La synthèse des protéines est un processus important dans toutes les cellules eucaryotes, car la protéine forme des composants structurels de chaque cellule et est essentielle à la vie. Les protéines sont souvent appelées les éléments constitutifs des cellules. Il existe trois formes principales d'ARN: l'ARN messager, l'ARN de transfert et l'ARN ribosomique. L'ADN contrôle toutes les activités de la cellule et il est synthétisé lorsque la cellule a besoin de plus de protéines. De petits morceaux d'ADN sont transformés en ARN par le processus de synthèse des protéines.
L'ARN est-il fabriqué à partir d'ADN ?
Lorsqu'une cellule suit ses instructions génétiques, elle copie une partie de l'ADN en tant que gène pour le changer en un nucléotide d'ARN. L'ARN diffère de l'ADN de deux manières distinctes. Les nucléotides de l'ARN sont constitués du sucre ribose et sont appelés ribonucléotides. L'ADN contient du désoxyribose comme teneur en sucre. L'ARN a les mêmes bases que l'ADN de l'adénine, de la guanine et de la cytosine, mais il a la base ou l'uracile au lieu de la thymine qui est dans l'ADN. La structure de l'ADN et de l'ARN est très différente, car l'ADN est une hélice double brin et l'ARN est simple brin. Les chaînes d'ARN peuvent se replier dans une grande variété de nombreuses formes de la même manière qu'une chaîne polypeptidique se replie pour former la forme finale d'une protéine.
Combien y a-t-il de principaux types d'ARN ?
Il existe trois principaux types d'ARN qui sont produits sous forme de molécules dans le noyau des cellules humaines et animales. L'ARN est également localisé dans le cytoplasme d'une cellule. Le cytoplasme d'une cellule est tout le contenu à l'extérieur du noyau qui est enfermé par la membrane cellulaire individuelle. Les trois principaux types d'ARN sont l'ARN messager, l'ARN de transfert et l'ARN ribosomique ou ARNr. Chacun des trois types d'ARN a un rôle distinct dans la synthèse protéique de la transcription, du décodage et de la traduction du code génétique qui commence par l'ADN.
Quel est le processus de synthèse des protéines?
La transcription est la première étape de la synthèse des protéines dans laquelle l'ARN messager joue un rôle très important. L'ARN messager est instable et ne vit pas longtemps dans une cellule pour garantir que les protéines ne sont fabriquées que lorsqu'elles sont nécessaires à la croissance ou à la réparation des cellules. La transcription se produit lorsque l'information génétique contenue dans l'ADN d'une cellule est transformée en un message sous forme d'ARN. Les protéines des facteurs de transcription déroulent le brin d'ADN pour permettre à l'enzyme ARN polymérase de transcrire un seul brin d'ADN. L'ADN est composé de quatre bases nucléotidiques d'adénine, de guanine, de cytosine et de thymine. Ils sont combinés par paires adénine plus guanine et cytosine plus thymine. Lorsque l'ARN transcrit l'ADN en une molécule d'ARN messager, l'adénine s'apparie avec l'uracile et la cytosine s'apparie avec la guanine. À la fin du processus de transcription, l'ARN messager est transporté hors du noyau et dans le cytoplasme.
Vient ensuite le processus de traduction, au cours duquel l'ARN de transfert joue un rôle important dans la synthèse des protéines. L'ARN de transfert est le plus petit type d'ARN et a généralement une longueur d'environ 70 à 90 nucléotides. Il traduit le message contenu dans les séquences nucléotidiques de l'ARN messager en séquences d'acides aminés. Les acides aminés se lient à d'autres acides aminés pour former des protéines, nécessaires à toutes les fonctions cellulaires. Les protéines sont formées à partir d'un ensemble de 20 acides aminés. L'ARN de transfert a la même forme qu'une feuille de trèfle avec trois boucles en épingle à cheveux. L'ARN de transfert a un site de fixation d'acides aminés à une extrémité et une section dans la boucle médiane appelée site anticodon. Le site anticodon reconnaît les codons sur l'ARN messager. Un codon a trois bases nucléotidiques continues qui créent un acide aminé et signalent la fin du processus de traduction. L'ARN de transfert et les ribosomes lisent les codons de l'ARN messager pour produire une chaîne polypeptidique, qui subit plusieurs changements avant de devenir une protéine pleinement fonctionnelle.
L'ARN ribosomique (ou ARNr) a une fonction spécifique. Les ribosomes sont constitués de protéines ribosomiques et d'ARN ribosomique. L'ARN ribosomique représente environ 60% de la masse du ribosome. Ils sont généralement composés d'une grande sous-unité et d'une petite sous-unité. Les sous-unités sont synthétisées dans le noyau par le nucléole. Les ribosomes sont de nature unique, car ils contiennent un site de liaison pour l'ARN messager et deux sites de liaison pour l'ARN de transfert à l'emplacement de l'ARN dans la grande sous-unité ribosomique. Une petite sous-unité ribosomique se fixe à une molécule d'ARN messager et simultanément à un ARN de transfert initiateur molécule reconnaît et se lie à une certaine séquence de codon sur la même molécule d'ARN ribosomique au cours Traduction. Ensuite, la fonction ARNr comprend une grande sous-unité ribosomique qui rejoint le complexe nouvellement formé puis les deux sous-unités ribosomiques voyagent le long de la molécule d'ARN messager lorsqu'ils traduisent les codons dans l'ensemble de la chaîne polypeptidique lors de leur passage eux. L'ARN ribosomique crée les liaisons peptidiques entre les acides aminés de la chaîne polypeptidique. Lorsqu'un codon de terminaison est atteint sur la molécule d'ARN messager, le processus de traduction se termine et la chaîne polypeptidique est libérée de la molécule d'ARN de transfert à laquelle le ribosome se divise à nouveau en grandes et petites sous-unités comme elles l'étaient au début de la traduction phase.
Combien de temps dure le processus de synthèse des protéines ?
Le processus de l'ADN en ARN et le produit des protéines peuvent se produire à une vitesse étonnamment rapide. L'ARN est presque immédiatement libéré lorsqu'il se sépare du brin d'ADN. De cette manière, de nombreuses copies d'ARN peuvent être réalisées à partir du même gène en peu de temps. La synthèse de molécules d'ARN supplémentaires peut être lancée avant que le premier ARN ne soit terminé afin qu'il puisse produire de l'ARN rapidement. Lorsque les molécules d'ARN se suivent de près, elles peuvent chacune se déplacer d'environ 20 nucléotides par seconde chez les humains et les animaux. Plus de 1 000 transcriptions peuvent se produire en une heure à partir d'un seul gène.
Qu'est-ce que l'épuisement de l'ARNr?
L'épuisement de l'ARN ribosomique est le composant le plus abondant de l'ARN, car il comprend la majorité de plus de 80 à 90 pour cent du total de l'ARN dans une cellule. L'épuisement de l'ARN ribosomique se produit lorsque l'ARNr est partiellement retiré d'un échantillon entier d'ARN afin de mieux étudier la réaction de séquençage de l'ARN pour se concentrer sur les deux autres parties d'un échantillon d'ARN dans le transcription.
Quels sont les autres types d'ARN produits dans les cellules ?
Il existe trois autres types d'ARN supplémentaires qui peuvent être produits dans les cellules. Fonction du petit ARN nucléaire dans une variété de processus du noyau tels que l'épissage des ARN pré-messagers. Le petit ARN nucléolaire traite et modifie chimiquement l'ARN ribisomal. D'autres types d'ARN qui sont des unités non codantes servent à fonctionner dans des processus cellulaires tels que les télomères synthèse, inactivation du chromosome X et transport des protéines vers le réticulum endoplasmique pour une bonne cellule santé.
Que sont les virus à ARN ?
Un virus à ARN possède un noyau de matériel génétique obtenu à partir de l'ADN d'une cellule. Il a généralement une capside protectrice de protéines et une enveloppe lipidique pour une protection encore plus loin. Un virus à ARN s'attache à une cellule hôte, y pénètre, reproduit le matériel génétique et crée la capside protectrice puis émerge de la cellule. Les virus à ARN stockent le matériel génétique de l'ARN et non de l'ADN.
Toutes les cellules saines stockent du matériel génétique dans l'ADN. L'ARN n'est utilisé que lorsque l'ADN est répliqué pour former de l'ARN et synthétiser les protéines nécessaires à la vie d'une cellule saine. L'ADN est beaucoup plus stable que l'ARN, de sorte que l'ADN commet très peu d'erreurs lorsque les cellules se divisent. l'instabilité de l'ARN et de sa réplication peut faire de nombreuses erreurs et il peut même interagir avec lui-même pour se multiplier un virus. L'ARN peut faire jusqu'à une erreur sur 10 000 nucléotides à chaque fois qu'il est copié. Il est également beaucoup moins capable de corriger les erreurs génétiques que l'ADN. Lorsqu'un système immunitaire apprend à reconnaître un virus, il forme des anticorps pour combattre le virus. Les virus peuvent muter de sorte que le système immunitaire ne puisse pas les reconnaître, puis ils peuvent se multiplier. Cela permet aux virus à ARN de se propager beaucoup plus rapidement que les virus à ADN.
Un virus qui survit peut se reproduire dans de nouvelles cellules grâce à la séquence d'ARN et produire des milliers de cellules qu'il reproduit contenant le virus. Les virus à ARN évoluent plus rapidement que n'importe quel organisme vivant réel. Les taux élevés de mutation des cellules infectées par le virus à ARN ne menacent pas la survie du virus.
Il existe deux types de virus à ARN. Ils peuvent être simple brin ou brin sens ou appariés en tant que brins antisens. Les virus à ARN antisens double brin doivent d'abord changer et se traduire en ARN sens simple brin. Cela permet à la cellule hôte d'être sous une forme que les ribosomes peuvent lire. Le virus de la grippe A maintient les enzymes nécessaires à proximité du noyau d'acide nucléique du virus. Lorsqu'il passe d'un ARN antisens à un ARN sens, il peut alors être lu par les ribosomes dans la cellule pour construire des protéines virales et se répliquer.
Certains virus à ARN stockent leurs informations dans un brin sens afin qu'elles puissent être lues directement par les ribosomes de la cellule et qu'elles fonctionnent comme un ARN messager normal. Dans ce cas, les ribosomes synthétisent le transcrit d'ARN et créent une cellule virale antisens afin qu'elle puisse l'utiliser comme matrice pour synthétiser davantage d'ARN viraux ainsi que les protéines nécessaires aux cellules pour habitent. L'un des virus les plus mortels de ce type est l'hépatite C.
Les exemples de rétrovirus sont le VIH et le SIDA. Ils stockent leur matériel génétique sous forme d'ARN mais ils utilisent l'enzyme de transcription inverse pour transformer leur ARN en ADN dans la cellule infectée. Cela permet de faire de nombreuses copies dans les cellules hôtes afin que le virus puisse infecter rapidement une grande quantité de cellules.
Les coronavirus sont également des virus à ARN. Ils infectent principalement les voies respiratoires supérieures et gastro-intestinales chez l'homme. Le SRAS-CoV est un virus grave qui infecte les voies respiratoires supérieures ainsi que les voies respiratoires inférieures et comprend également une détresse gastro-intestinale. Les coronavirus représentent un pourcentage important de tous les rhumes courants. Les rhinovirus sont la principale cause du rhume. Les conronavirus peuvent également entraîner une pneumonie.
Le SRAS est un syndrome respiratoire aigu sévère et il contient des gènes d'ARN qui mutent très lentement. Le SRAS est transmis par les gouttelettes respiratoires dans l'air provenant des éternuements ou de la toux pour infecter les autres.
Les infections à norovirus sont devenues célèbres pour leur apparition sur les navires de croisière et leur appellation de virus de type Norwalk. Celles-ci provoquent une gastro-entérite et se transmet d'une personne à une autre par voie féco-orale. Si une personne infectée travaille dans une cuisine, elle peut contaminer les aliments en ayant le virus sur les mains et en ne portant pas de gants.