Cours : Ribosome et synthèse des protéines PDF

Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Ribosome et synthèse des protéines. 1. Les protéines Les protéines sont des macromolécules composées d’un enchaînement d’acides aminés(= polymère d’acides aminés= polypeptides). Les pr...

Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Ribosome et synthèse des protéines. 1. Les protéines Les protéines sont des macromolécules composées d’un enchaînement d’acides aminés(= polymère d’acides aminés= polypeptides). Les protéines ont des rôles très divers : certaines font partie d'une structure de soutien (membrane qui entoure les cellules) tandis que d'autres (hormones, anticorps, enzymes, etc.) interviennent dans divers mécanismes physiologiques 2. L’acide ribonucléique (ARN) L'information génétique portée par l'ADN est transcrite en ARN, puis traduite en une protéine dans le cytoplasme.Ce transfert met en jeu trois variétés d'ARN : L'ARN messager, ou ARN-m, elle est synthétisé à partir de l'ADN et est la réplique du message héréditaire porté par l'ADN. Elle se sépare de ce dernier pour pénétrer dans le cytoplasme. L'ARN de transfert, ou ARN-t, a pour rôle le transfert des acides aminés vers les ribosomes fixés sur les ARN-m, pour former les chaines protéiques. L'ARN ribosomique, ou ARN-r, est le principal constituant des ribosomes, il assure la formation de liaisons peptidiques entre les acides aminés transférés par les ARN-t, il permet l'assemblage des chaînes de protéines. 3. Le Ribosome Le ribosome est un complexe Ribonucléoprotéique composé d'ARN et de protéines ribosomiques, associé à une membrane (au niveau du réticulum endoplasmique granuleux) ou libre dans le cytoplasme. Commun à toutes les cellules (procaryotes et eucaryotes), le ribosome (et surtout sa composition) varie en fonction des organismes, même s'il est toujours composé de deux sous- unités distinctes, une plus petite qui « lit » l'ARN messager et une plus grosse qui se charge de la formation de la protéine correspondante. Les procaryotes possèdent un ribosome composé de trois ARN ribosomiques et 55 protéines. 1 Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Ribosome et synthèse des protéines. Le ribosome des eucaryotes composé de quatre ARN et plus de 80 protéines. 4. Fonction du ribosome  Synthèse protéique  Lecture du code génétique sur les ARNm  Synthèse de la chaine protéique à partir d’acides aminés chargés sur les ARNt. Les ribosomes liés au REG sont responsables de la synthèse des protéines secrétées à l’extérieur de la cellule, des lysosomes et les protéines de la membrane plasmique. Les protéines du noyau, de la mitochondrie, des peroxysomes sont synthétisées dans le cytosol par les ribosomes libres. 5. La synthèse des protéines La synthèse des protéines se fait soit directement dans le cytoplasme de la cellule soit dans le réticulum endoplasmique granuleux (REG). La production d’une protéine nécessite 2 étapes : la transcription puis la traduction. A. La transcription : de l’ADN à l’ARN La nécessité d’un intermédiaire d’ARNm:  L’ADN est localisé dans le noyau alors que les protéines sont produites dans le cytoplasme ou REG.  L’ADN ne peut sortir du noyau étant donné qu’il est plus gros que les pores nucléaires. 2 Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Ribosome et synthèse des protéines.  L’ARNm est formé d’un seul brin (donc plus petit que l’ADN) ce qui lui permet de sortir du noyau par les pores nucléaires.  L’ARNm est constitué de nucléotides, complémentaires du brin transcrit de l’ADN, ce qui lui permet de copier l’information génétique.  Néanmoins, les Thymines sont remplacées par des Uraciles La transcription correspond à la copie de l’ADN en ARNm. Celle-ci a lieu dans le noyau des cellules eucaryotes et donne naissance à un ARNm complémentaire du brin transcrit de l’ADN. La transcription est réalisée par une enzyme : l’ARN polymérase. Elle utilise le brin non codant (transcrit) de l’ADN pour former l’ARNm. La transcription est rapide et plusieurs molécules d'ARN sont synthétisées simultanément, constituant autant de copies identiques d'un même gène. On parle de transcrit primaire, qui doit encore subir un certain nombre de modifications post- transcriptionnelles constituant la maturation de l'ARN messager, avant de devenir fonctionnel. Les principales modifications post-transcriptionnelles de l'ARN pré-messager sont l'ajout d'une coiffe à l'extrémité 5' et d'une queue à l'extrémité 3', puis l'épissage, consistant en l'élimination des introns (segments du gène qui ne codent pas un polypeptide) séparant les exons (qui, eux, sont codants). L’ARN maturé est alors appelé ARNm mature et est envoyé dans le cytoplasme. 3 Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Ribosome et synthèse des protéines. B. Traduction de l'ARN messager en protéine Une fois que le brin d'ARN messager a atteint le cytoplasme, où a lieu la traduction, il se lie à un ribosome. De nombreux ribosomes sont actifs sur le même fragment d’ARNm. Ceci permet la production de nombreuses protéines à partir d’un seul ARNm. A un instant donné, les protéines produites par les ribosomes ont des tailles graduelles le long de l’ARNm. On peut en déduire qu’il y a un sens de lecture de l’ARNm (depuis les protéines en cours de production les plus courtes vers les plus longues).  Les étapes de la traduction La traduction se déroule en 3 étapes :  L’initiation qui débute toujours par un codon AUG et qui permet au ribosome de s’associer à l’ARNm.  L’élongation qui permet le déplacement du ribosome le long de l’ARNm et la production d’une protéine par fixation des acides aminés les uns aux autres.  La terminaison qui nécessite la lecture d’un codon STOP (ou non sens) : UAA, UGA ou UAG. Le ribosome se détache de la protéine et du brin d'ARN messager, et la protéine est libérée dans la cellule. Remarque : Chaque acide aminé d'une protéine est codé par un ou plusieurs codons. 4 Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Ribosome et synthèse des protéines. Les ribosomes assemblent les acides aminés pour former les protéines en fonction de la séquences nucléotidique de l'ARN messager, chaque codon de cette séquence correspondant à un acide aminé de la protéine en cours de synthèse. 5 Université BELHADJ BOUCHAIB Ain Temouchent. Département de Biologie Module de Biologie cellulaire L1. Cours : Ribosome et synthèse des protéines. 6