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L'importance du code génétique réside dans sa capacité inhérente à donner naissance à des protéines, unités de base de structure et de fonction dans chaque cellule vivante. Tous les organismes contiennent de l'ARN ou de l'ADN comme code génétique. Les premiers organismes utilisaient l'ARN, ou acide ribonucléique, comme code pour fabriquer des protéines. Au fur et à mesure que les formes de vie augmentaient en complexité, l'ADN, ou acide désoxyribonucléique, a remplacé l'ARN comme message énigmatique selon lequel les cellules se traduisent en processus vitaux, mais l'ARN a conservé des fonctions spéciales liées à l'ADN et à la fabrication de protéines. L'ARN peut remplir les fonctions des protéines et de l'ADN dans certains organismes, avec moins d'efficacité.
Composition et structure
L'ADN est une structure plus grande et plus étendue que l'ARN. L'ADN contient deux chaînes qui se complètent et se connectent par des liaisons chimiques. L'ARN est constitué d'un seul brin. L'ADN est similaire à un escalier en colimaçon, tandis que l'ARN n'est que la moitié de l'escalier. L'ARN utilise le ribose comme sucre composant, tandis que l'ADN utilise le désoxyribose, qui est exactement le même que le ribose, moins un atome d'oxygène.
Les deux acides nucléiques ont des nucléotides, des structures composées d'une alternance de molécules de sucre et de phosphates liés à une autre molécule - une base azotée. Les sucres et les phosphates alternant les uns avec les autres forment les «marches de l'échelle». Les bases azotées (purines et pyrimidines) sont suspendues au composant sucre. L'ADN et l'ARN contiennent les purines adénine et guanine. L'ADN utilise les pyrimidines, la cytosine et la thymine, tandis que l'ARN utilise la cytosine et l'uracile.
Les fonctions
L'ADN a une fonction unique et centrale dans les cellules: stocker le code d'information génétique. Trois types différents d'ARN existent dans les cellules et chaque type a une structure et une fonction spécifiques. L'ARN messager (ARNm) est créé lorsque la cellule a besoin de produire des protéines. Au cours du processus, appelé transcription, un signal déclenche les brins d'ADN et l'ARNm se forme le long du seul brin d'ADN, nucléotide par nucléotide. Le seul brin d'ARNm se déplace vers un ribosome. L'ARN ribosomal ou ARNr fait partie des ribosomes, des structures où les protéines sont synthétisées. L'ARN de transfert, ou ARNt, transporte les acides aminés - les unités de base qui fabriquent les protéines - en ribosomes, pour se fixer au brin d'ARNm. Chaque ARNt contient un seul acide aminé spécifique. La protéine est construite le long de la chaîne de l'ARNm, un acide aminé à la fois. Une fois que l'ARNt libère l'acide aminé, il en prend un autre et retourne au site de synthèse des protéines.
Distribution
L'ADN se trouve soit dans des zones spécifiques des cellules, soit reste à l'intérieur du noyau, où il est protégé par l'enveloppe nucléaire. L'ARN, qui se produit en plus grand nombre que l'ADN, se propage dans toutes les cellules. L'ARNm n'existe pas jusqu'à ce qu'un signal du noyau appelle la synthèse des protéines, et la chaîne d'ARNm commence à se former devant votre modèle d'ADN dans le noyau. À l'intérieur des ribosomes, l'ARNr maintient la protéine en place. Pendant ce temps, les molécules d'ARNt flottent dans le cytoplasme - la substance gélatineuse qui forme l'intérieur d'une cellule. Alors qu'un brin d'ARNm est maintenu en place par le ribosome, l'ARNt se déplace autour du cytoplasme à la recherche d'acides aminés flottants spécifiques à certaines unités d'ARNt.
Stabilité
L'ARN semble avoir été le précurseur de l'ADN, mais avec le temps, l'ADN s'est avéré mieux adapté à la tâche de stockage du matériel génétique. L'ADN est structurellement plus stable que l'ARN, en partie à cause de la composition de son fragment sucre. Le désoxyribose, qui n'a pas d'atome d'oxygène, ne réagit pas aussi facilement que le ribose. Parfois, les molécules de sucre perdent leurs liaisons avec les bases azotées: ces erreurs se produisent plus souvent dans l'ARN que dans l'ADN. Le double brin d'ADN stabilise également la molécule, empêchant les produits chimiques de la détruire facilement.
Comme l'ADN est composé de deux brins, il peut être réparé en utilisant le brin affecté pour assembler un nouveau brin opposé. Pendant le processus de réplication, les erreurs se produisent plus fréquemment dans la duplication de l'ARN que dans l'ADN. Enfin, l'énergie nécessaire pour briser l'ARN est inférieure à celle de l'ADN, ce qui signifie que l'ARN peut être plus facilement brisé.
Implications pour les virus
Un virus, considéré comme non vivant, peut utiliser à la fois l'ADN et l'ARN comme code génétique, et le type d'acide nucléique modifie considérablement la puissance du virus. En général, les virus à ARN ont tendance à provoquer des maladies plus dangereuses. L'ARN étant moins stable que l'ADN, il se transforme à un taux 300 fois supérieur à celui des virus à ADN. Les mutations fréquentes amènent les virus à ARN à mieux s'adapter au système immunitaire de l'hôte. Les virus pénètrent souvent dans leurs hôtes par le corps par une sorte de transport intermédiaire, appelé vecteur. Les virus à ADN ont plus de limitations vectorielles que les virus à ARN, ce qui signifie qu'un plus grand nombre d'organismes peuvent transporter et transmettre des virus à ARN. De plus, les virus à ADN ont tendance à adhérer à un hôte, tandis que les virus à ARN peuvent infecter un large éventail d'hôtes.