L'ADN (acide désoxyribonucléique) est le matériel génétique de toute la vie connue, de la bactérie unicellulaire la plus simple à l'éléphant de cinq tonnes le plus magnifique de la plaine africaine. Le «matériel génétique» fait référence aux molécules qui contiennent deux ensembles d'instructions importants: l'un pour fabriquer des protéines pour les besoins actuels de la cellule, et l'autre pour faire des copies d'eux-mêmes ou se reproduire, de sorte que le même code génétique exact puisse être utilisé par les futurs générations de cellules.
Le maintien de la cellule en vie suffisamment longtemps pour se reproduire nécessite un grand nombre de ces produits protéiques, que l'ADN commande via l'ARNm (acide ribonucléique messager) qu'il crée en tant qu'envoyé des ribosomes, où les protéines sont en fait synthétisé.
Le codage de l'information génétique par l'ADN en ARN messager est appelé transcription, tandis que la fabrication de protéines sur la base des directions à partir de l'ARNm est appelée traduction.
La traduction implique le bricolage ensemble des protéines via des liaisons peptidiques pour former de longues chaînes d'acides aminés ou les monomères dans ce schéma. Il existe 20 acides aminés différents, et le corps humain a besoin de certains de chacun d'entre eux pour survivre.
La synthèse des protéines en traduction implique une réunion coordonnée d'ARNm, de complexes aminoacyl-ARNt et d'une paire de sous-unités ribosomales, entre autres d'autres acteurs.
Les acides nucléiques: un aperçu
Les acides nucléiques consistent en des sous-unités répétitives, ou monomères, appelées nucléotides. Chaque nucléotide se compose de trois composants distincts: un sucre ribose Chaque acide nucléique a une des quatre bases possibles dans chaque nucléotide, dont deux sont des purines et deux sont des pyrimidines. Les différences de bases entre les nucléotides sont ce qui donne à différents nucléotides leur caractère essentiel. Les nucléotides peuvent exister en dehors des acides nucléiques, et en fait, certains de ces nucléotides sont au cœur de tout le métabolisme. Les nucléotides adénosine diphosphate (ADP) et adénosine triphosphate (ATP) sont au cœur des équations dans lesquelles l'énergie à usage cellulaire est extraite des liaisons chimiques des nutriments. Les nucléotides des acides nucléiques, cependant, ont un seul phosphate, qui est partagé avec le nucléotide suivant dans le brin d'acide nucléique. Au niveau moléculaire, l'ADN diffère de l'ARN de deux manières. La première est que le sucre dans l'ADN est le désoxyribose, tandis que dans l'ARN, c'est le ribose (d'où leurs noms respectifs). Le désoxyribose diffère du ribose en ce que, au lieu d'avoir un groupe hydroxyle (-OH) en position de carbone numéro 2, il a un atome d'hydrogène (-H). Le désoxyribose est donc un atome d'oxygène à court de ribose, d'où le "désoxy". La deuxième différence structurelle entre les acides nucléiques réside dans la composition de leurs bases azotées. L'ADN et l'ARN contiennent tous deux les deux bases puriques adénine (A) et guanine (G) ainsi que la cytosine base pyrimidine (C). Mais alors que la deuxième base de pyrimidine dans l'ADN est la thymine (T) dans l'ARN, cette base est l'uracile (U). En l'occurrence, dans les acides nucléiques, A se lie à et uniquement à T (ou U, si le molécule est l'ARN), et C se lie à et seulement à G. Cet arrangement d'appariement de bases complémentaires spécifique et unique est requis pour la transmission appropriée des informations d'ADN aux informations d'ARNm dans la transcription et des informations d'ARNm aux informations d'ARNt pendant la traduction. À un niveau plus macro, l'ADN est double brin tandis que l'ARN est simple brin. Plus précisément, l'ADN prend la forme d'une double hélice, qui est comme une échelle tordue dans différentes directions aux deux extrémités. Les brins sont liés à chaque nucléotide par leurs bases azotées respectives. Cela signifie qu'un nucléotide portant un "A" ne peut avoir qu'un nucléotide portant un "T" sur son nucléotide "partenaire". Cela signifie qu'en somme, les deux brins d'ADN sont complémentaires Les molécules d'ADN peuvent avoir des milliers de bases (ou plus correctement, paires de bases De plus, l'ADN se trouve principalement dans les noyaux des eucaryotes mais aussi dans les mitochondries et les chloroplastes. En revanche, la plupart des ARN se trouvent dans le noyau et le cytoplasme. De plus, comme vous le verrez bientôt, l'ARN est disponible en différents types. L'ARN est disponible en trois types principaux. Le premier est l'ARNm, qui est fabriqué à partir d'une matrice d'ADN lors de la transcription dans le noyau. Une fois terminé, le brin d'ARNm sort du noyau via un pore dans l'enveloppe nucléaire et finit par diriger l'exposition au ribosome, le site de la traduction de la protéine . La seconde le type d'ARN est l'ARN de transfert (ARNt). Il s'agit d'une molécule d'acide nucléique plus petite et se décline en 20 sous-types, un pour chaque acide aminé. Son but est de transporter son acide aminé "attribué" au site de traduction sur le ribosome afin qu'il puisse être ajouté à la chaîne du polypeptide en croissance (petite protéine, souvent en cours). Le troisième type d'ARN est l'ARN ribosomal (ARNr). Ce type d'ARN représente une fraction importante de la masse des ribosomes avec des protéines spécifiques aux ribosomes constituant le reste de la masse. Le "dogme central" souvent cité "de la biologie moléculaire est ADN à ARN à protéine Ce processus commence par le déroulement de la molécule d'ADN en brins simples afin que les enzymes et les nucléotides participant à la transcription aient de la place. pour passer à la scène. Ensuite, le long d'un des brins d'ADN, un brin d'ARNm est assemblé à l'aide de l'enzyme ARN polymérase. Ce brin d'ARNm a une séquence de bases complémentaire de celle du brin matrice, à l'exception du fait que U apparaît partout où T apparaîtra dans l'ADN. Lors de la synthèse d'un brin d'ARNm, certaines longueurs d'ADN, appelées introns, sont finalement épissées hors de la séquence d'ARNm parce qu'elles ne codent pour aucun produit protéique. Seules les parties du brin d'ADN qui codent réellement pour quelque chose, appelées exons, contribuent à la molécule d'ARNm finale. Diverses structures sont nécessaires sur le site de la synthèse des protéines pour une traduction réussie. Le ribosome: Chaque ribosome est composé d'une petite sous-unité ribosomale et d'une grande sous-unité ribosomale. Ceux-ci n'existent qu'en tant que paire une fois la traduction commencée. Ils contiennent une grande quantité d'ARNr ainsi que des protéines. Ce sont l'un des rares composants cellulaires qui existent à la fois chez les procaryotes et les eucaryotes. ARNm: Cette molécule porte des instructions directes à partir de l'ADN de la cellule pour fabriquer une protéine spécifique. Si l'ADN peut être considéré comme le modèle de tout l'organisme, un brin d'ARNm contient juste assez d'informations pour constituer un composant décisif de cet organisme. ARNt: cet acide nucléique forme des liaisons avec des acides aminés sur un seul base pour former ce que l'on appelle des complexes aminoacyl-ARNt. Cela signifie simplement que le taxi (l'ARNt) transporte actuellement son type unique et prévu de passager (l'acide aminé spécifique) parmi les 20 "types" de personnes à proximité. Acides aminés: Ce sont petits acides avec un groupe amino (-NH 2), un groupe acide carboxylique (-COOH) et une chaîne latérale liée à un atome de carbone central avec un atome d'hydrogène. Surtout, les codes de chacun des 20 acides aminés sont transportés en groupes de trois bases d'ARNm appelés codons triplets. La traduction est basée sur une méthode relativement simple code triplet. Considérez que tout groupe de trois bases consécutives peut inclure l'une des 64 combinaisons possibles (par exemple, AAG, CGU, etc.), parce que quatre élevées à la troisième puissance est 64. Cela signifie qu'il y a plus de suffisamment de combinaisons pour générer 20 acides aminés. En fait, il serait possible pour plus d'un codon de coder pour le même acide aminé. C'est, en fait, le cas. Certains acides aminés sont synthétisés à partir de plus d'un codon. Par exemple, la leucine est associée à six séquences de codons distinctes. Le code triplet est ce "dégénéré". Mais ce n'est pas redondant. C'est-à-dire que le même Le site physique de la traduction dans tous les organismes est le ribosome. Certaines parties du ribosome ont également des propriétés enzymatiques. La traduction chez les procaryotes commence par l'initiation via un signal de facteur d'initiation à partir d'un codon appelé de manière appropriée le codon START. Ceci est absent chez les eucaryotes, et à la place, le premier acide aminé sélectionné est la méthionine, codée par AUG, qui fonctionne comme une sorte de codon START. Comme chaque bande supplémentaire de trois segments d'ARNm est exposée sur le surface du ribosome, un ARNt portant les acides aminés demandés entre dans la scène et dépose son passager. Ce site de liaison est appelé le site "A" du ribosome. Cette interaction se produit au niveau moléculaire parce que ces molécules d'ARNt ont des séquences de bases complémentaires à l'ARNm entrant et se lient donc facilement à l'ARNm. Dans la phase d'élongation de la traduction, le ribosome se déplace de trois bases, un processus appelé traduction. Cela expose à nouveau le site "A" et conduit au polypeptide, quelle que soit sa longueur dans cette expérience de pensée, à être déplacé vers le site "P". Lorsqu'un nouveau complexe aminoacyl-ARNt arrive au "A" site, la chaîne polypeptidique entière est retirée du site "P" et attachée à l'acide aminé qui vient d'être déposé au site "A", via une liaison peptidique. Ainsi, lorsque la translocation du ribosome sur la "piste" de la molécule d'ARNm se produit à nouveau, un cycle aura été achevé et la chaîne polypeptidique en croissance est désormais plus longue d'un acide aminé. Dans la phase de terminaison, le ribosome rencontre l'un des trois codons de terminaison, ou codons STOP, qui sont incorporés dans l'ARNm (UAG, UGA et UAA). Cela ne fait pas affluer l'ARNt mais des substances appelées facteurs de libération vers le site, ce qui conduit à la libération de la chaîne polypeptidique. Les ribosomes se séparent en leurs sous-unités constitutives et la traduction est terminée. Le processus de traduction crée une chaîne polypeptidique qui doit encore être modifiée avant de pouvoir fonctionner correctement en tant que nouvelle protéine. La structure primaire d'une protéine, sa séquence d'acides aminés, ne représente qu'une petite partie de sa fonction éventuelle. La protéine est modifiée après traduction en la pliant en formes spécifiques, un processus qui se produit souvent spontanément en raison d'électrostatique interactions entre les acides aminés dans des endroits non voisins le long de la chaîne polypeptidique. Les ribosomes sont d'excellents travailleurs, mais ils ne sont pas des ingénieurs de contrôle qualité. Ils ne peuvent créer des protéines qu'à partir de la matrice d'ARNm qui leur est donnée. Ils ne parviennent pas à détecter les erreurs dans ce modèle. Par conséquent, des erreurs de traduction seraient inévitables même dans un monde de ribosomes fonctionnant parfaitement. Les mutations qui modifient un seul amino peuvent perturber la fonction des protéines, comme la mutation qui provoque l'anémie falciforme. Les mutations qui ajoutent ou suppriment une paire de bases peuvent éliminer tout le code du triplet de sorte que la plupart ou tous les acides aminés suivants seront également erronés. Les mutations pourraient créer un codon STOP précoce, ce qui signifie qu'une partie seulement de la protéine est synthétisée . Toutes ces conditions peuvent être débilitantes à divers degrés, et tenter de vaincre de telles erreurs innées représente un défi permanent et complexe pour les chercheurs en médecine.
(cinq carbones), un à trois groupes phosphate
et une base azotée
.
Différences fondamentales entre l'ADN et l'ARN
Autres différences Entre l'ADN et l'ARN
l'un de l'autre.
) de long . En fait, un chromosome humain n'est rien de plus qu'un seul très long brin d'ADN couplé à une grande quantité de protéines. Les molécules d'ARN de tous types, en revanche, ont tendance à être relativement petites.
Types d'ARN
Avant la traduction: Création d'une matrice d'ARNm
. Formulé encore plus succinctement, il pourrait être mis transcription en traduction
. La transcription est la première étape définitive vers la synthèse des protéines et est l'une des nécessités permanentes de toute cellule.
Ce qui est impliqué dans la traduction
Comment fonctionne la traduction?
codon ARNm ne peut pas
code pour plus d'un
acide aminé.
Mécanique de la traduction
Construire la chaîne polypeptidique
Que se passe-t-il après la traduction
Comment les mutations génétiques affectent la traduction
