L'acide ribonucléique (ARN) est un composé chimique qui existe dans les cellules et les virus. Dans les cellules, il peut être divisé en trois catégories: ribosomique (ARNr), messager (ARNm) et transfert (ARNt). Alors que les trois types d'ARN peuvent être trouvés dans les ribosomes, les usines à protéines des cellules, cet article se concentre sur les deux derniers, qui se trouvent non seulement dans ribosomes, mais existent librement dans le noyau cellulaire (dans les cellules qui ont des noyaux) et dans le cytoplasme, le principal compartiment cellulaire entre le noyau et la cellule membrane. Les trois types d'ARN, cependant, fonctionnent de concert.
Qu'est-ce que l'ARN?
L'ARNm et l'ARNt existent dans des chaînes constituées de blocs de construction appelés nucléotides d'ARN. Chacun de ces nucléotides de construction se compose d'un sucre appelé ribose, d'un groupe chimique à haute énergie, appelé phosphate, et de l'un des quatre possibles "bases azotées"structures à anneaux ou à doubles anneaux dont le fond est constitué non seulement d'atomes de carbone mais aussi de nombreux atomes d'azote (voir chiffre). Les nucléotides se connectent les uns aux autres par l'intermédiaire des groupes phosphate et sucre, qui forment une « épine dorsale » à laquelle sont attachées les bases azotées, une pour chaque sucre ribose.
Les quatre bases azotées de l'ARN
Dans la plupart des cas, quatre bases se trouvent dans l'ARN. Deux d'entre eux, l'adénine (A) et la guanine (G), contiennent deux cycles chimiques et sont appelés purines. Les deux autres, chacun contenant un cycle chimique, sont la cytosine (C) et l'uracile (U), et ils sont appelés pyrimidines.
Synthèse d'ARNm et d'ARNt
L'ARNm et l'ARNt sont synthétisés par des processus appelés « appariement de bases » et « transcription », dans lesquels une chaîne d'ARN est déposée, à côté d'un brin d'acide désoxyribonucléique (ADN). Chez les bactéries et les archées, deux des trois principales divisions de la vie sur Terre, la synthèse d'ARN a lieu le long d'un seul chromosome (et d'une structure organisée constituée d'un brin d'ADN et de divers protéines). Dans l'autre division de la vie, eucarya, la synthèse d'ARN a lieu dans le noyau, où l'ADN est emballé dans un ou plusieurs chromosomes. L'ARNm et l'ARNt contiennent tous deux des informations sous la forme de séquences spécifiques des quatre bases possibles dans chacun de leurs nucléotides. Ces séquences, à leur tour, sont synthétisées sur la base de la séquence de nucléotides dans l'ADN, en particulier le section de l'ADN (appelée gène) qui a été utilisée pour synthétiser le brin d'ARN lors de l'appariement des bases traiter.
Fonction de l'ARNm
Chaque molécule, ou chaîne, d'ARNm contient des instructions sur la façon de connecter plusieurs "acides aminés" en une chaîne peptidique, qui devient une protéine. De la même manière que les nucléotides sont des éléments constitutifs de l'ARN, les acides aminés sont des éléments constitutifs des protéines. L'évolution a produit un « code génétique » dans lequel chacun des 20 acides aminés de la vie est codé par une série de trois bases azotées dans les nucléotides d'ARN. Ainsi, chaque triplet de nucléotides d'ARN correspond à un acide aminé, et la séquence de nucléotides dicte la séquence d'acides aminés qui seront liés dans la chaîne peptidique qui fait une protéine. Alors que dans certains cas, un acide aminé peut être représenté par plusieurs triplets de nucléotides, appelés codons, chaque codon sur l'ARN ne représente qu'un seul acide aminé. Pour cette raison, le code génétique est dit « dégénéré ».
Fonction de l'ARNt
Alors que l'ARNm contient le "message" sur la façon de séquencer les acides aminés dans une chaîne, l'ARNt est le véritable traducteur. La traduction du langage de l'ARN dans le langage des protéines est possible, car il existe de nombreux formes d'ARNt, chacune représentant un acide aminé (bloc de construction protéique) et capable de se lier à un ARN codons. Ainsi, par exemple, la molécule d'ARNt pour l'acide aminé alanine a une zone ou un site de liaison pour l'alanine et un autre site de liaison pour les trois nucléotides d'ARN, le codon, pour l'alanine.
La traduction se produit dans les ribosomes
Le processus de traduction des séquences de codons d'ARN en séquences d'acides aminés et donc en protéines spécifiques est en fait appelé "traduction". Il se produit dans les ribosomes, qui sont constitués d'ARNr et d'une variété de protéines. Pendant la traduction, un brin d'ARNm passe à travers un ribosome, comme une cassette à l'ancienne qui passe dans un lecteur de bande. Au fur et à mesure que l'ARNm se déplace, les molécules d'ARNt portant l'acide aminé approprié se lient au codon d'ARN auquel elles sont appariées, et la séquence d'acides aminés est assemblée.