Chaque cellule vivante contient de l'ADN composé de quatre éléments constitutifs appelés nucléotides. La séquence de nucléotides énonce les gènes qui codent pour les protéines et l'ARN dont les cellules ont besoin pour se développer et se reproduire. Chaque brin d'ADN est conservé en une seule copie par cellule, tandis que les gènes trouvés sur un chromosome sont souvent transcrits en de nombreuses copies d'ARN.
Trois principaux types d'ARN
Les cellules ont besoin de trois principaux types d'ARN pour remplir leurs fonctions biologiques: l'ARNm, l'ARNt et l'ARNr. Le type qui sert de modèle pour la fabrication de protéines est l'ARNm, tandis que l'ARNt et l'ARNr aident à la synthèse des protéines. Les machines cellulaires qui synthétisent les protéines sont appelées ribosomes, et ce sont de grands complexes composés de plusieurs molécules d'ARNr différentes et de plus de 50 protéines. Lorsqu'une molécule d'ARNm se combine avec un ribosome, l'ARNt fait correspondre la matrice d'ARNm avec les acides aminés qui composent une protéine. Le travail de l'ARNr est d'aider à la réaction chimique de création de liaisons entre les acides aminés.
Les cellules contiennent de nombreux ribosomes
Une cellule animale typique contient en moyenne 8 à 10 milliards de molécules de protéines. Chaque protéine doit être synthétisée sur un ribosome, il est donc clair qu'un grand nombre de ribosomes sont nécessaires. Une cellule à division rapide peut contenir jusqu'à 10 millions de ribosomes.
Les ribosomes contiennent de l'ARNr
Les ribosomes ont deux parties, appelées sous-unités, qui se réunissent autour d'une molécule d'ARNm pour synthétiser une protéine. Les plus de 50 protéines dans un ribosome donnent au ribosome sa forme et sa structure. Ces protéines sont organisées autour de quatre grandes molécules d'ARNr, qui donnent également la structure du ribosome et aident à catalyser la réaction chimique de jonction de deux acides aminés. Les ribosomes sont construits dans le noyau de la cellule, où se trouve l'ADN. Dans le noyau, l'ARNr est transcrit à partir de l'ADN et transformé en fragments qui sont incorporés avec des protéines pour former des ribosomes. Les ribosomes presque terminés sont exportés du noyau vers le cytoplasme de la cellule où leur assemblage est terminé et ils peuvent alors commencer à traduire l'ARNm en protéine.
Transcription de l'ARNr
Il faut tellement d'ARNr pour fabriquer jusqu'à 10 millions de ribosomes requis par une cellule que les gènes d'ARNr sont répétés en tandem de manière tête-bêche sur l'ADN. Il y a un total d'environ 100 copies des principaux gènes d'ARNr dans l'ADN d'une cellule animale typique. Ces gènes répétés en tandem sont nécessaires pour répondre à la forte demande de ribosomes. Mais même avec 100 copies de ces gènes, les cellules doivent encore transcrire un grand nombre de copies d'ARNr afin de produire le nombre de ribosomes requis. C'est pourquoi il existe de nombreuses copies d'ARNr pour chaque copie d'un gène d'ARNr par cellule.