Ribosomes sont des structures protéiques très diverses trouvées dans toutes les cellules. Chez les organismes procaryotes, qui comprennent le Bactéries et Archées domaines, les ribosomes « flottent » librement dans le cytoplasme des cellules. Dans le eucaryote domaine, les ribosomes se trouvent également libres dans le cytoplasme, mais de nombreux autres sont attachés à certains des organites de ces cellules eucaryotes, qui composent les mondes animal, végétal et fongique.
Vous pouvez voir que certaines sources appellent les ribosomes des organites, tandis que d'autres affirment que leur absence de membrane environnante et leur existence chez les procaryotes les disqualifient de ce statut. Cette discussion suppose que les ribosomes sont en fait distincts des organites.
La fonction des ribosomes est de fabriquer des protéines. Ils le font dans un processus connu sous le nom de Traduction, qui consiste à prendre des instructions codées dans l'acide ribonucléique messager (ARNm) et à les utiliser pour assembler des protéines à partir de acides aminés.
Présentation des cellules
Des cellules procaryotes sont les plus simples des cellules, et une seule cellule représente pratiquement toujours l'organisme entier est cette classe d'êtres vivants, qui couvre les domaines de classification taxonomique Archées et Bactéries. Comme indiqué, toutes les cellules ont des ribosomes. Les cellules procaryotes contiennent également trois autres éléments communs à toutes les cellules: l'ADN (acide désoxyribonucléique), une membrane cellulaire et un cytoplasme.
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Étant donné que les procaryotes ont des besoins métaboliques inférieurs à ceux des organismes plus complexes, ils ont une densité de ribosomes dans leur in, car ils n'ont pas besoin de participer à la traduction d'autant de protéines différentes que des protéines plus élaborées les cellules le font.
Des cellules eucaryotes, présent dans les plantes, les animaux et les champignons qui composent le domaine eucaryote, sont beaucoup plus complexes que leurs homologues procaryotes. En plus des quatre composants cellulaires essentiels énumérés ci-dessus, ces cellules ont un noyau et un certain nombre d'autres structures liées à la membrane appelées organites. L'un de ces organites, le réticulum endoplasmique, a une relation intime avec les ribosomes, comme vous le verrez.
Événements avant les ribosomes
Pour que la traduction se produise, il doit y avoir un brin d'ARNm à traduire. L'ARNm, à son tour, ne peut être présent que si la transcription a eu lieu.
Transcription est le processus par lequel la séquence de bases nucléotidiques de l'ADN d'un organisme code ses gènes, ou des longueurs d'ADN correspondant à un produit protéique spécifique, dans la molécule d'ARN apparentée. Les nucléotides dans l'ADN ont les abréviations A, C, G et T, tandis que l'ARN comprend les trois premiers d'entre eux mais remplace U par T.
Lorsque le double brin d'ADN se déroule en deux brins, la transcription peut se produire le long de l'un d'eux. Cela se fait de manière prévisible, car A dans l'ADN est transcrit en U dans l'ARNm, C en G, G en C et T en A. L'ARNm quitte alors l'ADN (et chez les eucaryotes, le noyau; chez les procaryotes, l'ADN se trouve dans le cytoplasme dans un seul petit chromosome en forme d'anneau) et se déplace à travers le cytoplasme jusqu'à rencontrer un ribosome, où la traduction commence.
Présentation des ribosomes
Le but des ribosomes est de servir de sites de traduction. Avant de pouvoir aider à coordonner cette tâche, ils doivent eux-mêmes être assemblés, car les ribosomes n'existent sous leur forme fonctionnelle que lorsqu'ils opèrent activement en tant que fabricants de protéines. Au repos, les ribosomes se décomposent en un paire de sous-unités, une grande et une petite.
Certaines cellules de mammifères ont jusqu'à 10 millions de ribosomes distincts. Chez les eucaryotes, certains d'entre eux se trouvent attachés au réticulum endoplasmique (RE), ce qui entraîne ce qu'on appelle réticulum endoplasmique rugueux (RER). De plus, des ribosomes peuvent être trouvés dans les mitochondries des eucaryotes et dans les chloroplastes des cellules végétales.
Certains ribosomes peuvent attacher des acides aminés, les unités répétitives des protéines, les uns aux autres à une vitesse de 200 par minute, ou plus de trois par seconde. Ils ont plusieurs sites de liaison en raison des multiples molécules qui participent à la traduction, y compris ARN de transfert (ARNt), l'ARNm, les acides aminés et la chaîne polypeptidique en croissance à laquelle les acides aminés sont attachés.
Structure des ribosomes
Les ribosomes sont généralement décrits comme des protéines. Cependant, environ les deux tiers de la masse des ribosomes sont constitués d'une sorte d'ARN appelé, à juste titre, ARN ribosomique (ARNr). Ils ne sont pas entourés d'une double membrane plasmique, comme le sont les organites et la cellule dans son ensemble. Cependant, ils ont une membrane qui leur est propre.
La taille des sous-unités ribosomiques ne se mesure pas strictement en masse mais en une quantité appelée unité Svedberg (S). Ceux-ci décrivent les propriétés de sédimentation des sous-unités. Les ribosomes ont une sous-unité 30S et une sous-unité 50S. Le plus grand des deux fonctionne principalement comme un catalyseur pendant la traduction, tandis que le plus petit fonctionne principalement comme un décodeur.
Il existe environ 80 protéines différentes dans les ribosomes des eucaryotes, dont 50 ou plus sont propres aux ribosomes. Comme indiqué, ces protéines représentent environ un tiers de la masse globale des ribosomes. Ils sont fabriqués dans le nucléole à l'intérieur du noyau puis exportés dans le cytoplasme.
En savoir plus sur la définition, la structure et la fonction des ribosomes.
Que sont les protéines et les acides aminés ?
Protéines sont de longues chaînes de acides aminés, dont il y a 20 variétés différentes. Les acides aminés sont liés entre eux pour former ces chaînes par des interactions connues sous le nom de liaisons peptidiques.
Tous les acides aminés contiennent trois régions: un groupe amino, un groupe acide carboxylique et une chaîne latérale, généralement désignée par la « chaîne R » dans le langage des biochimistes. Le groupe amino et le groupe acide carboxylique sont invariants; c'est donc la nature de la chaîne R qui détermine la structure et le comportement uniques de l'acide aminé.
Certains acides aminés sont hydrophile à cause de leurs chaînes latérales, ce qui signifie qu'ils « recherchent » de l'eau; d'autres sont hydrophobe et résister aux interactions avec les molécules polarisées. Cela tend à dicter la façon dont les acides aminés d'une protéine seront assemblés dans un espace tridimensionnel une fois que le la chaîne polypeptidique devient suffisamment longue pour que les interactions entre les acides aminés non voisins deviennent un publier.
Le rôle des ribosomes dans la traduction
L'ARNm entrant se lie aux ribosomes pour initier le processus de traduction. Chez les eucaryotes, un seul brin d'ARNm code pour une seule protéine, tandis que chez les procaryotes, un brin d'ARNm peut inclure plusieurs gènes et donc coder pour plusieurs produits protéiques. Pendant le phase de démarrage, la méthionine est toujours le premier acide aminé codé, généralement par la séquence de bases AUG. Chaque acide aminé, en fait, est codé par une séquence spécifique de trois bases sur l'ARNm (et parfois plus d'une séquence code pour le même acide aminé).
Ce processus est activé par un site "d'amarrage" sur la petite sous-unité ribosomique. Ici, un méthionyl-ARNt (la molécule d'ARN spécialisée transportant la méthionine) et l'ARNm se lient au ribosome, venant plus proches les uns des autres et permettant à l'ARNm de diriger les bonnes molécules d'ARNt (il y en a 20, une pour chaque acide aminé) vers arrivée. C'est le site "A". A un autre endroit se trouve le site "P", où la chaîne polypeptidique en croissance reste liée au ribosome.
La mécanique de la traduction
Au fur et à mesure que la traduction progresse au-delà de l'initiation avec la méthionine, chaque nouvel acide aminé entrant est convoqué au site "A" par le codon de l'ARNm, il est rapidement déplacé vers la chaîne polypeptidique au niveau du "P" placer (phase d'allongement). Cela permet au prochain codon à trois nucléotides de la séquence d'ARNm d'appeler le prochain complexe ARNt-acide aminé nécessaire, et ainsi de suite. Finalement, la protéine est complétée et libérée du ribosome (phase de terminaison).
La terminaison est initiée par des codons d'arrêt (UAA, UAG ou UGA) qui n'ont pas d'ARNt correspondant, mais signalent plutôt des facteurs de libération pour mettre fin à la synthèse des protéines. Le polypeptide est envoyé et les deux sous-unités ribosomiques se séparent.