1.1: la Structure de L’ADN

ADN et ARN

Les deux principaux types d’acides nucléiques sont l’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’acide ribonucléique (ARN). L’ADN est le matériel génétique présent dans tous les organismes vivants, allant des bactéries unicellulaires aux mammifères multicellulaires. L’ADN se trouve dans le noyau des eucaryotes et dans les organites, les chloroplastes et les mitochondries. Chez les procaryotes, l’ADN n’est pas enfermé dans une enveloppe membraneuse.

tout le contenu génétique d’une cellule est connu sous le nom de génome, et l’étude des génomes est la génomique., Dans les cellules eucaryotes, mais pas chez les procaryotes, l’ADN forme un complexe avec les protéines histones pour former la chromatine, la substance des chromosomes eucaryotes. Un chromosome peut contenir des dizaines de milliers de gènes. De nombreux gènes contiennent les informations nécessaires à la fabrication de produits protéiques; d’autres gènes codent pour les produits ARN. L’ADN contrôle toutes les activités cellulaires en activant ou en désactivant les gènes. »

l’autre type d’acide nucléique, L’ARN, est principalement impliqué dans la synthèse des protéines. Les molécules D’ADN ne quittent jamais le noyau mais utilisent plutôt un intermédiaire pour communiquer avec le reste de la cellule., Cet intermédiaire est L’ARN messager (ARNm). D’autres types d’ARN—comme l’ARNr, l’ARNt et le microARN—sont impliqués dans la synthèse des protéines et leur régulation.

L’ADN et L’ARN sont constitués de monomères appelés nucléotides. Les nucléotides se combinent pour former un polynucléotide, un ADN ou un ARN. Chaque nucléotide est composé de trois composants: une base azotée, un sucre pentose (à cinq carbones) et un groupe phosphate (Figure \(\PageIndex{1}\)). Chaque base azotée dans un nucléotide est attachée à une molécule de sucre, qui est attachée à un ou plusieurs groupes phosphate.,

Les bases azotées, composants importants des nucléotides, sont des molécules organiques et sont ainsi nommées parce qu’elles contiennent du carbone et de l’azote. Ce sont des bases car elles contiennent un groupe amino qui a le potentiel de lier un hydrogène supplémentaire, et donc, diminue la concentration d’ions hydrogène dans son environnement, ce qui le rend plus basique. Chaque nucléotide dans L’ADN contient l’une des quatre bases azotées possibles: adénine (A), guanine (G) cytosine (C) et thymine (T).

L’adénine et la guanine sont classées comme purines., La structure primaire d’une purine est constituée de deux cycles carbone-azote. La Cytosine, la thymine et l’uracile sont classées parmi les pyrimidines qui ont un seul cycle carbone-azote comme structure primaire (Figure \(\PageIndex{1}\)). Chacun de ces cycles de base carbone-azote a des groupes fonctionnels différents qui lui sont attachés. En biologie moléculaire, les bases azotées sont simplement connues par leurs symboles A, T, G, C et U. L’ADN contient A, T, G et C alors que L’ARN contient A, U, G et C.

le sucre pentose dans L’ADN est le désoxyribose, et dans L’ARN, le sucre est le ribose (Figure \(\PageIndex{1}\))., La différence entre les sucres, c’est la présence du groupe hydroxyle sur le deuxième carbone du ribose et de l’hydrogène sur le deuxième carbone du désoxyribose (donc désoxyribose est « manquant », un groupe-OH). Les atomes de carbone de la molécule de sucre sont numérotés comme suit 1′, 2′, 3′, 4′, et 5′ (1′ est lu comme « un premier »). Le résidu phosphate est attaché au groupe hydroxyle du carbone 5′ d’un sucre et au groupe hydroxyle du carbone 3′ du sucre du nucléotide suivant, ce qui forme une liaison phosphodiester 5′-3′., La liaison phosphodiester n’est pas formée par simple réaction de déshydratation comme les autres liaisons reliant les monomères dans les macromolécules: sa formation implique l’élimination de deux groupes phosphates. Un polynucléotide peut avoir des milliers de ces liaisons phosphodiester.

structure en double hélice de L’ADN

En utilisant des modèles métalliques proportionnels des nucléotides individuels, Watson et Crick ont déduit une structure de l’ADN qui était conforme aux règles de Chargaff et aux données de cristallographie aux rayons x obtenues (avec une certaine controverse) d’une autre chercheuse nommée Rosalind Franklin. Dans la célèbre double hélice de Watson et Crick, chacun des deux brins contient des bases D’ADN reliées par des liaisons covalentes à une colonne vertébrale sucre-phosphate., Parce qu’un côté de chaque molécule de sucre est toujours connecté au côté opposé de la molécule de sucre suivante, chaque brin d’ADN a une polarité: ceux-ci sont appelés l’extrémité 5’ (5-prime) et l’extrémité 3’ (3-prime), conformément à la nomenclature des carbones dans les sucres. Les deux brins de la double hélice d’exécuter en anti-parallèle (ci-contre) les directions, avec l’extrémité 5’ d’un brin adjacente à l’extrémité 3’ de l’autre brin. La double hélice a une torsion droitière (plutôt que la torsion gauchère qui est souvent représentée de manière incorrecte Dans les médias populaires)., Les bases D’ADN s’étendent de l’épine dorsale vers le centre de l’hélice, avec une paire de bases de chaque brin formant des liaisons hydrogène qui aident à maintenir les deux brins ensemble. Dans la plupart des conditions, les deux brins sont légèrement décalés, ce qui crée une rainure majeure sur une face de la double hélice, et une rainure mineure sur l’autre. En raison de la structure des bases, A ne peut former que des liaisons hydrogène avec T, et G ne peut former que des liaisons hydrogène avec C (rappelez-vous les règles de Chargaff)., Chaque brin est donc dit complémentaire de l’autre, et donc chaque brin contient également suffisamment d’informations pour servir de modèle pour la synthèse de l’autre. Cette redondance complémentaire est importante dans la réplication et la réparation de l’ADN.

Seulement certains types d’appariement de bases sont autorisés. Par exemple, une certaine purine ne peut s’associer qu’à une certaine pyrimidine. Cela signifie que A peut être associé à T et que G peut être associé à C, comme le montre la Figure \(\PageIndex{2}\). C’est ce qu’on appelle la règle complémentaire de base. En d’autres termes, les brins D’ADN sont complémentaires les uns des autres., Si la séquence d’un brin est AATTGGCC, le brin complémentaire aurait la séquence TTAACCGG. Au cours de la réplication de L’ADN, chaque brin est copié, ce qui donne une double hélice d’ADN fille contenant un brin d’ADN parental et un brin nouvellement synthétisé.

penser à l’avenir exercice \(\PageIndex{1}\)

une mutation se produit et la cytosine est remplacée par l’adénine. Quel impact pensez-vous que cela aura sur la structure de l’ADN?,

réponse

L’adénine est plus grande que la cytosine et ne pourra pas s’apparier correctement avec la guanine sur le brin opposé. Ce sera la cause de l’ADN pour le renflement. Les enzymes de réparation de L’ADN peuvent reconnaître le renflement et remplacer le nucléotide incorrect.