Concepts de biologie – 1ère édition canadienne

dans les années 1950, Francis Crick et James Watson ont travaillé ensemble à L’Université de Cambridge, en Angleterre, pour déterminer la structure de l’ADN. D’autres scientifiques, tels que Linus Pauling et Maurice Wilkins, exploraient également activement ce domaine., Pauling avait découvert la structure secondaire des protéines en utilisant la cristallographie aux rayons X. La cristallographie aux rayons X est une méthode pour étudier la structure moléculaire en observant les motifs formés par les rayons X projetés à travers un cristal de la substance. Les modèles donnent des informations importantes sur la structure de la molécule d’intérêt. Dans le laboratoire de Wilkins, la chercheuse Rosalind Franklin utilisait la cristallographie aux rayons X pour comprendre la structure de l’ADN. Watson et Crick ont pu reconstituer le puzzle de la molécule d’ADN en utilisant les données de Franklin (Figure 9.2)., Watson et Crick avaient également des informations clés disponibles auprès d’autres chercheurs, telles que les règles de Chargaff. Chargaff avait montré que des quatre types de monomères (nucléotides) présents dans une molécule D’ADN, deux types étaient toujours présents en quantités égales et les deux autres types étaient également toujours présents en quantités égales. Cela signifiait qu’ils étaient toujours jumelés d’une manière ou d’une autre. En 1962, James Watson, Francis Crick et Maurice Wilkins ont reçu le prix Nobel de médecine pour leurs travaux sur la détermination de la structure de l’ADN.,

considérons maintenant la structure des deux types d’acides nucléiques, l’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’acide ribonucléique (ARN). Les éléments constitutifs de L’ADN sont les nucléotides, qui sont constitués de trois parties: un désoxyribose (sucre à 5 carbones), un groupe phosphate et une base azotée (Figure 9.3). Il existe quatre types de bases azotées dans L’ADN., Adenine (A) and guanine (G) are double-ringed purines, and cytosine (C) and thymine (T) are smaller, single-ringed pyrimidines. The nucleotide is named according to the nitrogenous base it contains.

le groupe phosphate d’un nucléotide se lie de manière covalente avec la molécule de sucre du nucléotide suivant, et ainsi de suite, formant un long polymère de monomères nucléotidiques. Les groupes sucre–phosphate s’alignent dans une” colonne vertébrale  » pour chaque brin d’ADN, et les bases nucléotidiques sortent de cette colonne vertébrale. Les atomes de carbone du sucre à cinq carbones sont numérotés dans le sens des aiguilles d’une montre à partir de l’oxygène comme 1′, 2′, 3′, 4′, et 5′ (1′ est lu comme « un premier »)., Le groupe phosphate est attaché au carbone 5′ d’un nucléotide et au carbone 3′ du nucléotide suivant. Dans son état naturel, chaque molécule D’ADN est en fait composée de deux brins simples maintenus ensemble le long de leur longueur avec des liaisons hydrogène entre les bases.

Watson et Crick ont proposé que l’ADN soit composé de deux brins qui sont tordus l’un autour de l’autre pour former une hélice droitière, appelée double hélice. L’appariement de Base a lieu entre une purine et une pyrimidine: à savoir, une paire avec T et une paire G avec C., En d’autres termes, l’adénine et la thymine sont des paires de bases complémentaires, et la cytosine et la guanine sont également des paires de bases complémentaires. C’est la base de la règle de Chargaff; en raison de leur complémentarité, il y a autant d’adénine que de thymine dans une molécule D’ADN et autant de guanine que de cytosine. L’adénine et la thymine sont reliés par deux liaisons hydrogène, et la cytosine et la guanine sont reliés par trois liaisons hydrogène., Les deux brins sont de nature anti-parallèle; c’est-à-dire qu’un brin aura le carbone 3′ du sucre en position « ascendante », tandis que l’autre brin aura le carbone 5′ en position ascendante. Le diamètre de la double hélice de L’ADN est uniforme tout au long parce qu’une purine (deux cycles) est toujours paire avec une pyrimidine (un cycle) et leurs longueurs combinées sont toujours égales. (Figure 9.4).

Il y a un deuxième acide nucléique dans toutes les cellules appelé acide ribonucléique, ou ARN. Comme L’ADN, L’ARN est un polymère de nucléotides. Chacun des nucléotides de l’ARN est constitué d’une base azotée, d’un sucre à cinq carbones, et d’un groupe phosphate. Dans le cas de L’ARN, le sucre à cinq carbones est le ribose, pas le désoxyribose., Le ribose a un groupe hydroxyle au carbone 2′, contrairement au désoxyribose, qui n’a qu’un atome d’hydrogène (Figure 9.5).

Les nucléotides d’ARN contiennent les bases azotées adénine, cytosine et guanine., Cependant, ils ne contiennent pas de thymine, qui est remplacée par l’uracile, symbolisé par un « U.” L’ARN existe sous la forme d’une molécule simple brin plutôt que d’une hélice double brin. Biologistes moléculaires ont nommé plusieurs types d’ARN sur la base de leur fonction. Ceux—ci comprennent l’ARN messager (ARNm), l’ARN de transfert (ARNt) et l’ARN ribosomique (ARNr) – des molécules impliquées dans la production de protéines à partir du code de l’ADN.,

Comment l’ADN Est Organisé dans la Cellule

l’ADN est une molécule; il doit être répliqué lorsqu’une cellule est prête à se diviser, et il doit être « lu” pour produire les molécules telles que les protéines, pour exercer les fonctions de la cellule. Pour cette raison, l’ADN est protégé et emballé de manière très spécifique. De plus, les molécules d’ADN peuvent être très longues. Étirées de bout en bout, les molécules d’ADN d’une seule cellule humaine atteindraient une longueur d’environ 2 mètres., Ainsi, l’ADN d’une cellule doit être emballé de manière très ordonnée pour s’adapter et fonctionner dans une structure (la cellule) qui n’est pas visible à l’œil nu. Les chromosomes des procaryotes sont beaucoup plus simples que ceux des eucaryotes dans bon nombre de leurs caractéristiques (Figure 9.6). La plupart des procaryotes contiennent un seul chromosome circulaire qui se trouve dans une zone du cytoplasme appelée nucléoïde.

La taille du génome de l’un des procaryotes les plus étudiés, Escherichia coli, est de 4,6 millions de paires de bases, ce qui s’étendrait sur une distance d’environ 1,6 mm s’il était étiré. Alors, comment cela s’intègre-t-il dans une petite cellule bactérienne? L’ADN est tordu au-delà de la double hélice dans ce qu’on appelle la surfusion., Certaines protéines sont connues pour être impliquées dans la surfusion; d’autres protéines et enzymes aident à maintenir la structure surfilée.

les eucaryotes, dont les chromosomes sont constitués chacun d’une molécule D’ADN linéaire, utilisent un type différent de stratégie d’emballage pour adapter leur ADN à l’intérieur du noyau. Au niveau le plus élémentaire, L’ADN est enroulé autour de protéines appelées histones pour former des structures appelées nucléosomes. L’ADN est étroitement enroulé autour du noyau d’histone. Ce nucléosome est lié au suivant par un court brin D’ADN exempt d’histones., Ceci est également connu comme la structure « perles sur une chaîne »; les nucléosomes sont les  » perles « et les courtes longueurs d’ADN entre eux sont la » chaîne.” Les nucléosomes, avec leur ADN enroulé autour d’eux, s’empilent de manière compacte les uns sur les autres pour former une fibre de 30 nm de large. Cette fibre est en outre enroulée dans une structure plus épaisse et plus compacte. Au stade de la métaphase de la mitose, lorsque les chromosomes sont alignés dans le centre de la cellule, les chromosomes sont à leur plus compact. Ils ont une largeur d’environ 700 nm et sont associés à des protéines d’échafaudage.,

Dans l’interphase, la phase du cycle cellulaire entre les mitoses au cours de laquelle les chromosomes sont décondensés, les chromosomes eucaryotes ont deux régions distinctes qui peuvent être distinguées par coloration. Il y a une région bien emballée qui tache sombre, et une région moins dense. Les régions à coloration sombre contiennent généralement des gènes qui ne sont pas actifs et se trouvent dans les régions du centromère et des télomères. Les régions légèrement colorées contiennent généralement des gènes qui sont actifs, avec de l’ADN emballé autour des nucléosomes mais pas plus compacté.,

Section Summary

The model of the double-helix structure of DNA was proposed by Watson and Crick., La molécule d’ADN est un polymère de nucléotides. Chaque nucléotide est composé d’une base azotée, d’un sucre à cinq carbones (désoxyribose) et d’un groupe phosphate. Il y a quatre bases azotées dans l’ADN, deux purines (adénine et guanine) et deux pyrimidines (cytosine et thymine). Une molécule d’ADN est composée de deux brins. Chaque brin est composé de nucléotides liés entre eux de manière covalente entre le groupe phosphate de l’un et le sucre désoxyribose du suivant. De cette colonne vertébrale étendent les bases. Les bases d’un brin se lient aux bases du deuxième brin avec des liaisons hydrogène., L’adénine se lie toujours à la thymine et la cytosine se lie toujours à la guanine. La liaison provoque la spirale des deux brins l’un autour de l’autre dans une forme appelée double hélice. L’acide ribonucléique (ARN) est un deuxième acide nucléique présent dans les cellules. L’ARN est un polymère monocaténaire de nucléotides. Il diffère également de L’ADN en ce qu’il contient le sucre ribose, plutôt que le désoxyribose, et le nucléotide uracile plutôt que la thymine. Diverses molécules D’ARN fonctionnent dans le processus de formation de protéines à partir du code génétique de l’ADN.

les procaryotes contiennent un chromosome circulaire simple et double brin., Les eucaryotes contiennent des molécules d’ADN linéaires à double brin conditionnées en chromosomes. L’hélice D’ADN est enroulée autour des protéines pour former des nucléosomes. Les bobines de protéines sont encore enroulées, et pendant la mitose et la méiose, les chromosomes deviennent encore plus fortement enroulés pour faciliter leur mouvement. Les Chromosomes ont deux régions distinctes qui peuvent être distinguées par la coloration, reflétant différents degrés d’emballage et déterminé par si l’ADN dans une région est exprimée (euchromatine) ou non (hétérochromatine).,