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Vidéo de la leçon : Traduction génétique Biologie

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire le processus de la traduction cellulaire, et à démontrer les rôles de l’ARNm, de l’ARNt et des ribosomes.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre davantage sur le processus de traduction pour produire un polypeptide à partir d’un transcrit d’ARNm. Nous allons étudier les principaux acteurs de la traduction, notamment le ribosome et l’ARN de transfert, et voir comment ceux-ci agissent avec un transcrit d’ARNm pour former un polypeptide.

Avant de parler de traduction, examinons d’abord comment un gène peut être converti en protéine. Voici une cellule eucaryote avec son noyau et à l’intérieur son ADN. Supposons que ce gène, représenté en bleu, doive être exprimé sous forme de protéine. Cela a lieu en plusieurs étapes. La première étape s’appelle la transcription. Un gène situé dans l’ADN double brin y est transcrit ou copié pour former une molécule simple brin d’ARN messager, dit ARNm.

Chez les eucaryotes, ce processus a lieu dans le noyau, tandis que chez les procaryotes, qui n’ont pas de noyau, il a lieu dans le cytoplasme. Cet ARNm peut ensuite être converti en protéine par un processus appelé traduction. Lors de la traduction, la séquence de nucléotides de l’ARNm est convertie en séquence d’acides aminés. C’est ce qu’on appelle un polypeptide, qui peut ensuite se replier en protéine.

Voyons maintenant comment une séquence de nucléotides d’ARNm peut être traduite en une séquence d’acides aminés grâce au code génétique. Voici une séquence d’ARNm avec laquelle nous pouvons travailler. Rappelez-vous que l’ARNm contient de l’uracile à la place de la thymine de l’ADN, et que l’ARNm s’écrit dans le sens cinq prime vers trois prime. Au cours de la traduction, des groupes de trois nucléotides, appelés codons, sont traduits en acides aminés spécifiques d’après le code génétique. Nous pouvons utiliser une roue de codons, comme illustré ici, pour voir comment chaque codon est traduit en un acide aminé. Voyons comment faire en utilisant le codon ACA qui se trouve à gauche.

Nous commencerons par le centre, qui indique l’extrémité cinq prime du codon, et nous nous dirigerons vers l’extrémité trois prime. Donc, avec le codon ACA, nous commençons par A, puis C, puis A. Cela correspond à un acide aminé du nom de thréonine. Essayons avec le codon suivant, UCA. Nous commençons donc par U, puis C, puis A. Cela correspond à un autre acide aminé, la sérine. Pour ce dernier codon, GGA, pourquoi ne pas mettre la vidéo sur pause et voir si vous pouvez le trouver vous-même? GGA correspond à la glycine. Maintenant, pourquoi ne pas dézoomer un peu pour voir à quoi ressemble cette transcription à plus grande échelle? Voici la molécule d’ARNm en bleu. Après la production de l’ARNm lors de la transcription, tout le transcrit n'est pas traduit en protéine, seulement une partie.

Il y a un signal de début et un signal d’arrêt de la traduction. Lors de la traduction, ces deux signaux marquent le début et la fin du polypeptide. Comme nous pouvons le voir dans la roue de codons à droite, le signal de départ est donné par le codon qui code pour la méthionine. Donc, en pratique, chaque protéine commence par l’acide aminé méthionine. Cependant, plusieurs codons stop peuvent être utilisés. Ceux-ci ne codent pas pour des acides aminés. Ils attirent des protéines spécifiques qui indiquent au ribosome d'arrêter la traduction.

Maintenant que nous avons expliqué comment le code génétique peut être utilisé pour traduire les nucléotides de l’ARNm en acides aminés dans un polypeptide, il est temps de parler de la façon dont ce processus se déroule au niveau moléculaire. Ce processus comporte plusieurs éléments clés. L'un est ce que nous avons déjà abordé, la molécule d'ARNm elle-même, pour fournir le message qui doit être traduit. Le ribosome est un minuscule organite composé de protéines spécifiques qui analysent l'ARNm et associent les acides aminés correspondants aux codons, et d'un type particulier d'ARN, appelé ARN de transfert ou ARNt, qui transporte les acides aminés nécessaires au niveau du ribosome. Ces composants agissent ensemble pour traduire une série de nucléotides en acides aminés.

Examinons de plus près ces composants, à commencer par l'ARNt. L'ARNt est une molécule adaptatrice spécialisée, ce qui signifie qu'elle transporte un acide aminé correspondant à un codon spécifique de l'ARNm. Pour chaque codon, il y a un ARNt correspondant. Toutes les molécules d'ARNt sont constituées d'un seul brin d'ARN qui se replie sur lui-même et lui donne une structure en feuille de trèfle. Vous pouvez voir les extrémités cinq prime et trois prime ici. Ce qu’on ne voit pas ici, ce sont chaque nucléotide individuel de la structure de l’ARN, alors regardons de plus près. Ici, vous pouvez voir que les nucléotides de l’ARNt peuvent former des liaisons hydrogène entre eux, représentées par des lignes noires. C’est ce qui donne à la molécule d’ARNt sa forme unique.

Il y a deux régions importantes dans une molécule d’ARNt. À une extrémité se trouve le site de fixation des acides aminés. Si nous regardons de plus près, nous pouvons voir un acide aminé, l’asparagine, attaché à l’extrémité trois prime de la molécule d’ARNt. À l’autre extrémité de l’ARNt, il y a une région appelée anticodon. L’anticodon est la séquence de nucléotides de l’ARNt, UUA dans cet exemple, qui est complémentaire et peut former des liaisons hydrogène avec le codon d’ARNm, c’est-à-dire AAU ici. Si nous remontons notre roue de codons, nous pouvons voir que le codon AAU correspond à l’acide aminé asparagine. Et c’est l’acide aminé qui est attaché à l’extrémité trois prime de la molécule d’ARNt.

Maintenant que nous comprenons mieux l'ARNt, intéressons-nous au site de la traduction, le ribosome. Le ribosome est composé de deux sous-unités. En haut se trouve une grande sous-unité et en bas, une petite sous-unité. Ces sous-unités sont composées de protéines et d’un type spécial d’ARN appelé ARN ribosomique. Ces sous-unités sont associées à l’ARNm pendant la traduction. L’ARNt, portant un acide aminé, est également capable d’entrer dans le complexe et de s’associer à son codon correspondant sur l’ARNm, pendant que le ribosome construit le polypeptide. Maintenant, commençons par le commencement et voyons comment se déroule tout le processus de traduction.

La traduction commence par la liaison de la petite sous-unité du ribosome à une séquence spéciale de l'ARNm, appelée site de liaison au ribosome. La petite sous-unité du ribosome se déplace ensuite le long de l’ARNm en le scannant pour localiser un codon d’initiation. Ce codon a pour séquence nucléotidique AUG, et cela correspond à l’acide aminé méthionine. Ensuite, l'ARNt qui porte la méthionine et contient l'anticodon complémentaire de AUG, UAC, se lie au codon d’initiation. Puis la grande sous-unité se lie à l’ARNm et à la petite sous-unité pour former le ribosome. La grande sous-unité possède trois compartiments ou sites appelés E, P et A. Le site A est dit site aminoacyl, c’est là que le ribosome accepte un nouvel ARNt pour le codon suivant. Le site P contient la chaîne polypeptidique en formation, et le site E (pour «Exit») est l'endroit depuis lequel l'ARNt précédent sort.

Lorsqu’une grande sous-unité rejoint pour la première fois le complexe ARNm-petite sous-unité, l’ARNt de la méthionine se trouve dans le site P. Le prochain ARNt avec anticodon correspondant entre alors dans le ribosome au site A. Ce codon CUG correspond à l’acide aminé leucine, que nous pouvons voir ici. Maintenant, le ribosome peut lier ces deux acides aminés pour former une liaison peptidique. Il en est capable parce que la grande sous-unité du ribosome possède une activité enzymatique de type peptidyl transférase. Vous pouvez voir ici les deux acides aminés réunis.

Ensuite, le ribosome descend le long de l'ARNm dans le sens cinq prime vers trois prime jusqu'au codon suivant. Les molécules d'ARNt à l'intérieur ne bougent pas, et elles sont déplacées vers le site adjacent. Ainsi, l’ARNt portant le polypeptide est maintenant dans le site P, et l’ARNt qui vient de perdre son acide aminé est maintenant dans le site E. Cet ARNt sort alors du ribosome, tandis que l’ARNt suivant, avec l’anticodon correspondant, peut entrer dans le ribosome au site A. Ce processus se répète jusqu'à ce qu'un codon-stop soit atteint et que des protéines spéciales appelées facteurs de libération amènent le ribosome à libérer le polypeptide et l'ARNm. Le polypeptide résultant peut ensuite se replier pour donner une protéine avec une forme spécifique adaptée à sa fonction.

Dans l’ensemble, la traduction est un processus assez rapide, avec un rythme d’environ 10 acides aminés par seconde. Donc, pour l’insuline, une protéine d’environ 50 acides aminés, le ribosome met environ cinq secondes pour la synthétiser à partir d’ARNm. Certains composés peuvent inhiber la traduction, comme la ricine, qui se trouve dans les graines de ricin.

La ricine est capable de cliver un composant spécifique de la grande sous-unité ribosomale. Cela l’empêche de s’associer à des facteurs spécifiques appelés facteurs d’élongation. L’un de ces facteurs est impliqué dans l’apport de nouveaux ARNt au site A du ribosome. En inhibant la synthèse des protéines, cela entraîne une toxicité qui peut être mortelle. Étant donné que de petites doses suffisent, la ricine a été utilisée au cours de l'histoire dans diverses tentatives d'assassinat. Elle a également du potentiel pour traiter les cancers, car elle pourrait tuer les cellules tumorales.

Maintenant que nous en savons plus sur le processus de traduction, essayons de répondre à une question d’entraînement.

Quel est le rôle de l’ARNt dans le processus de traduction ? (A) servir de site de la traduction dans la cellule eucaryote. (B) apporter des acides aminés à la molécule d’ARNm en cours de traduction pour former une chaîne polypeptidique. (C) catalyser la formation de liaisons peptidiques entre les acides aminés d’une chaîne polypeptidique. Ou (D) fournir la séquence de nucléotides qui détermine la séquence d’acides aminés.

Cette question nous interroge sur le rôle de l’ARNt lors de la traduction. Pour répondre à cette question, commençons par effacer les choix de réponses afin d'avoir plus d'espace pour travailler. Pour qu’un gène de notre ADN soit exprimé et que sa protéine soit produite, il faut d’abord qu’il soit transcrit ou copié en ARNm. Ce processus s’appelle la transcription. Cet ARNm peut ensuite être traduit pour former une protéine. Ce processus est appelé traduction et implique plusieurs acteurs clés, à savoir l’ARNm, un organite spécial appelé le ribosome et l’ARNt. Voyons cela un peu plus en détail.

L’ARNm est une copie d’un gène qui est exprimé. Il contient une séquence nucléotidique qui contient les informations nécessaires à la fabrication d’une protéine. Des groupes constitués de trois nucléotides, appelés codons, peuvent être décodés ou traduits en leur acide aminé correspondant. Ainsi, le codon CGG correspond à l’arginine. Ces nucléotides, lorsqu’ils sont organisés en codons, peuvent coder pour n’importe quel acide aminé d’une protéine. Ces acides aminés sont maintenus ensemble par des liaisons peptidiques. Le polypeptide résultant peut ensuite se replier en protéine.

L’ARNm peut être traduit au sein d’un complexe spécifique appelé le ribosome. Cette machine moléculaire est capable d’associer en fonction de la séquence nucléotidique de l’ARNm les acides aminés correspondants. Le ribosome peut ensuite créer des liaisons peptidiques entre ces acides aminés et former le polypeptide. Enfin, l’ARNt, ou ARN de transfert, est une molécule adaptatrice spécialisée qui apporte les acides aminés au ribosome. Dans le ribosome, les acides aminés sont appariés à leur séquence de nucléotides correspondante.

Par conséquent, le but de l’ARNt dans le processus de traduction est de transporter des acides aminés vers la molécule d’ARNm en cours de traduction pour former une chaîne polypeptidique.

Maintenant, revoyons les points essentiels que nous avons abordés dans cette vidéo. L’information génétique passe de l’ADN à l’ARNm puis à la protéine. La traduction est le processus de conversion de la séquence nucléotidique de l’ARNm en acides aminés dans la protéine. Il y a plusieurs acteurs clés de la traduction, notamment l’ARNm lui-même, l’ARNt et un minuscule organite appelé ribosome. L’ARNt est la molécule responsable du transport des acides aminés vers le ribosome. Le ribosome est l’endroit où la traduction a lieu; il est composé de deux sous-unités, une grande et une petite. Chacune a son propre rôle lors de la traduction.

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