Une molécule polypeptidique est constituée de 20 résidus de molécules. Problèmes de biologie moléculaire

Acides organiques contenant un ou plusieurs groupes amino. Ce sont les principales unités structurelles des molécules de protéines, déterminent leur spécificité biologique et la valeur nutritionnelle... Le trouble du métabolisme des acides aminés est à l'origine de nombreuses maladies. Les protéines humaines sont constituées de 20 acides aminés différents. Les acides aminés sont subdivisés en non essentiels - ils peuvent être synthétisés dans le corps à partir d'autres acides aminés ou composés organiques, et irremplaçable - ne peuvent pas être synthétisés dans le corps et pour un métabolisme approprié des protéines et le maintien de l'activité vitale du corps, ils doivent être alimentés en quantité suffisante. Pour l'homme, les acides aminés essentiels sont le tryptophane, la phénylalanine, la lysine, la thréonine, la valine, la leucine, la méthionine et l'isoleucine. Certains acides aminés sont utilisés comme médicaments.

Une personne, comme toute créature vivante, se compose de composés inorganiques et organiques, qui comprennent des protéines, constituées d'acides aminés, de graisses et de glucides. En outre, le corps humain est un système biologique complexe autorégulé, dont le fonctionnement est basé sur des processus biochimiques qui répondent pleinement aux besoins métaboliques. Les acides aminés font partie des protéines qui participent non seulement à la formation des tissus, mais font également partie des enzymes, des hormones et des neurotransmetteurs - les principaux composés qui régulent la plupart des processus biologiques. Malheureusement, le corps est incapable de synthétiser à lui seul tous les acides aminés essentiels. À cet égard, pour travail normal les structures du corps nécessitent à la fois l'approvisionnement en temps opportun des nutriments nécessaires de l'extérieur et leur synthèse à partir des substrats disponibles.

Acides aminés

Les acides aminés sont des substances organiques biologiquement importantes contenant à la fois des groupes amino (-NH2) et carboxyle (-COOH) reliés par un atome de carbone. Cependant, les propriétés des acides aminés sont largement déterminées par le radical, qui peut varier considérablement. Environ 500 composés de cette classe sont actuellement connus.

En 1806, les chimistes français Louis-Nicolas Vauquelin et Pierre Jehan Robiquet isolent pour la première fois l'asparagine. Les 20 acides aminés utilisés dans les organismes vivants ont été découverts en 1935, lorsque William Cumming Ros, qui en a également isolé les essentiels, a établi l'apport quotidien minimum pour les humains.

Le corps de l'enfant se développe de manière intensive et subit donc des besoins colossaux en nutriments, dont le manque peut entraîner de graves troubles. Ainsi, au cours de la première année de vie, le poids de l'enfant triple, la maturation des systèmes immunitaire, nerveux et autres se produit. À cet égard, avec une diminution de la force physique, des troubles fonctionnels, des troubles mentaux sévères peuvent être observés, qui ne sont pas toujours possibles pour compenser lors du comblement du déficit existant. Un exemple est le kwashiorkor, une maladie qui se développe à la suite d'un manque d'acides aminés dans l'alimentation, dans laquelle une ascite et une dystrophie sévère sont observées. Dans la plupart des cas, les enfants des régions pauvres d'Afrique développent la maladie à la suite de repas réguliers pauvres en protéines.

L'allaitement maternel, dans la plupart des cas, vous permet de satisfaire les besoins plastiques et métaboliques du corps au cours des six premiers mois de la vie, mais plus tard, il est nécessaire d'introduire des aliments complémentaires - en plus du lait maternel, l'enfant reçoit en outre des aliments faciles à digérer et riches en vitamines.

La composition des protéines alimentaires contient 20 acides aminés, mais parmi eux, il en existe des irremplaçables, dont le corps n'est pas capable de se reconstituer seul, par synthèse, et nécessite donc leur apport pendant la nutrition. Les acides aminés essentiels chez les enfants comprennent:

Tryptophane

Normalement, 22 mg pour 1 kg de poids corporel par jour sont nécessaires (avec une carence, une atrophie musculaire sévère se développe, la croissance ralentit);

Normalement, 150 mg pour 1 kg de poids corporel par jour sont nécessaires (nécessaires pour une croissance normale et le fonctionnement du système hématopoïétique);

Méthionine

Normalement, 70 mg pour 1 kg de poids corporel par jour est nécessaire (nécessaire pour assurer la désintoxication du foie, travailler système nerveux, participe activement au métabolisme des graisses et des phospholipides);

Normalement, les besoins quotidiens sont de 93 mg pour 1 kg de poids corporel par jour (avec une carence, cela affecte le psychisme, réduisant le niveau de sérotonine);

Normalement, 60 mg pour 1 kg de poids corporel par jour suffisent (avec une carence, on observe un ralentissement des processus métaboliques, qui s'accompagne de léthargie, de faiblesse, de somnolence);

Normalement, 150 mg pour 1 kg de poids corporel par jour sont nécessaires (avec une pénurie chez les nourrissons, le métabolisme des glucides s'aggrave, ce qui s'accompagne d'une hypoglycémie);

Isoleucine

Normalement, 90 mg pour 1 kg de poids corporel par jour suffisent (en cas de carence, un déséquilibre se produit dans le travail de la glande thyroïde, il est difficile d'éliminer l'ammoniac du corps, ce qui peut provoquer un empoisonnement grave);

Phénylalanine

Normalement, 90 mg sont nécessaires pour 1 kg de poids corporel par jour (il est nécessaire que la glande thyroïde et les glandes surrénales fonctionnent chez un enfant);

Histidine

Normalement, 32 mg sont nécessaires pour 1 kg de poids corporel par jour (a un effet sur l'hématopoïèse);

Normalement, le besoin est de 10 mg pour 1 kg de poids corporel par jour (il participe à un grand nombre de processus métaboliques importants).

De plus, même avec une bonne nutrition, des maladies infantiles peuvent se manifester, qui sont basées sur une violation de l'équilibre des acides aminés. Les maladies les plus courantes dans lesquelles il y a une modification du métabolisme des acides aminés sont:

Hyperaminoacidurie

Avec cette pathologie, une quantité excessive d'acides aminés est excrétée dans l'urine, ce qui peut survenir à la fois dans la pathologie rénale et dans les troubles du métabolisme des acides aminés.

Phénylcétonurie

Il s'agit d'une enzymopathie héréditaire, dans laquelle l'échange de phénylalanine est perturbé par l'accumulation de ses produits de désintégration, qui ont un effet toxique sur le cerveau humain, qui dans la plupart des cas devient la cause de l'oligophrénie.

Alcaptonurie

Il s'agit d'une enzymopathie héréditaire dans laquelle l'enzyme responsable du métabolisme de la tyrosine et de la phénylalanine est absente, ce qui conduit à l'accumulation d'acide homogentisique et se manifeste par l'oxydation de l'urine en une couleur brun foncé dans l'air. À un âge plus avancé, une arthropathie et une décoloration du cartilage de l'oreillette se développent.

Albinisme

Il s'agit d'une maladie héréditaire, basée sur une violation du métabolisme des acides aminés aromatiques, ce qui conduit à une synthèse insuffisante de mélanine, ce qui donne à la peau et à l'iris une couleur sombre, dont le but principal est de se protéger contre un rayonnement solaire excessif.

Maladie de Hurtknap

Il s'agit d'une maladie héréditaire très rare dans laquelle le métabolisme du tryptophane est altéré, ce qui entraîne une ataxie cérébelleuse et des modifications cutanées.

Il s'agit d'une maladie héréditaire rare dans laquelle le blocage enzymatique provoque une synthèse excessive d'acide oxalique, ce qui conduit à la formation de calculs rénaux, au dépôt de cristaux d'oxalate de calcium dans le cerveau, la rate et les tissus lymphoïdes.

Cystinose

Il s'agit d'une maladie héréditaire dans laquelle l'échange de cystine est altéré, suivie de l'accumulation de cristaux dans le système réticuloendothélial, qui s'accompagne d'une augmentation de la rate, du foie, de l'exicose, de l'hyperthermie, du diabète de phosphate, du rachitisme et du développement d'une néphropathie sévère.

Homocystinurie

Il s'agit d'une maladie héréditaire dans laquelle le métabolisme de la méthionine et de l'homocystéine est perturbé, ce qui s'accompagne de lésions telles que l'oligophrénie de gravité variable et l'ectopie des lentilles.

En règle générale, avec la détection rapide de la maladie, dans certains cas, il est possible de corriger les troubles métaboliques à la fois en effectuant un traitement de substitution et en adhérant à un régime strict. Si des changements dans le corps humain ne sont pas détectés en temps opportun, il y a une forte probabilité de développer des complications graves, pouvant aller jusqu'à la mort.

Le corps chez l'adulte est normalement dans un état d'équilibre entre les processus d'anabolisme et de catabolisme. En règle générale, les besoins quotidiens en acides aminés chez les adultes sont moins prononcés que chez les enfants, mais même les adultes peuvent développer des troubles graves avec une alimentation inadéquate.

Chez les adultes, le corps a également besoin de recevoir des acides aminés essentiels pour la nutrition. Ainsi, avec une pénurie:

valine - aggrave le métabolisme musculaire et la réparation des tissus endommagés;

leucine - perturbé: réparation des os, de la peau, des muscles, diminution du glucose dans le plasma sanguin, synthèse de l'hormone de croissance;

isoleucine - la synthèse de l'hémoglobine et la régulation du glucose se détériorent, l'endurance diminue;

thréonine - un déséquilibre se produit dans la synthèse du collagène et de l'élastine, le métabolisme des protéines et des graisses, la fonction hépatique et des états d'immunodéficience se développent souvent;

méthionine - il y a une diminution de l'efficacité des processus métaboliques dans le foie, le risque de progression de l'athérosclérose augmente, la toxicose s'aggrave pendant la grossesse;

tryptophane - le sommeil s'aggrave, les changements d'humeur, l'appétit diminue, la libération d'hormone de croissance, la sensibilité à la nicotine augmente;

lysine - la synthèse d'un grand nombre d'enzymes, les hormones sont perturbées, les processus métaboliques dans le tissu osseux se détériorent, l'efficacité de l'absorption du calcium diminue, la réponse immunitaire humorale diminue, la réparation des tissus est altérée, la force musculaire et la masse musculaire diminuent, des problèmes d'érection et de libido surviennent, le risque de progression de l'athérosclérose augmente;

phénylalanine - il y a une diminution de la sensibilité nociceptive, la mémoire se détériore;

arginine - le travail du composant cellulaire se détériore système immunitaire, la fonction de désintoxication du foie s'aggrave, la puissance diminue, la pression artérielle augmente, le taux de cholestérol dans le sang augmente, une hypercoagulation se produit, des changements dysmétaboliques sont observés dans les muscles et les tissus conjonctifs;

histidine - l'intensité d'un grand nombre de réactions biochimiques, la croissance et la réparation des tissus, la détérioration des modifications de la fonction articulaire.

À monde moderne les gens commencent souvent à s'impliquer dans le végétarisme, ce qui peut entraîner un manque d'acides aminés essentiels dans l'alimentation. Cependant, avec une sélection compétente de produits, il est possible d'obtenir toutes les substances nécessaires à une vie bien remplie.

De plus, la passion pour le sport se répand de plus en plus. En règle générale, après un entraînement intense, il y a non seulement une grande consommation de graisses et de glucides, mais aussi une augmentation significative du besoin en acides aminés, qui est associée à des processus anabolisants dans le tissu musculaire.

La raison du développement d'un manque d'acides aminés dans le corps, avec leur contenu normal dans l'alimentation, peut être une indigestion causée à la fois par un manque d'enzymes digestives et une malabsorption dans l'intestin grêle. Ces conditions peuvent résulter d'une pancréatite aiguë, d'une colite ulcéreuse et de résections étendues de l'intestin grêle.

Pour compenser les troubles existants, un traitement est effectué pour la maladie sous-jacente, une thérapie de remplacement et, dans les cas graves, une nutrition parentérale.

Actuellement, dans les pays développés, le manque d'acides aminés dans le corps en raison de leur manque de nourriture est pratiquement introuvable. Une exception est le jeûne et le végétarisme, lorsque la probabilité de carence nutritionnelle augmente considérablement. À cet égard, lors de l'identification d'une carence en acides aminés essentiels, il faut tout d'abord penser à d'autres processus pathologiques.

Avec l'âge, le corps humain subit de graves changements associés à une diminution de l'activité fonctionnelle de nombreux systèmes, ce qui réduit considérablement les capacités de compensation lors de l'interaction avec l'environnement externe. Ces modifications reposent sur la restructuration du métabolisme associée à une diminution de l'activité de certaines enzymes, constituées d'acides aminés. En outre, cela conduit à une diminution de l'efficacité de l'oxydation biologique, qui perturbe la consommation d'oxygène par les tissus, augmente le taux de lipides et de lipoprotéines dans le plasma sanguin. De plus, une modification du métabolisme eau-sel est souvent notée à la suite d'une augmentation de la perméabilité cellulaire.

De plus, avec l'âge, l'efficacité du système digestif se détériore, ce qui se manifeste par une diminution de la libération d'enzymes digestives dans l'estomac, les intestins, le pancréas, une violation de l'absorption des substances digérées - acides aminés, mono- et disaccharides, molécules de graisse. De plus, l'acidité du suc gastrique diminue, l'écoulement de la bile est perturbé, la motilité intestinale change, ce qui provoque la constipation. Il y a une baisse de l'activité des organes du système endocrinien, ce qui affecte l'intensité du métabolisme. Le rapport entre les processus anaboliques et cataboliques change, ce qui s'accompagne d'une diminution de la masse musculaire et osseuse.

À cet égard, la construction d'un régime alimentaire approprié pour les personnes âgées est une tâche importante. Ainsi, selon des études, plus des ¾ des personnes âgées ne mangent pas correctement, ce qui, en règle générale, affecte gravement la santé humaine.

Le rôle des acides aminés dans le corps

Les acides aminés dans le corps humain, dans la plupart des cas, sont incorporés dans les peptides pendant la transcription et la traduction. Les peptides sont des polymères composés d'acides aminés, qui sont des monomères. À cet égard, les acides aminés peuvent être considérés comme un matériau structurel à travers lequel la mise en œuvre de l'information génétique est effectuée.

Les acides aminés dans le corps humain sont généralement étroitement liés fonctionnellement à:

peptides à activité hormonale (ocytocine, vasopressine, hormones de libération hypothalamiques, hormones stimulant les mélanocytes, glucagon et autres substances actives);

des peptides qui régulent les processus digestifs (gastrine, cholécystokinine, peptide vaso-interstitiel, peptide inhibiteur gastrique et autres substances actives);

les peptides qui régulent le tonus vasculaire et la pression artérielle (bradykinine, calidine, angiotension III);

les peptides qui régulent l'appétit (leptine, neuropeptide Y, hormone stimulant les melonocytes, endorphines);

peptides à effet analgésique (enképhalines, endorphines);

les peptides qui participent à la régulation de l'activité nerveuse supérieure (sommeil, éveil, mémoire, émotions), qui sont basés sur des processus biochimiques;

oxyde nitrique - un médiateur qui régule le tonus vasculaire et obtenu à partir de l'arginine;

les peptides qui participent au travail du système immunitaire (sous-jacent à la composante humorale de l'immunité);

nucléotides synthétisés à partir d'aspartate, de glycine et de glutamate.

Ainsi, les acides aminés jouent un rôle important dans le corps humain et leur manque peut sérieusement affecter de nombreuses réactions biochimiques, parfois vitales.

La formule de la molécule d'acide aminé est H2NCHRCOOH. Il contient des groupes carboxyle et amino, qui diffèrent par les radicaux (R). Et, bien que dans la nature il existe un grand nombre de composés de structure similaire, le code génétique ne contient des informations que sur 20 acides aminés impliqués dans la synthèse des protéines chez l'homme, qui sont le deuxième composant le plus courant des muscles, des cellules et de la plupart des autres tissus après l'eau. Neuf des vingt acides aminés sont des stéréoisomères L, qui sont impliqués dans la vie du corps humain.

De plus, dans de rares cas, les stéréoisomères D, observés chez les bactéries et certains antibiotiques, qui ne participent normalement pas aux réactions biochimiques du corps humain, peuvent également participer à la synthèse des protéines. En outre, les acides aminés D sont souvent trouvés dans la synthèse de peptides qui se forment sans la participation de ribosomes dans certains champignons et bactéries.

Ainsi, les gens n'utilisent pas toute la gamme d'acides aminés existant dans le monde, alors que les composés encore utilisés peuvent être impliqués dans la vie d'autres êtres vivants. En règle générale, tout en conservant la composition qualitative, les caractéristiques spatiales de ces composés ont un effet significatif sur les propriétés des acides aminés.

La relation entre l'acide aminé et l'ADN

Afin de retracer comment les acides aminés et l'ADN sont liés, il est nécessaire de comprendre les processus de réalisation des informations héréditaires par transcription et traduction. Chez la plupart des procaryotes et des eucaryotes (à l'exception des prions), les informations sur la structure de l'organisme et ses fonctions sont stockées à l'aide d'acides nucléiques - des composés de poids moléculaire élevé avec une séquence stricte de monomères. Par la suite, les acides nucléiques sont hérités par les cellules filles, qui, ainsi, grâce à une certaine séquence de nucléotides, déterminent les acides aminés et leur séquence dans la composition de toutes les protéines (à la fois structurelles et enzymes, hormones et neurotransmetteurs).

Le processus principal qui permet la mise en œuvre des informations contenues dans le code génétique est la transcription - un processus complexe au cours duquel la copie complémentaire des données d'un brin d'ADN vers un brin d'ARN se produit simultanément à la synthèse de ce dernier. En règle générale, l'ARN ne porte des informations que sur une protéine spécifique et la chaîne est beaucoup plus courte. Dans le même temps, l'ADN forme la base des chromosomes, qui contiennent des données sur toute la variété des protéines du corps. Ainsi, l'ADN et les acides aminés ne sont pas directement liés.

Cependant, pour mettre en œuvre les informations obtenues lors du processus de transcription, un autre processus est nécessaire: la traduction, qui a lieu dans le cytoplasme de la cellule. Les ribosomes - des structures protéiques qui reconnaissent un nucléotide dans l'ARN sont également impliqués dans ce processus. L'acide aminé correspondant à l'information interprétée est délivré par l'ARNt à la chaîne protéique en croissance, où il est incorporé dans la protéine. Il y a trois étapes dans le processus de diffusion:

• initiation (le ribosome reconnaît le codon de départ, qui devient l'impulsion de la synthèse);
• allongement (processus de synthèse de la chaîne protéique);
• terminaison (arrêt de la synthèse après rencontre avec un codon stop).

Le lien entre le nucléotide et l'acide aminé

Un nucléotide et un acide aminé sont liés biologiquement par la nature via un codon, qui fait référence à une séquence spécifique de résidus nucléotidiques dans l'ADN ou l'ARN. En fonction de l'ordre des nucléotides dans le codon ARN, la chaîne protéique est assemblée sur les ribosomes. Ainsi, dans le corps humain, les acides aminés et l'ADN ne sont pas liés directement, mais par l'ARN.

Le codon se compose de trois nucléotides. Cela détermine l'existence de 64 variantes possibles, dont 3 variantes codent pour des codons d'arrêt (déterminent la terminaison de la chaîne protéique synthétisée), tandis que les 61 variantes restantes de séquences nucléotidiques codent pour des acides aminés. Le décodage des codons existants a été achevé en 1966. On sait que les humains n'ont codé que 20 acides aminés qui composent l'ADN.

Les réactions de conversion des acides aminés peuvent être associées à la fois à une modification de la composition qualitative, par l'ajout ou l'élimination de certains atomes, et à une modification de la structure spatiale, ce qui conduit à une modification des qualités de la substance obtenue. Ce processus est appelé racémisation, ce qui permet d'obtenir des acides aminés D à partir d'acides aminés L, qui sont représentés par des molécules à miroir spatial. Un exemple de modification des propriétés des éléments obtenus est l'acide aminé alanine, dont la forme L a un goût amer, tandis que la D-alanine a un goût sucré.

Les réactions et les propriétés des acides aminés dépendent de la formule des molécules et sont déterminées par:

• un groupe amino (-NH2);
• carboxy (-COOH);
• radical (R).

Cependant, la propriété biologique la plus importante des acides aminés est sa participation à la formation de liaisons peptidiques lors de la formation de molécules protéiques.

L'activité de la vie humaine est étroitement associée aux processus d'anabolisme et de catabolisme.

Avec anabolisme

L'anabolisme est une combinaison de processus biochimiques au cours desquels se produisent la formation et le renouvellement des tissus, des cellules et de divers composés. La formation de nouvelles protéines, hormones, graisses et glycogène est également un exemple de réactions anaboliques.

Le rôle le plus important de l'anabolisme dans le métabolisme des acides aminés est la formation de molécules protéiques. Les processus anabolisants prévalent chez les enfants et les jeunes, ce qui est associé au développement intensif du corps. Extérieurement, cela se manifeste par une augmentation de la masse musculaire, de la croissance et de la force.

Avec catabolisme

Le catabolisme est un ensemble de processus basés sur la destruction de composés. Un exemple de catabolisme est le processus d'oxydation, accompagné de la libération d'énergie, ainsi que de nombreuses réactions, à la suite desquelles plusieurs réactions simples sont obtenues à partir d'une substance complexe.

Le catabolisme du métabolisme des protéines est influencé par les glucocorticoïdes (hormones surrénales), sous l'influence desquelles se produit la dégradation des protéines en acides aminés, tandis que les processus anaboliques prévalent dans le métabolisme des glucides, ce qui conduit à la formation de glycogène et de graisses.

En outre, dans des conditions de manque d'énergie provenant de la dégradation des graisses ou, des protéines peuvent être dépensées pour la synthèse d'ATP. La dégradation des acides aminés libère des composés azotés qui, sous forme d'ammoniac, peuvent avoir un effet toxique sur le système nerveux.

En fonction des produits de décomposition des acides aminés, il existe:

• glucogène (glycine, alanine, valine, proline, sérine, thréonine, cystéine, méthionine, aspartate, asparagine, glutamate, glutamine, arginine, histidine);
• cétogène (leucine, lysine);
• glucocétogène (isoleucine, phénylalanine, tyrosine, tryptophane).

Glucogène

Avec la dégradation des acides aminés glucogènes, on n'observe pas d'augmentation du taux de corps cétoniques, tandis que les métabolites résultants (pyruvate, α-cétoglutarate, succinyl-CoA, fumarate, oxaloacétate) sont activement impliqués dans la gluconéogenèse.

Cétogène

Les produits de dégradation des acides aminés cétogènes sont l'acétyl-CoA et l'acétoacétyl-CoA, dans lesquels une augmentation du taux de corps cétoniques est notée. À l'avenir, ils sont convertis en composés gras.

Gluco-cétogène

Avec la décomposition des composés gluco-cétogènes, les composés des deux types se forment également.

La chimie est engagée dans l'étude des propriétés des acides aminés - le domaine des connaissances sur les substances, leur structure, leur composition, leurs transformations. Grâce à cette science, les acides aminés ont non seulement été découverts, mais aussi leurs propriétés de base ont été étudiées.

Les acides aminés et la chimie sont étroitement liés dans l'industrie. Ils ont trouvé la plus grande application dans l'industrie alimentaire, où ils sont largement utilisés comme additifs dans l'alimentation animale (en règle générale, ils signifient les acides aminés essentiels nécessaires à la croissance et au développement des êtres vivants).

Toujours dans l'industrie alimentaire, les acides aminés sont largement utilisés comme additifs aromatisants. Ainsi, le glutamate a la capacité d'améliorer la saveur, tandis que l'aspartame est utilisé comme édulcorant hypocalorique.

La chimie a également fourni des progrès significatifs dans la résolution des problèmes agricoles. Les acides aminés ont une capacité de chélation (lient les métaux pour former des complexes complexes), qui est utilisée pour faciliter l'apport de minéraux aux plantes et prévenir la chlorose, une maladie des plantes associée à une perturbation de la photosynthèse due à une diminution de la teneur en chlorophylle des feuilles.

Les acides aminés sont largement utilisés dans l'industrie dans la composition de médicaments et de cosmétiques. Les médicaments les plus largement utilisés sont le 5-hydroxytryptophane, utilisé pour le traitement expérimental de la dépression, la L-dihydroxyphénylalanine pour le traitement de la maladie de Parkinson et de nombreux autres médicaments.

Récemment, la recherche liée à la réduction de la pollution est devenue de plus en plus répandue. environnement... À cet égard, l'utilisation de matériaux industriels biodégradables - par exemple des plastiques, dont l'utilisation peut améliorer considérablement la situation écologique - présente un intérêt croissant.

Formule de molécule d'acide aminé

La formule de la molécule d'acide aminé est représentée par H2NCHRCOOH et est la principale caractéristique de ces composés organiques. S'il y a un changement dans la structure, dans lequel le groupe amino ou le groupe carboxy est éliminé, alors la classe du composé change et il ne peut plus être considéré comme un acide aminé.

Dans le même temps, si le radical (R) change, la formule des molécules d'acides aminés reste inchangée. À cet égard, la classe de composés est conservée, mais peut changer considérablement propriétés chimiquesassociée aux caractéristiques d'un radical particulier (hydro- ou lipophile, chargé positivement ou négativement).

Comment les acides aminés sont combinés dans une molécule de protéine

La principale fonction biologique des acides aminés dans le corps des êtres vivants est la formation de molécules protéiques, qui chez les eucaryotes est réalisée par les processus de transcription et de traduction. Les processus associés à la fonction de synthèse des protéines peuvent être observés à la fois pendant la croissance de l'organisme, remplissant des fonctions plastiques, et en réponse à des changements externes ou internes.

L'inclusion d'acides aminés dans la molécule de protéine est réalisée sur les ribosomes, grâce à la traduction. Ce processus comprend la délivrance et la connexion d'acides aminés les uns aux autres par la formation d'une liaison peptidique après la réaction de transpeptidation, qui s'accompagne de la transition du GTP en GDP (perte d'une liaison phosphate).

La liaison peptidique reliant les acides aminés dans une molécule de protéine se produit lorsque le groupe alpha-amino (-NH2) d'un acide aminé interagit avec le groupe alpha-carboxyle (-COOH) d'un autre acide aminé. L'évolution de l'eau est également un sous-produit de cette réaction. L'ordre des acides aminés et leur quantité en protéines détermine leurs propriétés.

Pour déterminer la présence d'une liaison peptidique, une réaction au biuret peut être effectuée.

Les propriétés des acides aminés, en fonction de la composition du radical, peuvent varier considérablement. Cela affecte non seulement les caractéristiques des acides aminés, mais également la structure et les fonctions biologiques de la protéine. En fonction des qualités d'intérêt, les propriétés physiques et chimiques sont distinguées.

Ainsi, selon les données disponibles en chimie, les acides aminés sont des substances cristallines qui ont une solubilité élevée dans l'eau et mal dans les solvants organiques. En outre, ces substances se caractérisent par un point de fusion élevé et, dans la plupart des cas, un goût sucré. En général, les caractéristiques physiques présentent un intérêt pour l'homme pour l'utilisation d'acides aminés dans la production.

Les propriétés chimiques des acides aminés sont plus importantes. Comme vous le savez, les groupes amino ont des propriétés basiques, tandis que les groupes carboxy ont des propriétés acides. Conformément au rapport de ces groupes dans la composition des radicaux, les acides aminés sont divisés en:

• neutre (généralement avec des radicaux aliphatiques);
• acide (les groupes carboxy prévalent) - acides aspartique et glutamique;
• les principaux (les groupes amino prédominent) sont l'arginine, l'histidine et la lysine.

De plus, en règle générale, les acides aminés sont impliqués dans les réactions associées aux groupes amino et carboxy.

Les réactions avec un groupe amino comprennent:

interaction avec les acides, à cause de laquelle se produit la formation de sels d'ammonium;

Les réactions avec un groupe carboxy comprennent:

• la formation de sels lors de l'interaction avec les alcalis;
• la formation d'esters lors de l'interaction avec des alcools.

En outre, une réaction de désamination peut se produire dans le foie, ce qui conduit à la formation d'ammoniac et d'acides gras, hydroxy ou céto. La transamination est également possible - une réaction dans laquelle le transfert d'un atome d'azote se produit sans formation d'ammoniac.

De plus, en raison de la présence d'un groupe carboxy, une réaction de décarboxylation est possible, dans laquelle du dioxyde de carbone et une amine se forment.

Classes d'acides aminés

Les classes d'acides aminés peuvent être distinguées par:

• particularités des radicaux;
• directions de biosynthèse;
• possibilités d'auto-reproduction dans le corps.

En fonction de la structure du radical, on distingue des classes d'acides aminés:

• polarité (polaire, non polaire et aromatique);
• par chiralité (stéréoisomères L et D);
• acidité (neutre, acide, basique).

Acides aminés contenant des radicaux

La plupart des acides aminés sont classés comme contenant des radicaux. Une exception est la glycine, dont la formule est NH2CH2COOH.

En fonction de la composition du radical d'acide aminé, qui détermine la capacité d'interagir avec l'eau, il existe:

• non polaire;
• polaire;
• aromatique;
• avec des groupes R chargés négativement;
• avec des groupes R chargés positivement.

Les non polaires comprennent:

• glycine (au lieu d'un radical - un atome d'hydrogène);
• alanine;
• valine;
• isoleucine;
• la leucine;
• proline.

Polaires (à pH \u003d 7, la charge des molécules est neutre) comprennent:

• sérine;
• thréonine;
• la cystéine;
• méthionine;
• asparagine;
• glutamine.

Aromatiques (qui ont un cycle aromatique dans leur composition sont mentionnés):

• phénylalanine;
• tryptophane;
• tyrosine.

Les acides aminés contenant un groupe R chargé négativement sont présentés:

• l'acide aspartique;
• acide glutamique.

Les acides aminés contenant des groupes R chargés positivement sont présentés:

• la lysine;
• l'arginine;
• histidine.

Par groupes fonctionnels

Selon les caractéristiques fonctionnelles du radical, des classes d'acides aminés peuvent être distinguées:

• aliphatiques (amides monoaminomonocarboxyliques, oxymonoaminocarboxyliques, monoaminodicarboxyliques, monoaminocarboxyliques, diaminomonocarboxyliques, contenant du soufre);
• aromatique;
• hétérocyclique;
• les acides imino.

En fonction de la capacité du corps à synthétiser indépendamment les acides aminés, ils sont divisés en:

• irremplaçable;
• interchangeable.

Acides aminés essentiels

Le corps ne peut pas reproduire seul les acides aminés essentiels (généralement en raison du manque d'enzymes nécessaires), ce qui nécessite leur apport régulier avec de la nourriture. Cependant, la subdivision remplaçable et irremplaçable a ses propres caractéristiques. Ainsi, pour la synthèse de la tyrosine, qui dans la plupart des cas est considérée comme un composé interchangeable, une quantité suffisante de phénylalanine est nécessaire. Chez les personnes atteintes de phénylcétonurie, la tyrosine n'est normalement pas synthétisée dans la quantité requise, ce qui est dû à des effets secondaires avec une quantité suffisante de substrat.

En outre, l'arginine et l'histidine doivent être classées comme des acides aminés relativement essentiels, dont les possibilités de production dans le corps humain sont limitées.

Chez presque tous les mammifères, la classe des acides aminés essentiels, dont la synthèse est difficile en raison des caractéristiques biologiques du corps, est représentée par:

• valine;
• isoleucine;
• la leucine;
• thréonine;
• méthionine;
• la lysine;
• phénylalanine;
• tryptophane.

Acides aminés essentiels

L'ADN contient des informations sur 20 acides aminés sous forme de codons. Leur décodage se produit sur les ribosomes (lors de la synthèse des protéines). Huit acides aminés sont essentiels et douze sont essentiels. En règle générale, les acides aminés non essentiels ont la capacité de se former de plusieurs manières, à travers plusieurs transformations des mêmes composés, ce qui leur permet d'être divisés en familles:

• l'aspartate (à partir duquel est réalisée la synthèse d'aspartate, d'asparagine, de thréonine, d'isoleucine, de méthionine);
• glutamate (à partir duquel la synthèse du glutamate, de la glutamine, de l'arginine et de la proline est effectuée);
• pyruvate (à partir duquel la synthèse d'alanine, de valine, de leucine est effectuée);
• sérine (à partir de laquelle la synthèse de sérine, cystéine, glycine est effectuée);
• pentose (à partir duquel est réalisée la synthèse d'histidine, de phénylalanine, de tyrosine, de tryptophane).

Il est important pour une personne de recevoir des acides aminés, à la fois non essentiels et irremplaçables, pendant la nutrition, car leur carence peut entraîner de graves complications pour la santé. Après avoir mangé de la nourriture, mâché et exposé aux enzymes digestives dans le tractus gastro-intestinal, les intestins sont absorbés dans le disponible pour l'assimilation substances simples - les acides aminés, les monosaccharides, les monoglycérides et les acides gras, après quoi ils entrent et sont délivrés au foie, où ils subissent des transformations.

Là, ils sont dépensés pour:

• les processus plastiques, dont le but est la formation de nouveaux tissus;
• la formation de substances de réserve (glycogène, graisses);
• brûlure du glucose obtenu lors de la digestion (après administration aux tissus contenant du sang) pour obtenir de l'énergie.

En fonction des acides aminés contenus dans les aliments, les protéines sont sécrétées:

• natif - sont complets, en raison du fait qu'ils contiennent un ensemble complet de vingt acides aminés. Les aliments contenant ces protéines comprennent la viande, le poisson, les fruits de mer, la volaille, les œufs et le fromage;
• pas natif - ils ne sont pas complets, car ils ne contiennent pas les 20 acides aminés nécessaires à une vie humaine à part entière. Ces composés prévalent dans le produit: le soja, les légumineuses, les noix, un certain nombre de céréales et de légumes.

On notera en particulier les légumineuses (haricots, lentilles, pois) et les produits contenant du soja (substituts de viande), dont la composition est proche des protéines animales, car ils contiennent presque toutes les substances nécessaires, en particulier les acides aminés. La plupart des légumineuses et des produits à base de soja manquent d'un certain nombre d'acides aminés (le plus souvent de la méthionine et de la cystéine), vous devez donc en tenir compte et vous abstenir d'une alimentation monotone prolongée.

Les êtres vivants ont besoin d'acides aminés essentiels, dont la quantité la plus complète se trouve dans les protéines natives. Un adulte en bonne santé a besoin de consommer tous les acides aminés essentiels, dont le volume dans la nourriture consommée doit être d'environ 20% (ce qui est supérieur à 20 grammes si l'apport quotidien en protéines est de 95 à 110 grammes). Chez les enfants, en raison des besoins accrus en protéines natives, sa part dans l'alimentation devrait augmenter.

Les visites fréquentes dans les restaurants de restauration rapide ont un impact significatif sur l'apport en protéines des aliments. En règle générale, les produits utilisés dans ces établissements sont caractérisés par une grande quantité de glucides et de graisses facilement digestibles avec une faible proportion de protéines.

En cas de malnutrition prolongée, les gens se plaignent de:

• perte d'appétit;
• retard de développement;
• douleur dans le côté droit associée à une insuffisance hépatique;
• détérioration de la peau et des cheveux;
• ongles cassants;
• faiblesse musculaire.

Les végétariens sont à risque de carence en protéines, il leur est donc conseillé de consommer:

• haricots, pois et autres membres de la famille des légumineuses;
• noix et graines;
• aliments riches en protéines végétales;
• produits laitiers et œufs.

Il existe des méthodes qui vous permettent de déterminer les acides aminés sans utiliser d'équipement de haute technologie. Ainsi, un nombre important de réactions qualitatives ont été développées pour déterminer la présence ou l'absence de certains acides aminés dans les molécules de protéines en fonction de leurs radicaux. Les réactions les plus courantes pour déterminer les acides aminés sont:

• Millona - en présence de tyrosine, la couleur vire au rouge;
• Xanthoprotéine - en présence de phénylalanine ou de tyrosine, la couleur vire au jaune;
• Hopkins-Cole - en présence de tryptophane, une teinte violette apparaît;
• Ehrlich - en présence de tryptophane, la couleur vire au bleu;
• Sakaguchi - en présence d'arginine, une teinte rouge est observée;
• Nitroprussiate - en présence d'arginine, une couleur rouge apparaît;
• Sullivan - utilisé pour déterminer la cystéine, dans laquelle une teinte rouge est observée;
• Pauli - en présence d'histidine et de tyrosine, la couleur devient rouge.

Beaucoup plus méthode efficaceLa chromatographie liquide à haute performance, une méthode basée sur la séparation de substances complexes en substances simples, est utilisée pour déterminer les acides aminés dans les aliments. Pour ce processus, des sorbants haute pression et à grains fins sont utilisés. Après l'obtention de substances simples, elles sont analysées par des méthodes conventionnelles ou physico-chimiques pour l'identification des composés.

Il est logique de déterminer les acides aminés dans:

• matières premières végétales;
• compléments alimentaires;
• additifs alimentaires (pour l'alimentation du bétail);
• médicaments;
• nutrition sportive.

Il est possible de déterminer indirectement l'échange d'acides aminés dans le corps par l'état de l'équilibre azoté. Cette étude est basée sur une évaluation de la correspondance entre la quantité d'azote absorbée et excrétée par l'organisme. L'intérêt pour l'azote est dû au fait que la principale source de cette substance est les acides aminés. Normalement, le corps d'un adulte sécrète environ 14 à 17 grammes par jour, ce qui correspond à 100 grammes de protéines. S'il y a un bilan azoté négatif prononcé, cela indique un grave manque de métabolisme des protéines, entraînant la destruction des protéines des tissus formés.

De quelles substances les acides aminés sont-ils absorbés pendant la nutrition?

En règle générale, les protéines sont la principale source d'acides aminés. Pour cette raison, tant qu'ils sont contenus dans les aliments, les symptômes de carence en acides aminés ne sont pas détectés.

Ainsi, les produits contenant une quantité importante de protéines natives comprennent:

• poisson (jusqu'à 21 grammes pour 100 grammes de masse de produit);
• poulet (jusqu'à 21 grammes pour 100 grammes de poids de produit);
• bœuf (jusqu'à 21 grammes pour 100 grammes de poids de produit);
• lait (jusqu'à 8 grammes pour 100 grammes de poids de produit);
• tofu (jusqu'à 15 grammes pour 100 grammes de poids de produit);
• yaourts protéinés (jusqu'à 8 grammes pour 100 grammes de poids de produit);
• fromage (jusqu'à 21 grammes pour 100 grammes de poids de produit);
• œufs (jusqu'à 13 grammes pour 100 grammes de poids de produit).

Dans le monde moderne, l'intérêt des gens pour le sport est de plus en plus répandu. En règle générale, la plupart des domaines de cette zone sont représentés par des loisirs mobiles, qui comprennent des cours:

• basketball;
• volley-ball;
• football;
• badminton;
• handball;
• le rugby;
• tennis;
• le hockey;
• la natation.

En raison du fait que l'activité physique augmente, le corps humain s'adapte par hypertrophie du tissu musculaire, qui est réalisée par la synthèse de nouvelles protéines. Les acides aminés sont ces composants dont la teneur élevée est nécessaire pour une restauration adéquate de la fonction musculaire.

Cependant, avec une augmentation de la demande musculaire en acides aminés, il y a aussi une diminution locale du glycogène - une substance qui se forme comme source pour obtenir rapidement de grandes quantités d'énergie. Les réserves de glycogène se trouvent dans de nombreux tissus, ce qui augmente considérablement l'efficacité des cellules des systèmes nerveux et musculaire du corps. Une quantité importante de glucose est nécessaire pour reconstituer les réserves de glycogène.

Pour répondre pleinement aux besoins du corps lors de la pratique du sport, vous devez utiliser:

• les protéines;
• graisse;
• les glucides;
• les vitamines.

S'il y a une carence en glucides, dont l'énergie de l'oxydation est stockée sous forme d'ATP et est dépensée pour les besoins du corps, une dégradation des protéines se produira, à cause de laquelle l'entraînement sera non seulement inutile, mais aussi des dommages peuvent être observés.

Les besoins en acides aminés diffèrent considérablement entre l'adulte moyen et ceux qui font de l'exercice régulièrement. En règle générale, selon les recommandations de l'American College of Sports Medicine et de l'Academy of Nutrition and Diet, les athlètes sont tenus de consommer 1,2 à 2 grammes de protéines par kilogramme de corps le jour de l'entraînement et le lendemain.

De plus, selon le type d'occupation, des recommandations ont été élaborées pour les besoins en protéines:

• la personne moyenne a un besoin quotidien en protéines de 0,8 gramme par kilogramme de poids corporel;
• chez une personne dont l'activité physique est intense, explosive, les besoins quotidiens en protéines sont de 1,4 à 1,8 gramme pour 1 kilogramme de poids corporel;
• chez une personne dont l'activité physique est de nature prolongée et visant l'endurance, le besoin en protéines est de 1,2 à 1,4 gramme pour 1 kilogramme de poids corporel par jour.

Pour répondre à ces besoins, dans la plupart des cas, il est nécessaire de formuler et de maintenir un régime qui vous permet d'obtenir tous les acides aminés nécessaires du régime.

• filet de poulet, blanc d'oeuf, bœuf (pour répondre aux besoins en protéines);
• flocons d'avoine, riz brun, légumes (pour répondre aux besoins en glucides);
• noix, huile d'olive, huile d'arachide (pour répondre aux besoins en matière grasse).

De quoi sont faits les suppléments d'acides aminés

En outre, dans le monde moderne, les compléments alimentaires sont répandus, qui contiennent un ensemble d'acides aminés, de glucides, de minéraux et un certain nombre d'autres substances. Ils sont généralement pris par les athlètes de force et les culturistes qui cherchent à gagner rapidement de la masse musculaire.

Bien que ces suppléments soient attrayants pour la plupart des gens, ils peuvent présenter des inconvénients importants. Ainsi, il y a une forte probabilité de tomber sur un faux, dans lequel la teneur en substances nécessaires au corps peut être extrêmement faible. Il n'est pas rare de voir des formules contenant un excès de glucides, ce qui peut entraîner la libération d'une trop grande quantité d'insuline. Cela provoque une synthèse accrue des graisses à partir du glucose et leur dépôt dans les tissus corporels.

De plus, les fabricants économisent souvent sur la production de suppléments nutritionnels, ce qui peut entraîner des niveaux très faibles d'acides gras polyinsaturés oméga-3 nécessaires à un fonctionnement plus efficace des muscles et du système nerveux central.

À cet égard, on ne devrait pas avoir de grands espoirs pour les suppléments protéiques, cependant, même avec leur apport, l'accent principal pour répondre aux besoins de l'organisme en nutriments doit être mis sur l'apport alimentaire naturel.

Exercice 1.

Déterminez le chromosome situé dans les cellules de l'excroissance et les cellules de la plante de fougère adulte. À la suite de quel type de division, et à partir de quelles cellules, cet ensemble chromosomique est formé?

1) Le chromosome placé dans les cellules du germe est haploïde (n).

2) Le chromosome situé dans les cellules d'une plante adulte est diploïde (2n).

3) L'excroissance est formée à partir d'une spore haploïde, qui est divisée par MITOSIS; une plante adulte est formée à partir d'un zygote diploïde, qui est divisé par MITOSIS.

Tâche 2.

Déterminez le chromosome situé dans les cellules d'une plante adulte et des spores de lin de coucou. À la suite de quel type de division, et à partir de quelles cellules, cet ensemble chromosomique est formé?

1) Le chromosome situé dans les cellules d'une plante adulte est haploïde (n).

2) Le chromosome situé dans les spores est haploïde (n).

3) Une plante adulte à partir d'une spore haploïde, qui est divisée par MITOSIS, formant un pré-embryon (protonème), puis une plante adulte.

4) La spore est formée à la suite de MEIOSIS à partir des cellules de spores maternelles dans les sporanges.

Tâche 3.

Quel ensemble de chromosomes est typique des gamètes et des spores de la plante de mousse de lin coucou? Expliquez à partir de quelles cellules et, à la suite de quelle division, elles sont formées.

Tâche 4.

Déterminer l'ensemble chromosomique de cellules du sac embryonnaire à huit noyaux et des cellules du tissu tégumentaire plante à fleurs... À la suite de quel type de division, et à partir de quelles cellules, cet ensemble chromosomique est formé?

1) L'ensemble chromosomique de cellules du sac embryonnaire à huit noyaux d'une plante à fleurs est haploïde (n).

2) L'ensemble chromosomique de cellules du tissu tégumentaire d'une plante à fleurs est diploïde (2n).

3) Les cellules du sac embryonnaire à huit noyaux sont formées à partir du mégaspore haploïde, qui plonge TROIS FOIS PAR MITOSE.

Les cellules du tissu tégumentaire sont formées à partir du tissu éducatif, ses cellules sont diploïdes (2n) et sont divisées par MITOSIS.

Tâche 5.

Déterminer l'ensemble chromosomique des cellules du tissu de base et des spermatozoïdes de la plante à fleurs En conséquence, quel type de division et à partir de quelles cellules cet ensemble chromosomique est-il formé?

1) L'ensemble chromosomique de cellules du tissu principal est diploïde (2n).

2) L'ensemble chromosomique du sperme est haploïde (n).

3) Les cellules du tissu principal sont formées de tissu éducatif dont les cellules diploïdes se divisent par mitose.

Les spermatozoïdes sont formés à partir d'une cellule générative haploïde qui est divisée par MITOSIS.

Tâche 6.

Quel ensemble de chromosomes est contenu dans le sperme et dans la principale cellule tissulaire de la feuille de concombre? Expliquez à partir de quelles cellules initiales et à la suite de quelle division les spermatozoïdes et les cellules du tissu principal se forment.

Tâche 7.

Le polypeptide se compose de 20 acides aminés. Déterminer le nombre de nucléotides dans la région du gène qui code pour la structure primaire de ce polypeptide, le nombre de codons par ARNm correspondant à ces acides aminés, le nombre de molécules d'ARNt impliquées dans la biosynthèse du polypeptide. Expliquez la réponse.

1) Le code génétique est triplet; par conséquent, la région du gène d'ADN codant pour 20 acides aminés contient 20x3 \u003d 60 nucléotides.

2) La molécule d'ARNm contient 20 codons - triplets.

3) Pour la biosynthèse de ce polypeptide, 20 molécules d'ARNt sont nécessaires.

Tâche 8.

Un fragment d'une chaîne d'ADN contient 15 nucléotides. Déterminer le nombre de nucléotides dans la molécule d'ARNm, le nombre de types de molécules d'ARNt impliquées dans la synthèse des protéines, le nombre de résidus d'acides aminés dans la molécule de protéine.

Tâche 9.

Il est connu qu'une molécule protéique constituée de 8 acides aminés a été synthétisée. Déterminer combien de types d'ARNt ont été impliqués dans la synthèse, le nombre de nucléotides par ARNm, le nombre de nucléotides sur le double brin d'ADN.

Tâche 10.

La masse totale de toutes les molécules d'ADN dans 46 chromosomes d'une cellule somatique humaine est d'environ 6 x 10 à 9 mg. Déterminez la masse de toutes les molécules d'ADN dans le sperme et la cellule somatique avant et après la division mitotique. Expliquez la réponse.

1) Avant le début de la division, la quantité d'ADN dans la cellule d'origine double et sa masse est de 2x6x10 - 9 \u003d 12x10 - 9 mg.

2) Après la fin de la division dans une cellule somatique, la quantité d'ADN reste la même que dans la cellule d'origine - 6x10 - 9 mg.

3) Il y a 23 chromosomes dans les cellules germinales, c'est-à-dire la quantité d'ADN est deux fois inférieure à celle du somatique et s'élève à 6x10 - 9: 2 \u003d 3x10 - 9 mg.

Tâche 11.

Quel ensemble chromosomique est typique des cellules de l'embryon et de l'endosperme de la graine, les feuilles d'orge. Expliquez le résultat dans chaque cas.

1) Dans les cellules de l'embryon de la graine, l'ensemble est 2n, puisque l'embryon se développe à partir du zygote.

2) Dans les cellules de l'endosperme de la graine, l'ensemble des chromosomes est 3n, puisque l'endosperme est formé par la fusion des noyaux de la cellule centrale de l'ovule (2n) et d'un spermatozoïde (n).

3) Les cellules des feuilles d'orge ont un ensemble de chromosomes 2n, comme toutes les cellules somatiques.

Tâche 12.

Un fragment d'une molécule d'ARNm contient 12 nucléotides. Déterminez combien de triplets sont inclus dans le brin d'ADN matrice. Déterminez quel pourcentage de la molécule d'ADN sont des nucléotides de cytosine et de guanine si l'on sait que la thymine est de 31%.

1) Triplets d'ADN - 4 (12: 3).

2) Thimin est complémentaire d'Adenine - 31%.

3) La cytosine et la guanine représentent 19% chacune (100 - 62 \u003d 38: 2 \u003d 19).

Tâche 13.

La molécule d'ADN contient 110 nucléotides avec de la thymine, soit 10% de leur nombre total. Déterminez combien de nucléotides avec Adénine (A), Guanine (G), Cytosine (C) sont contenus dans la molécule d'ADN et expliquez le résultat obtenu.

Tâche 14.

La molécule d'ARNm contient 24 nucléotides. Déterminer le nombre total de nucléotides sur un fragment d'une molécule d'ADN double brin, le nombre de triplets sur le brin d'ADN matrice et le nombre de nucléotides dans les anticodons de tous les ARNt.

1) Le double brin d'ADN contient 48 nucléotides (24x2 \u003d 48).

2) Il y a 8 triplets sur le brin d'ADN matrice (48: 2 \u003d 24 24: 3 \u003d 8).

3) Les anticodons ARNt contiennent 24 nucléotides (8x3 \u003d 24).

Tâche 15.

Le processus de traduction impliquait 42 molécules d'ARNt. Déterminez le nombre d'acides aminés qui composent la protéine synthétisée, ainsi que le nombre de triplets et de nucléotides dans le gène qui code cette protéine.

1) Un ARNt porte un acide aminé. 42 ARNt - 42 acides aminés. La protéine synthétisée se compose de 42 acides aminés.

2) Un acide aminé est codé par un triplet de nucléotides. 42 acides aminés codent pour 42 triplets.

3) Chaque triplet contient trois nucléotides. Le gène codant pour une protéine de 42 acides aminés contient 42x3 \u003d 126 nucléotides.

Tâche 16.

Une section de l'un des deux brins de la molécule d'ADN contient 300 nucléotides avec l'adénine (A). 100 nucléotides avec la thymine (T), 150 nucléotides avec la guanine (G) et 200 nucléotides avec la cytosine (C). Combien de nucléotides avec A, T, G et C sont contenus dans une molécule d'ADN double brin? Combien d'acides aminés la protéine codée par cette région de la molécule d'ADN doit-elle contenir? Expliquez la réponse.

1) Selon le principe de complémentarité, le deuxième brin d'ADN contient des nucléotides: A - 100, T - 300, G - 200, C - 150.

2) Deux brins d'ADN contiennent des nucléotides: A - 400, T - 400, G - 350, C - 350.

3) Les informations sur la structure de la protéine sont portées par l'une des deux chaînes, le nombre de nucléotides dans une chaîne d'ADN \u003d 300 + 100 + 150 + 200 \u003d 750, un acide aminé est codé par un triplet de nucléotides, par conséquent, la protéine doit contenir 750: 3 \u003d 250 acides aminés.

Tâche 17.

La molécule d'ARNm contient 42 nucléotides. Déterminer le nombre total de nucléotides dans un fragment d'une molécule d'ADN double brin, le nombre de triplets sur le brin d'ADN matrice et le nombre de nucléotides dans les anticodons de toutes les molécules d'ARNt.

1) Le brin d'ADN double brin contient 84 nucléotides.

2) Il y a 14 triplets dans le brin d'ADN matrice (42: 3).

3) Les anticodons de l'ARNt contiennent 42 nucléotides.

Tâche 18.

11 types d'ARNt sont impliqués dans la synthèse des protéines. Déterminez le nombre de nucléotides que contient la chaîne modèle de la molécule d'ADN. Déterminez le pourcentage de nucléotides thymine, cytosine et guanine dans la molécule d'ADN si 18% contient de l'adénine.

1) Le brin d'ADN contient 33 nucléotides.

2) La thymine est complémentaire de l'adénine et est de 18%.

3) La cytosine et la guanine sont à 32% chacune (100 - 36 \u003d 64: 2 \u003d 32).

Tâche 19.

Un fragment d'une molécule de protéine se compose de 30 acides aminés différents. Déterminez combien de types d'ARNt ont été impliqués dans la synthèse d'un fragment d'une molécule protéique. Combien de nucléotides y a-t-il dans l'ARNm et un brin d'une molécule d'ADN impliqué dans la biosynthèse?

La biosynthèse implique: 1) 30 molécules d'ARNt.

2) 90 nucléotides dans l'ARNm.

3) 90 nucléotides dans un brin d'ADN.

Le poids moléculaire de la protéine de l'enzyme amylase est de 97600 amu 1 Déterminer le nombre d'unités d'acides aminés 2 Déterminer le nombre de nucléotides

3 Déterminez le nombre de nucléotides dans un brin d'ADN dans d'autres brins d'ADN

4 Combien de triplets la protéine amylase est-elle codée

5 Déterminer le poids moléculaire du gène de l'amylase dans l'ADN

6 Déterminer la longueur du gène de la protéine amyla

Problème 1. Combien de nucléotides contient le gène (les deux brins d'ADN) dans lesquels la protéine insuline de 51 acides aminés est programmée? Problème 2. Combien d'acides aminés

code pour 900 nucléotides d'i-ARN? Problème 3 Combien de nucléotides dans un gène codent pour une séquence de 60 acides aminés dans une molécule de protéine? Problème 4. Quel est le nombre de nucléotides dans un gène qui code pour la structure primaire d'une protéine constituée de 300 acides aminés?

La protéine est composée de 210 acides aminés. Déterminer combien de fois le poids moléculaire de la région du gène codant pour une protéine donnée dépasse le poids moléculaire

protéine, si la masse moyenne d'un acide aminé est de 110 et d'un nucléotide de 300. Expliquez la réponse.

S'il vous plaît aidez-moi, j'en ai vraiment besoin de toute urgence ... problèmes de génétique: 1. Quelle séquence reflète correctement le chemin de la génétique

information? Choisissez une bonne réponse:

gène → ARNm → protéine → trait,

Trait → protéine → ARNm → gène → ADN,

IRNA → gène → protéine → trait,

Gène → ADN → trait → protéine.

2. La protéine se compose de 50 résidus d'acides aminés. Combien de nucléotides y a-t-il dans un gène? 3. La protéine se compose de 130 acides aminés. Établir le nombre de nucléotides dans l'ARNm et l'ADN codant pour une protéine donnée et le nombre de molécules d'ARNt nécessaires à la synthèse d'une protéine donnée. Expliquez la réponse.

4. La protéine se compose de 70 acides aminés. Déterminez combien de fois le poids moléculaire de la région du gène codant pour une protéine donnée dépasse le poids moléculaire de la protéine si le poids moléculaire moyen d'un acide aminé est de 110 et d'un nucléotide de 300. Expliquez la réponse.

6. Selon les instructions des informations héréditaires, la cellule synthétise une protéine, au début de laquelle les acides aminés sont liés dans la séquence suivante: leucine - histidine - asparagine - valine - leucine - tryptophane - valine - arginine - arginine - proline - thréonine - sérine - tyrosine - lysine - valine. Déterminez l'ARNm qui dirige la synthèse du polypeptide spécifié.

7. Quel triplet correspond à l'anticodon AAU sur ARNt?

8. Un fragment de la chaîne d'ARNm a la séquence nucléotidique suivante: TsGAGUAUGTSUGG. Déterminer la séquence nucléotidique sur l'ADN, les anticodons ARNt et la séquence d'acides aminés qui correspond à un fragment de gène donné.

mitose, méiose:

1. Au cours d'une mitose anormale en culture de tissus humains, l'un des chromosomes courts (n ° 21) ne s'est pas divisé, mais est allé entièrement dans l'une des cellules filles. Quels ensembles de chromosomes chacune des cellules filles portera-t-elle?

2. Il y a 16 chromosomes dans la cellule somatique d'une plante. L'une des cellules est entrée en mitose, mais au stade anaphase, le fuseau de division a été détruit par la colchicine. La cellule a survécu, a terminé la mitose. Déterminer le nombre de chromosomes et d'ADN dans cette cellule à toutes les étapes du prochain cycle cellulaire?

3. Au cours du processus de méiose, l'un des chromosomes humains homologues ne s'est pas divisé (non-disjonction). Combien de chromosomes contient chaque cellule formée à la suite d'une telle méiose?

4. Dans une cellule animale, l'ensemble diploïde de chromosomes est de 46. Déterminer le nombre de molécules d'ADN avant la méiose, après la première et après la deuxième division?

5. La cellule de la gonade avant la méiose porte le génotype aaBvCC. Écrivez les génotypes des cellules:

a) pour toutes les étapes de la spermatogenèse;

b) pour tous les stades de l'ovogenèse.

6. Combien d'oeufs 500 ovocytes du 1er ordre peuvent-ils donner? 500 ovocytes du second ordre? Expliquez la réponse par le schéma de l'ovogenèse.

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1) Le fragment de gène d'ADN a une trace. la séquence nucléotidique TCGGTTSAACTTAGCT. Déterminer la séquence des nucléotides de l'ARNm et des acides aminés dans la chaîne polypeptidique de la protéine.
2) Déterminer la séquence de nucléotides d'ARNm synthétisés à partir de la chaîne droite d'une section d'une molécule d'ADN, si sa chaîne gauche a une trace. séquence: -C-G-A-G-T-T-T-G-G-A-T-T-Ts-G-T-G.
3) Déterminer la séquence des résidus d'acides aminés dans la molécule de protéine
-G-T-A-A-G-A-T-T-T-C-T-C-G-T-G
4) Déterminer la séquence de nucléotides dans la molécule d'ARNm si la partie de la molécule protéique synthétisée à partir de celle-ci ressemble à: - thréonine - méthionine - histidine - valine arg. - proline - cystéine -.
5) Comment la structure de la protéine changera-t-elle si à partir de la région d'ADN la codant:
-G-A-T-A-C-C-G-A-T-A-A-A-G-A-C - supprimer les sixième et treizième nucléotides (à gauche)?
6) Quels changements se produiront dans la structure de la protéine si dans la région codante de l'ADN: -T-A-A-C-A-G-A-G-G-A-C-C-A-A-G -... entre 10 et 11 nucléotides cytosine est inclus, entre 13 et 14 - thymine, et à la fin à côté de la guanine une autre guanine traverse?
7) Déterminer l'ARNm et la structure primaire de la protéine codée dans la région de l'ADN: -G-T-T-C-T-A-A-A-A-G-G-C-C-A-T- .. si 5 - le ème nucléotide sera délété, et entre le 8ème et le 9ème nucléotide il y aura un nucléotide thymidyle?
8) Le polypeptide consiste en une trace. acides aminés situés les uns après les autres: valine - alanine - glycine - lysine - tryptophane - valine - acide soufre-glutamique. Déterminez la structure de la région d'ADN codant pour le polypeptide ci-dessus.
9) Asparagine - glycine - phénylalanine - proline - thréonine - méthionine - lysine - valine - glycine .... acides aminés, constituent systématiquement un polypeptide. Déterminez la structure de la région de l'ADN codant pour ce polypeptide.

Le polypeptide se compose de 20 acides aminés. Déterminer le nombre de nucléotides dans la région du gène qui code pour la structure primaire de ce polypeptide, le nombre de nucléotides dans la région de ce gène qui code pour la structure primaire de ce polypeptide, le nombre de codons par ARNm correspondant à ces acides aminés. Et le nombre de molécules d'ARN-t impliquées dans la biosynthèse de ce polypeptide (il faut noter qu'un ARN-t délivre un acide aminé au ribosome). Expliquez la réponse. 1

La partie informationnelle de l'i-RNA contient 120 nucléotides. Déterminez le nombre d'acides aminés inclus dans la protéine qu'elle code, le nombre de molécules d'ARN-t impliquées dans la biosynthèse de cette protéine, le nombre de triplets dans la région du gène qui codent pour la structure primaire de cette protéine (il faut garder à l'esprit qu'un ARN-t délivre un acide aminé au ribosome). Expliquez les résultats obtenus. 2

3 Une section de l'un des deux brins de la molécule d'ADN contient 300 nucléotides avec l'adénine (A), 100 nucléotides avec la thymine (T), 150 nucléotides avec la guanine (G) et 200 nucléotides avec la cytosine (C). Combien de nucléotides avec A, T, G et C sont contenus dans une molécule d'ADN double brin? Combien d'acides aminés la protéine codée par cette région de la molécule d'ADN doit-elle contenir? Expliquez la réponse.

5 La région de la molécule d'ADN codant pour la séquence d'acides aminés dans la protéine a la composition suivante: G-A-T-G-A-A-T-A-G-T-G-C-T-T-C. Expliquez les conséquences de l'ajout accidentel d'un nucléotide guanine (G) entre les septième et huitième nucléotides.

On sait que tous les types d'ARN sont synthétisés sur une matrice d'ADN. Un fragment d'une molécule d'ADN sur laquelle une région de la boucle centrale de l'ARNt est synthétisée a la séquence nucléotidique suivante: CGTTGGGCTAGGCTT. Établir la séquence nucléotidique de la région d'ARNt qui est synthétisée sur ce fragment, et l'acide aminé que cet ARNt portera dans le processus de biosynthèse des protéines, si le troisième triplet correspond à l'anticodon d'ARNt. Expliquez la réponse. Pour résoudre le problème, utilisez la table des codes génétiques.

8 Une mutation s'est produite dans la séquence de l'un des brins d'ADN d'origine A G C A G T A A - la perte du deuxième nucléotide dans le troisième triplet. À l'aide du tableau des codes génétiques, déterminez la séquence d'acides aminés d'origine. La structure primaire du polypeptide d'origine changera-t-elle? Expliquez la réponse. À quel genre de mutations ce changement fait-il référence?

Bien que les tâches C5 et C6 incluent le plus
difficile à comprendre les domaines de la
connaissance, presque tous sont assez
Plus précisément. Des réponses peuvent être données plus souvent.
seulement sans ambiguïté, c'est-à-dire la même chose que
conçu par les auteurs eux-mêmes.
Cela exclut complètement tout
interprétations subjectives dans l'évaluation des connaissances
par les experts évaluateurs.

Avant de commencer à résoudre des problèmes,
il est nécessaire:
avoir une idée très claire
sur les matrices biologiques: principes
copier et créer des molécules d'ADN dans la cellule,
différents types d'ARN et de protéines;
pour cela, vous devez être bien familiarisé
la structure de grosses molécules apériodiques
acides nucléiques et protéines (irréguliers
biopolymères cellulaires);
il est bon de savoir quel est le code génétique et
ses propriétés.

Tableau des codes génétiques (i-ARN)

Remarque! Quand on parle de code génétique, on entend vraiment la séquence de nucléotides (triplets) de la molécule D

Remarque!
Quand on parle de code génétique, on
Vraiment méchant
séquence nucléotidique
(triplets) molécule d'ADN.
La table de décodage de la génétique
code présenté dans
tâche d'examen C5 pour
résoudre le problème, compilé pour
triplets (codons)
i-ARN, pas des triplets d'ADN!

Le matériel théorique de cette section est très volumineux, mais nous soulignerons l'essentiel:

L'ADN est dans le noyau et se compose de deux
chaînes complémentaires en elle
des informations sur
les séquences d'acides aminés dans une protéine;
Lors de la transcription sur l'une des chaînes
L'ADN est synthétisé et l'ARN, il vient
dans le cytoplasme et sert de matrice pour
synthèse des protéines;
L'unité structurelle de l'acide nucléique
acides (NK) est un nucléotide, leur
il existe cinq types - adényle (A),
thymidyle (T), guanyl (G),
cytidyle (C), uridyle (U)
Chaque type de NK contient seulement quatre
le type de nucléotide, dans l'ADN - A, T, G, C; en ARN -
A, U, G, C;

Un acide aminé est codé par trois
nucléotides adjacents
-TRIPLET (codon);
Un acide aminé est transporté vers
lieu de synthèse d'un t-ARN, en haut
où se trouve l'anticodon;
Les nucléotides sont liés selon le principe
complémentarité: opposé à A
situé T, et en face du G-C.
Ce sont les informations minimales nécessaires.
Résoudre des problèmes.

Apprendre à résoudre!
Étant donné une section du bon brin d'ADN:
UN AGAGTGTSGTTTTSAG
En utilisant la table de code génétique, nous construisons
un fragment d'une protéine chiffrée sur un site donné
ADN
ADN
I-ARN
protéine
UN AGAGTGTSGTTTTSAG
UUTSUZATSGTSAAAGUTS
sèche-cheveux
gris
arg
Liz
arbre

Problème 1

nucléotides:
GTTATGGAAGAA.
Déterminez la séquence nucléotidique sur
i-ARN, anticodons du t-ARN correspondant et
séquence d'acides aminés dans un fragment

code.
Éléments de réponse:
1. Séquence de nucléotides sur l'ARNm:
TSAAUATSUUTSUU
2. Anticodons des molécules d'ARN-t: GUU, AUG, GAA, GAA
3. La séquence des acides aminés dans la molécule
écureuil:
gln-tir-lei-lei

10.

Problème 2
Le processus de traduction impliquait 30 molécules d'ARNt. Déterminez le nombre d'acides aminés inclus dans
la composition de la protéine synthétisée, ainsi que le nombre
triplets et nucléotides dans le gène qui code
cette protéine.

1. un t-ARN transporte un acide aminé,
par conséquent, 30 t-ARN correspond à 30
les acides aminés et une protéine se compose de 30 acides aminés;
2.un acide aminé est codé par un triplet de nucléotides,
par conséquent, 30 acides aminés codent pour 30 triplets;
3. le nombre de nucléotides dans le gène codant pour la protéine
de 30 acides aminés - 30 x 3 \u003d 90.

11.

Problème 3
Un fragment d'une chaîne d'ADN a la séquence
nucléotides:
GTGTATGGAAGT.
Définir
séquence
nucléotides
sur
i-ARN,
anticodons
le respectif
t-ARN
et
séquence
acides aminés
à
fragment
molécules de protéines utilisant la table génétique
code.
Éléments de réponse:
1. séquence de nucléotides sur l'ARNm:
TSATSAUATSUTSA;
1. anticodons de molécules t-ARN: GUG, UAU, GGA, ASU,
2. la séquence d'acides aminés dans la molécule
écureuil:
gis-ile-pro-ser

12.

Problème 4
Cytosine sous l'influence de l'acide nitreux
se transforme en guanine. Comment la structure va changer
protéine du virus de la mosaïque du tabac, si l'ARN du virus
UTSGGGUUZTSAUUATSU,
codage
lui
protéine,
exposé à l'acide nitreux? Quand
solution, utilisez le tableau de la génétique
code.
Éléments de réponse:
1. la séquence d'acides aminés d'origine
ser-gli-ser-ile-tre
2. RNC modifié: UGGGGUUGGAUUAGU
3. nouvelle séquence d'acides aminés
tri-gli-tri-ile-ser;

13.

Problème 5
Le polypeptide se compose de 20 acides aminés. Définir
le nombre de nucléotides dans la région du gène qui
code la structure primaire de ce polypeptide,
le nombre de codons par i-ARN correspondant à ces
les acides aminés et le nombre de molécules d'ARN-t impliquées
dans la biosynthèse de ce polypeptide.
Le schéma de résolution du problème comprend:
1) le code génétique de l'ADN est triplet, donc la section du gène de l'ADN,
polypeptide codant de 20 acides aminés, contient 20 x 3 \u003d
60 nucléotides;
2) la partie informationnelle de l'ARNm contient 20 codons;
3) pour la biosynthèse de ce polypeptide, 20 molécules sont nécessaires
ARNt.

14.

Problème 6
Tous les types d'ARN sont synthétisés sur une matrice d'ADN. Fragment de molécule
ADN, sur lequel la région de la boucle centrale d'ARN-t est synthétisée,
a la séquence nucléotidique suivante:
TCAGTSGTSTTSGAATG.
Déterminer la séquence nucléotidique du site ARNt,
qui est synthétisé sur un fragment et un acide aminé donnés,
que ce t-ARN portera dans le processus de biosynthèse des protéines,
si le troisième triplet correspond à l'anticodon t-ARN. Répondre
Explique. Pour résoudre le problème, utilisez le tableau des génétiques
code.
Éléments de réponse:
1. Séquence nucléotidique du site m-ARN
AGUTSGTSGAAGTSUUATS;
2. La séquence nucléotidique de l'anticodon GAA (troisième
triplet) correspond au codon sur l'ARNm CUU;
3. Il correspond à l'acide aminé KLH, qui sera transféré
ce t-ARN.

15.

Problème 7
Une section de la molécule d'ADN a la structure suivante
CTAGGATSTGTATTSAT.
Déterminer la séquence nucléotidique
région correspondante de l'ARNm, séquence
acides aminés dans un polypeptide synthétisé à partir d'ARNm.
Comment la séquence d'acides aminés changera-t-elle
polypeptide, s'il résulte d'une mutation de
de la région d'ADN le codant, le 5e, 12e, 15e
nucléotides? Pour résoudre le problème, utilisez le tableau
code génétique.
Éléments de réponse:
1. m-ARN: GAUZTSUGATSAUAGUA;
2. Polypeptide avant mutation:
Asp-pro-asp-ile-val;
3. Polypeptide après mutation: asp-leu-tre-cis.

16.

Problème 8
Le poids moléculaire du polypeptide est de 55 000.
Déterminez la longueur du gène le codant, si
poids moléculaire d'un acide aminé en moyenne
est égal à 100, et la distance entre nucléotides adjacents
dans le brin d'ADN est de 0,34 nm.
Éléments de réponse:
1. Le nombre d'acides aminés dans le polypeptide -55 000/100 \u003d 550;
2. Le nombre de nucléotides de la région codante de l'ADN
(gène) - 550 * 3 \u003d 1650;
3. la longueur de la région codante de l'ADN (gène) -
1650 * 0,34 \u003d 561 nm

17.

Problème 9
Combien de nucléotides d'adénine (A), thymine sont contenus
(T), guanine (G) et cytosine (C) dans le fragment
Molécules d'ADN, si 180
nucléotides de la cytosine (C), soit 20% de
le nombre total de nucléotides dans ce fragment
ADN?
Éléments de réponse:
1. L'adénine (A) est complémentaire de la thymine (T) et de la guanine (G) -
cytosine (C), donc le nombre de
les nucléotides sont les mêmes;
2. La cytosine (C) contient 20%, ce qui signifie guanine (G)
également 20%, adénine (A) et thymine (T) 100% - (20% + 20%) \u003d 60%: 2 \u003d 30%;
3. La cytosine (C) contient 180 nucléotides, ce qui signifie
guanine (G) est également 180, adénine (A) et thymine (T) par -
180/20 * 30 \u003d 270 nucléotides

18.

Problème 10
La protéine est composée de 200 acides aminés. Installer, dans
combien de fois est le poids moléculaire d'un site génétique,
codant pour cette protéine dépasse
le poids moléculaire de la protéine, si la moyenne
le poids moléculaire de l'acide aminé est de 110 et le nucléotide est de 300.
Éléments de réponse:
1.Le code génétique est triplet, par conséquent, la protéine,
composé de 200 acides aminés, codes 600
nucléotides.
2. masse moléculaire de protéine 200 * 110 \u003d 22 000;
le poids moléculaire du gène est de 300 * 600 \u003d 180 000.
3.Une section d'ADN est plus lourde que la protéine qu'elle code,
environ 8,1 fois (180 000: 22 000)