Synthèse des protéines - Définition et Explications

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Introduction

Procédé général

La synthèse des protéines est l'acte par lequel une cellule assemble une chaîne protéique en combinant des acides aminés isolés présents dans son cytoplasme (Le cytoplasme désigne le contenu d'une cellule vivante. Plus exactement, il s'agit de la...), guidé par l'information contenue dans l'ADN. Elle se déroule en deux étapes au moins : la transcription de l'ADN en ARN messager et la traduction de l'ARN messager en une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...).

Chez les eucaryotes, il existe une étape intermédiaire, la maturation de l'ARN prémessager, qui se passe dans le noyau. L'ARN prémessager subit l'ajout d'une coiffe de 7-méthylguanosine triphosphate à l'extrémité 5' et d'une queue poly(A) (50 à 250 nucléotides d'adénine) à l'extrémité 3'. Par la suite, l'ARN prémessager subit une excision (Une excision est, dans son sens le plus général, l'ablation d'un morceau de tissu...) de ses introns (les parties du gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...) qui ne codent pas un polypeptide) et l'épissage de ses exons (les brins codant). L'ARN prémessager est maintenant à maturité et prend le nom d'ARN messager. La transcription se déroule dans le noyau, la traduction, dans le réticulum endoplasmique. Une dernière étape de glycosylation (liaison covalente d'oses aux protéines) a lieu dans l'appareil de Golgi. Chez les procaryotes, les deux étapes ont lieu dans le cytoplasme et peuvent être simultanées, la traduction débutant alors que la transcription n'est pas encore achevée. Cette simultanéité (La notion de simultanéité est intuitive dans un univers, celui de Newton, où le temps est absolu...) donne lieu à un important type de régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) de la traduction.

Première approche : mécanisme global

Mise en évidence du mécanisme global de synthèse (pulse-chase)

Il est légitime de se demander comment les biologistes ont découvert la succession d'étapes qui mène à l'achèvement des protéines. La technique principale est celle du ou pulse-chasse, qui se déroule en quatre étapes principales.

On prélève à intervalles réguliers des cellules de ce nouveau milieu ; on dispose alors de deux techniques d'exploitation de cette expérience. La première est l'autoradiographie ; la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) passe par une ultracentrifugation et donne une meilleure précision dans les résultats. On prépare une coupe de la cellule, par fixation puis découpage au microtome. Sur la plaquette obtenue, on dépose un film photographique contenant des grains d'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du...), et on laisse le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) reposer quelques semaines à l'obscurité. Les électrons issus de la désintégration des noyaux radioactifs assimilés par la cellule réduisent les ions Ag+ en grains noirs d'argent, donnant ainsi une « photographie » de la localisation de la radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur...) cellulaire. On peut ainsi retracer, par observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) de lames minces à temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) de « chasse » différents, le trajet cellulaire des protéines lors de leur synthèse. Cependant les électrons de la lame mince peuvent marquer la plaque photographique assez loin de leur zone d'émission (précision de l'ordre du demi-micromètre). Ainsi, on ne peut pas savoir par exemple, si la radioactivité dans un organite est à l'intérieur ou éventuellement juste à l'extérieur de ses parois. On centrifuge à haute vitesse (On distingue :) chaque prélèvement de cellules du second milieu. On obtient ainsi, après plusieurs centrifugations successives à des accélérations croissantes, différentes fractions de cellule, classées suivant leur masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...). On connaît la correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le...) entre les divers organites (réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, noyau) et les fractions après centrifugations. Ainsi, si on mesure la radioactivité de chaque fraction, on peut savoir dans quel organite les acides aminés marqués se trouvaient au moment du prélèvement. On en déduit des courbes de répartition de radioactivité en fonction du temps pour chaque compartiment cellulaire, ce qui permet de retrouver le trajet des acides aminés nouvellement assemblés en protéines.

Complémentarité des bases azotées

Il est important de savoir, avant de procéder, qu'il existe une complémentarité entre les bases azotées de l'ADN et de l'ARN. C'est cette complémentarité, due à des liaisons hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), qui permet la réplication, la transcription et la traduction des acides nucléiques.

Il existe 5 bases azotées :

  • Adénine (L'adénine est un composé essentiel au vivant. On retrouve cette molécule partout...) (A)
  • Guanine (G)
  • Thymine (T) qu'on ne trouve que dans l'ADN
  • Cytosine (C)
  • Uracile (U) qu'on ne trouve que dans l'ARN

A et G sont des purines (2 cycles)
T, C et U sont des pyrimidines (1 cycle)

A et T sont complémentaires
G et C sont complémentaires

A et U sont complémentaires

La transcription et la traduction utilisent cette complémentarité lors de la création d'ARN et de l'approche de l'ARNt.

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