-pentose.

Les nucléotides liés de manière covalente forment la structure primaire de la molécule d'ARN. Cependant, les ARN sont très différents dans leur structure secondaire et tertiaire, en raison des nombreuses fonctions qu’ils remplissent et de l’existence de différents types d’ARN.

La structure secondaire de l'ARN est formée grâce aux liaisons hydrogène se produisant entre les bases azotées. Cependant, contrairement à l'ADN, dans l'ARN, ces connexions ne se produisent pas entre différentes (deux) chaînes polynucléotidiques, mais en raison de de diverses manières pliage (boucles, nœuds, etc.) d'une chaîne. Ainsi, la structure secondaire des molécules d’ARN est bien plus diversifiée que celle de l’ADN (où il s’agit presque toujours d’une double hélice).

La structure de nombreuses molécules d’ARN implique également une structure tertiaire, lorsque des sections de la molécule déjà appariées en raison de liaisons hydrogène sont repliées. Par exemple, la molécule d’ARN de transfert au niveau de la structure secondaire se plie pour prendre une forme rappelant celle d’une feuille de trèfle. Et au niveau de la structure tertiaire, il se plie pour ressembler à la lettre G.

L'ARN ribosomal forme des complexes avec les protéines (ribonucléoprotéines).

Si auparavant l’opinion dominante était sur le rôle secondaire de l’ARN, il apparaît désormais clairement qu’il est nécessaire et élément essentiel la vie cellulaire. Des mécanismes de plusieurs...

De Masterweb

09.04.2018 14:00

Différents types d'ADN et d'ARN - les acides nucléiques - sont l'un des objets d'étude de la biologie moléculaire. L'un des domaines les plus prometteurs et les plus en développement de cette science est dernières années c'était la recherche sur l'ARN.

En bref sur la structure de l'ARN

Ainsi, l'ARN, acide ribonucléique, est un biopolymère dont la molécule est une chaîne formée de quatre types de nucléotides. Chaque nucléotide, à son tour, est constitué d'une base azotée (adénine A, guanine G, uracile U ou cytosine C) combinée au sucre ribose et à un résidu d'acide phosphorique. Les résidus de phosphate, combinés au ribose des nucléotides voisins, « réticulent » les blocs constitutifs de l'ARN en une macromolécule - un polynucléotide. C’est ainsi que se forme la structure primaire de l’ARN.

La structure secondaire - la formation d'une double chaîne - se forme dans certaines parties de la molécule selon le principe de complémentarité des bases azotées : l'adénine forme une paire avec l'uracile par une double, et la guanine avec la cytosine - une triple liaison hydrogène.

Dans sa forme active, la molécule d'ARN forme également une structure tertiaire - une structure spatiale spéciale, la conformation.

Synthèse d'ARN

Tous les types d’ARN sont synthétisés à l’aide de l’enzyme ARN polymérase. Il peut dépendre de l’ADN et de l’ARN, c’est-à-dire qu’il peut catalyser la synthèse sur des matrices d’ADN et d’ARN.

La synthèse repose sur la complémentarité des bases et le sens antiparallèle de lecture du code génétique et se déroule en plusieurs étapes.

Premièrement, l'ARN polymérase est reconnue et se lie à une séquence spéciale de nucléotides sur l'ADN - le promoteur, après quoi la double hélice de l'ADN se déroule dans une petite zone et l'assemblage d'une molécule d'ARN commence sur l'une des chaînes, appelée matrice ( l'autre chaîne d'ADN est dite codante - c'est sa copie qui est l'ARN synthétisé). L'asymétrie du promoteur détermine quel brin d'ADN servira de matrice et permet ainsi à l'ARN polymérase d'initier la synthèse dans la bonne direction.

L'étape suivante s'appelle l'allongement. Le complexe de transcription, comprenant l'ARN polymérase et la région non tordue avec l'hybride ADN-ARN, commence à se déplacer. Au fur et à mesure de ce mouvement, la chaîne d'ARN en croissance se sépare progressivement et la double hélice d'ADN se déroule devant le complexe et est restaurée derrière lui.

L’étape finale de la synthèse se produit lorsque l’ARN polymérase atteint une région spéciale de la matrice appelée terminateur. La fin (l'achèvement) du processus peut être obtenue de différentes manières.

Principaux types d'ARN et leurs fonctions dans les cellules

Ils sont les suivants :

• Matrice ou information (ARNm). Grâce à lui, la transcription est effectuée - le transfert d'informations génétiques à partir de l'ADN.
• Ribosomal (ARNr), qui assure le processus de traduction - synthèse protéique sur une matrice d'ARNm.
• Transport (ARNt). Reconnaît et transporte les acides aminés vers le ribosome, où se produit la synthèse des protéines, et participe également à la traduction.
• Les petits ARN constituent une vaste classe de petites molécules qui remplissent diverses fonctions au cours des processus de transcription, de maturation et de traduction de l'ARN.
• Les génomes à ARN sont des séquences codantes qui contiennent des informations génétiques dans certains virus et viroïdes.

Dans les années 1980, l’activité catalytique de l’ARN a été découverte. Les molécules possédant cette propriété sont appelées ribozymes. Peu de ribozymes naturels sont encore connus ; leur capacité catalytique est inférieure à celle des protéines, mais dans la cellule, ils agissent exclusivement fonctions importantes. Actuellement, des travaux réussis sont en cours sur la synthèse de ribozymes, qui ont également une importance pratique.

Examinons de plus près les différents types de molécules d'ARN.

ARN messager (messager)

Cette molécule est synthétisée sur une section d'ADN non torsadée, copiant ainsi le gène codant pour une protéine particulière.

L'ARN des cellules eucaryotes, avant de devenir, à son tour, une matrice pour la synthèse des protéines, doit mûrir, c'est-à-dire passer par un complexe de diverses modifications - le traitement.

Tout d’abord, même au stade de la transcription, la molécule est coiffée : une structure particulière d’un ou plusieurs nucléotides modifiés – une coiffe – est fixée à son extrémité. Il joue rôle important dans de nombreux processus ultérieurs et augmente la stabilité de l'ARNm. La queue dite poly(A), une séquence de nucléotides adénine, est attachée à l’autre extrémité du transcrit primaire.

Le pré-ARNm subit ensuite un épissage. Il s'agit de l'élimination de la molécule de régions non codantes - les introns, qui sont nombreux dans l'ADN eucaryote. Ensuite, se produit la procédure d'édition de l'ARNm, au cours de laquelle sa composition est chimiquement modifiée, ainsi que la méthylation, après quoi l'ARNm mature quitte le noyau cellulaire.

ARN ribosomique

La base du ribosome, un complexe qui assure la synthèse des protéines, est constituée de deux longs ARNr, qui forment des sous-particules ribosomales. Ils sont synthétisés ensemble sous la forme d’un pré-ARNr, qui est ensuite séparé lors du traitement. La grande sous-particule comprend également un ARNr de faible poids moléculaire, synthétisé à partir d’un gène distinct. Les ARN ribosomiques ont une structure tertiaire très compacte qui sert d'échafaudage aux protéines présentes dans le ribosome qui remplissent des fonctions auxiliaires.

Dans la phase d'inactivité, les sous-unités ribosomales sont séparées ; Lorsque le processus de traduction est initié, l’ARNr de la petite sous-particule se combine à l’ARN messager, après quoi les éléments du ribosome sont complètement combinés. Lorsque l’ARN d’une petite sous-unité interagit avec l’ARNm, ce dernier est tiré à travers le ribosome (ce qui équivaut au mouvement du ribosome le long de l’ARNm). L'ARN ribosomal de la grande sous-unité est un ribozyme, c'est-à-dire qu'il possède des propriétés enzymatiques. Il catalyse la formation de liaisons peptidiques entre les acides aminés lors de la synthèse des protéines.

Il convient de noter que la plus grande partie de tous les ARN d'une cellule est ribosomale - 70 à 80 %. L'ADN possède un grand nombre de gènes codant pour l'ARNr, ce qui assure une transcription très intense.

Transfert d'ARN

Cette molécule est reconnue par un acide aminé spécifique à l'aide d'une enzyme spéciale et, en se combinant avec elle, transporte l'acide aminé vers le ribosome, où elle sert d'intermédiaire dans le processus de traduction - synthèse protéique. Le transfert s'effectue par diffusion dans le cytoplasme de la cellule.

Les molécules d'ARNt nouvellement synthétisées, comme les autres types d'ARN, subissent un traitement. L'ARNt mature, sous sa forme active, a une conformation en forme de feuille de trèfle. Sur le « pétiole » de la feuille – le site accepteur – se trouve une séquence CCA avec un groupe hydroxyle qui se lie à un acide aminé. À l’extrémité opposée de la « feuille » se trouve une boucle anticodon qui se lie au codon complémentaire de l’ARNm. La boucle D sert à lier l'ARN de transfert à l'enzyme lors de l'interaction avec un acide aminé, et la boucle T sert à se lier à la grande sous-unité du ribosome.

Petits ARN

Ces types d’ARN jouent un rôle important dans les processus cellulaires et sont actuellement activement étudiés.

Par exemple, les petits ARN nucléaires des cellules eucaryotes sont impliqués dans l’épissage des ARNm et possèdent éventuellement des propriétés catalytiques aux côtés des protéines spliceosomales. Les petits ARN nucléolaires sont impliqués dans le traitement des ARN ribosomiques et de transfert.

Les petits interférents et les microARN sont les éléments les plus importants du système de régulation de l’expression génique, nécessaires au contrôle par la cellule de sa propre structure et de ses fonctions vitales. Ce système joue un rôle important dans la réponse immunitaire antivirale de la cellule.

Il existe également une classe de petits ARN qui fonctionnent en complexe avec les protéines Piwi. Ces complexes jouent un rôle important dans le développement des cellules germinales, la spermatogenèse et la suppression des éléments génétiques mobiles.

Génome ARN

La molécule d’ARN peut être utilisée comme génome par la plupart des virus. Les génomes viraux sont différents : simple et double brin, circulaires ou linéaires. En outre, les génomes des virus à ARN sont souvent segmentés et généralement plus courts que les génomes à ADN.

Il existe une famille de virus dont l'information génétique, codée en ARN, après avoir infecté une cellule, est rétrotranscrite en ADN, qui est ensuite inséré dans le génome de la cellule victime. Ce sont ce qu'on appelle des rétrovirus. Il s’agit notamment du virus de l’immunodéficience humaine.

L'importance de la recherche sur l'ARN dans la science moderne

Si auparavant l’opinion dominante était que l’ARN jouait un rôle mineur, il apparaît désormais clairement qu’il s’agit d’un élément nécessaire et essentiel à la vie intracellulaire. De nombreux processus de première importance ne peuvent se produire sans la participation active de l’ARN. Mécanismes de tels processus pendant longtemps restait inconnu, mais grâce à la recherche différents types De nombreux détails deviennent progressivement plus clairs sur les ARN et leurs fonctions.

Il est possible que l’ARN ait joué un rôle décisif dans l’émergence et le développement de la vie à l’aube de l’histoire de la Terre. Les résultats d’études récentes confortent cette hypothèse, indiquant l’extraordinaire ancienneté de nombreux mécanismes de fonctionnement cellulaire impliquant certains types d’ARN. Par exemple, les riboswitches récemment découverts dans l'ARNm (un système de régulation sans protéines de l'activité des gènes au stade de la transcription), selon de nombreux chercheurs, sont des échos de l'époque où la vie primitive était construite sur la base de l'ARN, sans la participation d'ADN et de protéines. Les microARN sont également considérés comme un composant très ancien du système de régulation. Les caractéristiques structurelles de l'ARNr catalytiquement actif indiquent son évolution progressive grâce à l'ajout de nouveaux fragments à l'ancien protoribosome.

Une étude approfondie des types d’ARN et de la manière dont ils sont impliqués dans certains processus est également extrêmement importante pour les domaines théoriques et appliqués de la médecine.

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