Quel processus les ribosomes effectuent-ils ?

Les ribosomes sont des structures à l'intérieur des cellules avec une seule fonction essentielle: fabriquer des protéines.

Les ribosomes eux-mêmes se composent d'environ un tiers de protéines en masse; les deux autres tiers consistent en une forme spécialisée d'acide ribonucléique (ARN) appelée ARN ribosomique, ou ARNr. (Bientôt, vous rencontrerez les deux autres membres majeurs de la famille des ARN, l'ARNm et l'ARNt.)

Les ribosomes sont l'une des quatre entités distinctes que l'on trouve dans toutes les cellules, aussi simples soient-elles. Les trois autres sont l'acide désoxyribonucléique (ADN), un membrane cellulaire et cytoplasme.

Dans les organismes les plus simples, appelés procaryotes, les ribosomes flottent librement dans le cytoplasme; dans le plus complexe eucaryotes, on les trouve dans le cytoplasme mais aussi dans une poignée d'autres endroits.

Comme indiqué, procaryotes – les organismes unicellulaires qui composent les domaines Bactéries et Archées – possèdent les quatre structures communes à tous cellules.

Ceux-ci sont:

• ADN : Cet acide nucléique contient tous les information génétique sur son organisme parent, qui est transmis aux générations suivantes. Son "code" est également utilisé pour fabriquer des protéines à travers les processus séquentiels de transcription et de traduction.
• Une membrane cellulaire : Cette double membrane plasmique, constituée d'une bicouche phospholipidique, est une membrane sélectivement perméable, permettant à certaines molécules de passer sans entrave tout en interdisant l'entrée à d'autres. Il donne forme et protection à toutes les cellules.
• Cytoplasme: Aussi appelé cytosol, le cytoplasme est une matrice gélatineuse d'eau et de protéines qui sert de substance à l'intérieur de la cellule. Un certain nombre de réactions importantes ont lieu ici, et c'est là que se trouvent la plupart des ribosomes.
• Ribosomes : Présents dans le cytoplasme de tous les organismes et ailleurs chez les eucaryotes, ce sont les "usines" de protéines des cellules et se composent de deux sous-unités. Ils contiennent les sites sur lesquels Traduction se produit.

Eucaryotes ont des cellules plus complexes, contenant organites, qui sont entourés par le même type de double membrane plasmique qui entoure la cellule dans son ensemble (la membrane cellulaire). Certains de ces organites, notamment le réticulum endoplasmique, hébergent un grand nombre de ribosomes. Chloroplastes des plantes en ont, tout comme les mitochondries de tous les eucaryotes.

Le réticulum endoplasmique (RE) est comme une "autoroute" entre le noyau de la cellule et le cytoplasme, et même la membrane cellulaire elle-même. Il fait circuler les produits protéiques, c'est pourquoi il est avantageux que les ribosomes, qui fabriquent ces protéines, soient voisins du RE.

Lorsque les ribosomes sont vus liés à ER, le résultat est appelé urgence rugueuse (RER). Le RE non touché par les ribosomes est appelé RE lisse (SER).

Traduction est l'étape finale dans le processus de la cellule exécutant des instructions génétiques. Cela commence, dans un sens, par la fabrication de l'ADN ARN messager (ARNm) dans un processus appelé transcription. L'ARNm est une sorte d'« image miroir » de l'ADN à partir duquel il a été copié, mais il contient les mêmes informations. L'ARNm se fixe alors sur les ribosomes.

L'ARNm est joint sur le ribosome par des molécules spécifiques de transférer l'ARN (ARNt) qui se lient à un et un seul des 20 acides aminés présents dans la nature. Lequel acide aminé les résidus sont amenés sur le site, c'est-à-dire qui ARNt arrive - est déterminé par la séquence de bases nucléotidiques sur le brin d'ARNm.

L'ARNm contient quatre bases (A, C, G et U), et l'information pour un acide aminé donné est contenue dans trois bases consécutives, appelées un codon triplet (ou parfois juste codons), tels que ACG, CCU, etc. Cela signifie qu'il y a 4³, ou 64, différents codons. C'est plus que suffisant pour coder pour 20 acides aminés, et c'est pourquoi certains acides aminés sont codés par plus d'un codon (redondance).

Les acides aminés sont les éléments constitutifs des protéines. Lorsque les protéines sont constituées de polymères d'acides aminés, également appelés polypeptides, les acides aminés sont les monomères de ces chaînes.

(La distinction entre un polypeptide et une protéine est largement arbitraire.)

Les acides aminés comprennent un atome de carbone central joint à quatre composants distincts: un atome d'hydrogène (H), un groupe aminé (NH₂), un groupe acide carboxylique (COOH) et une chaîne latérale R qui donne à chaque acide aminé sa formule unique et ses propriétés chimiques distinctives. Certaines des chaînes latérales ont une affinité pour l'eau et d'autres molécules électriquement polaires, tandis que les chaînes latérales d'autres acides aminés se comportent de manière opposée.

La synthèse des protéines, qui est simplement l'addition d'acides aminés bout à bout, implique la liaison du groupe amino d'un acide aminé au groupe carboxyle du suivant. C'est ce qu'on appelle un liaison peptidique, et il en résulte la perte d'une molécule d'eau.

On peut dire que les ribosomes sont constitués de ribonucléoprotéine, car, comme décrit ci-dessus, ils sont assemblés à partir d'un mélange inégal d'ARNr et de protéines. Ils se composent de deux sous-unités classées en fonction de leur comportement de sédimentation: une grande, sous-unité 50S et un petit, sous-unité 30S. ("S" représente ici les unités Svedberg.)

La grande sous-unité contient 34 protéines différentes, ainsi que deux types d'ARNr, un type 23S et un type 5S. La petite sous-unité contient 21 protéines différentes et un type d'ARNr qui s'enregistre à 16S. Une seule protéine est commune aux deux sous-unités.

Les composants des sous-unités sont eux-mêmes fabriqués dans le nucléole à l'intérieur des noyaux des procaryotes. Ils sont ensuite transportés à travers un pore de l'enveloppe nucléaire jusqu'au cytoplasme.

Les ribosomes n'existent pas sous leur forme entièrement assemblée jusqu'à ce qu'ils soient appelés à faire leur travail. C'est-à-dire que les sous-unités passent tout leur « temps libre » seules. Ainsi, lorsque la traduction est en cours dans une partie particulière d'une cellule donnée, les sous-unités du ribosome à proximité commencent à se familiariser à nouveau.

Une grande partie de la fonction de la plus grande sous-unité se rapporte à catalyse, ou l'accélération des réactions chimiques. Ceci est normalement du ressort de protéines appelées enzymes, mais d'autres biomolécules agissent parfois aussi comme catalyseurs, et des portions de la grande sous-unité ribosomique en sont un exemple. Cela fait du composant fonctionnel un ribozyme.

La petite sous-unité, en revanche, semble avoir plus une fonction de décodeur, obtenant la traduction au-delà du tout début étapes en se verrouillant sur la bonne grande sous-unité au bon endroit au bon moment, en transportant ce dont la paire a besoin vers le scène.

La traduction comporte trois phases principales: Initiation, allongement et Résiliation. Pour résumer brièvement chacune de ces parties de la transcription :

Initiation: Dans cette étape, l'ARNm entrant se lie à un point sur la petite sous-unité d'un ribosome. Un codon d'ARNm spécifique déclenche une initiation par ARNt-méthionine. Il y est rejoint par une combinaison spécifique d'ARNt-acides aminés déterminée par la séquence d'ARNm de bases azotées. Ce complexe se connecte à la grande sous-unité ribosomique.

Élongation: Dans cette étape, les polypeptides sont assemblés. Lorsque chaque complexe acide aminé-ARNt entrant ajoute son acide aminé au site de liaison, celui-ci est transféré vers un point voisin sur le ribosome, un deuxième site de liaison qui contient la chaîne croissante d'acides aminés (c'est-à-dire le polypeptidique). Ainsi, les acides aminés entrants sont « transférés » d'un point à un autre sur le ribosome.

Résiliation: Lorsque l'ARNm est à la fin de son message, il le signale avec une séquence de bases particulière qui signale « stop ». Cela provoque l'accumulation de "facteurs de libération" qui empêchent la liaison de plus d'acides aminés à la polypeptide. La synthèse des protéines à cet emplacement ribosomique est maintenant terminée.