L'une des fonctions les plus importantes des cellules vivantes est de produire les protéines nécessaires à la survie d'un organisme. Les protéines donnent forme et structure à un organisme et, en tant qu'enzymes, régulent l'activité biologique. Pour fabriquer des protéines, une cellule doit lire et interpréter l'information génétique stockée dans son acide désoxyribonucléique, ou ADN. Les sites de synthèse protéique cellulaire sont les ribosomes, qui peuvent être libres ou liés. L'importance du ribosome libre est que la synthèse des protéines commence là.
L'ADN et l'ARN
L'ADN est une longue chaîne moléculaire composée de groupes alternant sucre et phosphate. L'une des quatre bases nucléotidiques azotées possibles - A, C, T et G - pend chaque sucre. La séquence des bases le long du brin d'ADN détermine la séquence des acides aminés qui forment les protéines. L'acide ribonucléique, ou ARN, transmet une copie complémentaire d'une partie d'une molécule d'ADN - un gène - aux ribosomes, qui sont de minuscules granules composés d'ARN et de protéines. L'ARN ressemble à l'ADN sauf que ses groupes de sucre contiennent un atome d'oxygène supplémentaire et il substitue la base nucléotidique U à la base T de l'ADN. Les ribosomes créent des protéines selon les informations stockées dans l'ARN messager, ou ARNm.
Codage complémentaire
Les règles de transcription de l'ADN à l'ARN spécifient une correspondance entre les bases sur le gène et les bases sur le ARNm. Par exemple, une base A dans un gène spécifie une base U dans le brin d'ARNm. De même, les bases T, C et G d'un gène spécifient les bases A, G et C, respectivement, dans l'ARNm. L'information génétique contenue dans l'ARNm prend la forme de triplets de bases nucléotidiques appelés codons. Par exemple, le triplet d'ADN TAA crée le triplet d'ARN UTT. Les brins d'ADN et d'ARN contiennent donc des informations complémentaires, mais uniques, codées dans la séquence de bases nucléotidiques. Presque tous les triplets codent pour un acide aminé spécifique, bien que quelques triplets précisent la fin d'un gène. Plusieurs triplets différents peuvent coder pour le même acide aminé.
Ribosomes
La cellule fabrique des ribosomes directement à partir d'ARN ribosomaux, ou ARNr, codés par des gènes d'ADN spécifiques. L'ARNr se combine avec des protéines pour former de grandes et petites sous-unités. Les deux sous-unités se joignent seulement pendant la synthèse des protéines. Dans une cellule procaryote - c'est-à-dire une cellule sans noyau organisé - les sous-unités du ribosome flottent librement dans le liquide cellulaire, ou cytosol. Chez les eucaryotes, les enzymes du noyau d'une cellule forment des sous-unités ribosomales. Le noyau exporte ensuite les sous-unités au cytosol. Certains des ribosomes peuvent temporairement se lier à un organite cellulaire appelé réticulum endoplasmique, ou ER, lors de la construction de protéines, tandis que d'autres ribosomes restent libres car ils synthétisent des protéines.
Translation
Un ribosome libre est plus petit sous-unité attrape un brin d'ARNm pour commencer la synthèse des protéines. La plus grande sous-unité croît ensuite et commence à traduire chaque codon d'ARNm. Cela implique d'exposer et de positionner chaque codon d'ARNm de sorte que les enzymes puissent identifier et fixer l'acide aminé correspondant au codon actuel. Une molécule d'ARN de transfert, ou ARNt, avec un anti-codon complémentaire se verrouille dans la plus grande sous-unité, son acide aminé désigné dans son ensemble. Les enzymes transfèrent ensuite l'acide aminé à la chaîne protéique en croissance, expulsent l'ARNt épuisé pour le réutiliser et exposent le codon d'ARNm suivant. Une fois terminé, le ribosome libère la nouvelle protéine et les deux sous-unités se dissocient.
