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Vidéo de la leçon : Types d’ARN Biologie

Dans cette vidéo, nous allons apprendre comment décrire les composants des molécules d’ARN, et faire la différence entre l’ARNt, l’ARNm et l’ARNr.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre comment décrire les composants des molécules d’ARN, et faire la différence entre trois types d’ARN: l’ARNt, l’ARNm et l’ARNr.

Dans l’apprentissage de la génétique et de la biologie moléculaire, l’ADN est souvent à l’honneur. Mais l’ADN n’agit pas seul. De la même façon qu’une star de cinéma ne peut pas briller sans équipe de tournage, l’ADN ne pourrait pas jouer son rôle sans l’ARN. Tournons donc nos projecteurs vers l’ARN pour lui apporter la reconnaissance qu’il mérite. Comme nous allons le voir, l’ARN et l’ADN ont des similitudes et différences. Entrons dans le détail de la composition et la structure de ces molécules. Ici, nous avons une molécule d’ARN à gauche et une molécule d’ADN à droite. L’ARN est normalement simple brin, tandis que l’ADN est double brin. Zoomons sur ces deux molécules pour voir les structures chimiques.

L’ARN et l’ADN sont tous des acides nucléiques composés de sous-unités répétées appelées nucléotides. Chaque nucléotide est composé de trois parties : un groupe phosphate comme représenté ici et ici, un sucre de type pentose comme ici et ici, et une base azotée. Vous avez peut-être remarqué que la seule différence entre ces nucléotides est la base azotée. Il existe différents types de ces bases dont nous parlerons dans un instant. Dans les deux molécules, le groupe phosphate joue un rôle dans l’établissement d’une liaison phosphodiester entre deux nucléotides consécutifs. Ces liaisons phosphodiester forment une structure pour l’ARN comme pour l’ADN que nous appelons le squelette sucre-phosphate. Vous pouvez les voir entourés en rose ici.

Notez que l’ARN a un seul squelette sucre-phosphate parce qu’il est simple brin, alors que l’ADN en a deux parce qu’il est double brin. Vous pouvez également voir le squelette sucre-phosphate indiqué en noir sur les schémas de l’ARN et de l’ADN, tandis que les lignes de différentes couleurs correspondent aux bases azotées. Maintenant que nous comprenons la structure générale de l’ARN et de l’ADN, voyons quelques-unes de leurs différences.

L’une des différences concerne leur sucre pentose. Commençons par le pentose de l’ARN. Les atomes de carbone du pentose sont numérotés, le un prime correspondant au carbone qui se lie à la base azotée, puis deux prime, trois prime, quatre prime et cinq prime pour le carbone lié au groupe phosphate. Regardons maintenant le pentose dans l’ADN. Les atomes de carbone y sont numérotés de un prime à cinq prime, tout comme dans l’ARN. Et si vous mettiez la vidéo sur pause pour essayer de trouver la différence entre les deux? La différence est le groupe attaché au deuxième atome de carbone du pentose.

Le groupe hydroxy de l’ARN est ce qui fait de ce sucre un ribose. C’est pourquoi il s’appelle acide ribonucléique, alors que dans l’ADN, il manque un oxygène et il n’y a qu’un hydrogène à la place. C’est pourquoi il s’appelle acide désoxyribonucléique. Le groupe hydroxy dans l’ARN le rend plus réactif chimiquement. C’est la raison pour laquelle l’ARN est moins stable, ou plus fragile, que l’ADN. C’est pour ça que l’ADN est le support de l’information génétique préféré dans les organismes, et l’ARN, à courte durée de vie, est préféré pour les messages transitoires dans la cellule.

Comparons maintenant les bases azotées de l’ARN et de l’ADN. Vous vous rappelez peut-être que dans l’ADN, il existe quatre bases azotées, comme représenté ici: l’adénine en vert, la thymine en rose, la guanine en bleu et la cytosine en orange. Parmi elles, l’adénine et la guanine sont des purines et ont une structure à deux cycles, tandis que la thymine et la cytosine sont des pyrimidines et ont un seul cycle. Vous vous rappelez peut-être également que les nucléotides peuvent établir des liaisons hydrogènes avec d’autres bases azotées. Selon les règles de l’appariement des bases complémentaires, l’adénine se lie à la thymine par deux liaisons hydrogène, et la guanine se lie la cytosine par trois liaisons hydrogène. C’est ce qui forme ces paires de bases comme indiqué ici.

Les deux brins d’ADN sont maintenus ensemble par ces liaisons hydrogène, qui sont individuellement faibles mais collectivement fortes. Cette molécule d’ADN double brin peut alors se torsader et prendre la forme en double hélice que vous connaissez. Regardons maintenant les bases azotées que nous trouvons dans l’ARN. Comme vous pouvez le voir, les bases azotées de l’ARN sont très similaires à celles de l’ADN avec une seule différence fondamentale. Dans l’ARN, nous voyons l’uracile à la place de la thymine. L’uracile appartient également à la famille des pyrimidines, et elle s’apparie à l’adénine de la même manière que la thymine, en utilisant deux liaisons hydrogène. Nous pouvons le voir ici. Bien que les bases azotées de l’ARN puissent s’apparier tout comme dans l’ADN, l’ARN ne forme généralement pas une molécule double brin comme l’ADN. Cependant, la capacité de l’ARN à former des paires de bases complémentaires avec l’ADN est extrêmement importante pour la formation de tout type d’ARN au cours de la transcription. Avant d’entrer dans le vif du sujet, examinons d’abord comment l’ARN peut transmettre au reste de la cellule l’information génétique contenue dans l’ADN.

C’est un processus universel dans tous les organismes. Il est résumé par ce que l’on appelle le dogme central de la biologie moléculaire. Nous avons donc ici un morceau d’ADN, et dans cet ADN se trouve un gène. Un gène est une section d’ADN qui code pour une unité fonctionnelle comme une protéine, ou encore un type d’ARN fonctionnel comme l’ARNr ou l’ARNt, dont nous parlerons plus tard. Ce gène est transcrit au cours d’un processus appelé transcription. La transcription est le processus de conversion de l’ADN en ARN. Tout type d’ARN peut être produit par la transcription. Mais dans cet exemple, nous allons discuter d’un type spécial d’ARN appelé ARN messager ou ARNm. Les gènes qui codent pour des protéines produisent de l’ARNm après transcription. Et cette séquence d’ARNm peut être convertie en une séquence d’acides aminés par un processus appelé traduction. Cette séquence d’acides aminés peut ensuite se replier pour former une protéine avec une fonction spécifique.

Nous allons maintenant examiner le processus de transcription plus en détail, en utilisant l’ARNm comme exemple. Ensuite, nous verrons comment cet ARNm peut être traduit. Pour la traduction, nous étudierons deux autres types d’ARN. Il s’agit des ARNr et ARNt. Nous allons d’abord voir comment fonctionne la transcription pour produire de l’ARNm à titre d’exemple. Mais rappelez-vous, la transcription produit tout type d’ARN, y compris l’ARNr et l’ARNt, dont nous parlerons juste après. Premièrement, une enzyme appelée ARN polymérase se lie à l’ADN. Ensuite, la double hélice est relaxée, ou déroulée, par rupture des liaisons hydrogène entre les bases azotées. Cela expose les différents nucléotides qui servent alors de matrice pour la synthèse d’ARNm. Nous pouvons voir ici la molécule d’ARNm en cours de synthèse par l’ARN polymérase.

Différents nucléotides d’ARN sont appariés aux nucléotides d’ADN complémentaires puis incorporés dans la molécule d’ARNm en formation par l’ARN polymérase. L’ARN polymérase avance au fur et à mesure que cette molécule d’ARNm s’allonge. Vous pouvez voir l’ARNm émergeant de l’ARN polymérase ici. La transcription se poursuit jusqu’à ce que l’ARN polymérase atteigne la fin du gène. Maintenant que nous avons notre molécule d’ARNm, les nucléotides qu’elle contient doivent être traduits en une séquence d’acides aminés pour former une protéine. Ce processus s’appelle la traduction, et il implique deux autres types d’ARN que nous allons aborder, appelés ARNr et ARNt. La traduction est effectuée par un organite appelé ribosome. Le ribosome est constitué de deux structures distinctes appelées grande et petite sous-unités. Ces deux sous-unités se combinent pour former le ribosome. Le ribosome est composé d’une combinaison de protéines et d’ARN ribosomique, ou ARNr.

L’ARN ribosomique ne code pas pour des protéines comme le fait l’ARNm. Au lieu de ça, il sert composant structurel et fonctionnel du ribosome. Le ribosome s’associe avec l’ARNm et commence la traduction. Maintenant que le ribosome est lié à l’ARNm, des acides aminés spécifiques doivent être apportés pour correspondre aux nucléotides de l’ARNm. Cette apport est possible grâce à un autre type d’ARN appelé ARN de transfert, ou ARNt. Contrairement à l’ARNm, et tout comme l’ARNr, l’ARNt n’est pas converti en protéine. Au lieu de ça, les nucléotides d’ARN se replient sur eux-mêmes pour former des liaisons hydrogènes, représentées par ces points noirs. Cela donne à l’ARNt sa forme caractéristique en feuille de trèfle.

À une extrémité de la molécule d’ARNt se trouve un acide aminé. L’acide aminé attaché à l’ARNt n’est pas un choix aléatoire. En fait, il existe une séquence de trois nucléotides à l’autre extrémité de la molécule d’ARNt qui détermine quel acide aminé est attaché. Cette séquence est appelée le site anticodon. Les trois nucléotides du site anticodon peuvent s’apparier avec trois nucléotides complémentaires de l’ARNm, ce qui s’appelle un codon. Chaque codon de l’ARNm code pour un acide aminé spécifique. Ainsi, lorsque les molécules d’ARNt se lient à l’ARNm, elles apportent avec elles l’acide aminé correspondant, qui peut ensuite se lier à un autre acide aminé comme nous pouvons le voir ici. Le ribosome se déplace le long de la séquence d’ARNm pour faire venir l’ARNt suivant qui apporte l’acide aminé suivant, tandis que l’ARNt précédent est libéré.

Ce processus se poursuit, codon après codon, jusqu’à atteindre un codon spécial appelé codon de terminaison ou codon stop. Cela provoque la séparation du ribosome et la libération de la chaîne d’acides aminés, aussi dite polypeptide. Il est important de souligner qu’en réalité, les polypeptides peuvent être beaucoup plus longs que ce qui est indiqué ici. Si nous regardons un schéma des différentes parties d’une molécule d’ARNm, nous pouvons voir le codon stop indiqué ici. Le ribosome se lie en fait au début de la molécule, mais il ne commence pas la traduction avant d’atteindre un codon d’initiation, ou codon de démarrage. La région entre les deux est une séquence codante, et c’est ce qui est réellement traduit en séquence d’acides aminés.

La queue poly-A est une autre structure composée d’environ 200 nucléotides d’adénine. Elle aide à stabiliser l’ARNm pour empêcher sa dégradation afin qu’il puisse être traduit. Maintenant que nous comprenons mieux les différents types d’ARN, essayons une question d’entraînement.

Les ribosomes sont formés d’ARN ribosomique et de polypeptides. Quel est le rôle des ribosomes dans une cellule? (A) Contrôler ce qui entre et sort de la cellule, (B) fournir le site de la respiration aérobie, (C) transporter les enzymes dans la cellule, (D) la signalisation intracellulaire, ou (E) fournir le site de la synthèse des protéines.

Dans chaque cellule vivante, l’ADN contient l’information génétique qui donne les instructions dont la cellule a besoin pour fonctionner correctement. Ces instructions se présentent sous la forme de gènes qui sont des sections d’ADN qui peuvent être converties en unités fonctionnelles, telles que des protéines. Lorsqu’un gène doit être converti en protéine, la séquence d’ADN doit d’abord être convertie en une molécule d’ARN messager (ou ARNm) par transcription. Ensuite, la séquence d’ARNm est convertie en une séquence d’acides aminés ou en un polypeptide par un processus appelé traduction. Ce polypeptide peut ensuite se replier en une protéine avec une fonction spécifique.

La traduction est effectuée par un organite appelé ribosome, qui est composé d’un type spécial d’ARN appelé ARN ribosomique et de polypeptides, comme indiqué dans la question. Ce ribosome peut se fixer à l’ARNm et convertir sa séquence en une séquence d’acides aminés. Cela forme un polypeptide, qui peut ensuite se replier pour former une protéine. Par conséquent, le rôle du ribosome dans la cellule est de fournir le site de la synthèse des protéines.

Prenons maintenant un instant pour passer en revue les points clés que nous avons abordés dans cette vidéo. L’ARN, comme l’ADN, est composé de sous-unités répétitives appelées nucléotides. L’ARN contient les bases azotées adénine, uracile, guanine et cytosine. Contrairement à l’ADN, l’ARN est normalement simple brin au lieu de double brin, contient un sucre ribose au lieu d’un désoxyribose et contient de l’uracile au lieu de la thymine. Afin de former des protéines, l’information génétique passe de l’ADN à l’ARNm par transcription, et l’ARNm est ensuite traduit en protéine. La transcription peut produire tout type d’ARN, y compris l’ARNr et l’ARNt. Les ribosomes, les organites qui effectuent la traduction, sont constitués d’ARNr et de polypeptides. Au cours de la traduction, l’ARNt apporte au ribosome des acides aminés correspondant à la séquence de l’ARNm.

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