Les Acides Nucleiques

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Dernière mise à jour : 2016-02-01

Sommaire

Dans ce cours :

1. Les Nucléotides

1.1. Constitution des cellules

1.1.1 Les bases

1.1.1.1. Bases pyrimidiques

Cycle azoté "pyrimidine" sur lequel différents groupements sont fixés.

1.1.1.2. Bases puriques

Cycle azoté "purique" sur lequel différents groupements sont fixés.

Les acides nucléiques contiennent d'autres bases en petite quantité comme :

1.1.2 Les oses

1.1.2.1. D-ribose :

La numérotation des C de l'ose porte des "primes".

1.1.2.2. 2'-désoxy-D-ribose

Dérive du ribose par réduction de sa fonction alcool secondaire en 2', présent dans l'ADN.

1.1.2.3. Acide phosphorique

1.2. Association des éléments constitutifs.

1.2.1 liaison base-ose : nucléoside

1.2.2 liaison base-ose-H3PO4 : le nucléotide

Il s'agit d'une liaison ester : on observe une élimination d'une molécule d'eau entre :

1.3. Nomenclature

1.3.1 Nucléosides

Pour les purines : suffixe en "osine". Exemple : adénosine
Pour les pyrimidiques : suffixe en "idine". Exemple : thymidine

1.3.2 Nucléotides

Pour les purines : suffixe en "ylique". Exemple : acide adénylique ou Adénosine MonoPhosphate (AMP)
Pour les pyrimidines : suffixe en "idylique". Exemple : acide thymidylique ou Thymidine MonoPhosphate (TMP)

Pour indiquer que l'ose est le désoxyribose, "d-" est placé avant le nom de la molécule.

1.4. Différents nucléotides dans les milieux extracellulaires

Ils sont sous formes de mono, di ou triphosphate.
Dans les dérivés di ou triphosphate les liaisons des deuxième et troisième phosphate (β et γ) sont caractérisées par leur énergie d'hydrolyse très élevée.

Ceci leur confère un rôle primordial dans le métabolisme cellulaire : le transfert d'énergie entre molécules.

Les nucléosides existent dans les cellules :

1.5. Liaison des nucléotides dans les acides nucléiques

1.5.1 Liaison ester :

Elle est crée par élimination d'une molécule d'eau entre :

Or l'H3PO4 en 5' est déjà engagé par une de ses fonctions acides dans une liaison ester avec le ribose : il s'agit donc en fin de compte d'une liaison phosphodiester.

1.5.2. Acide Phosphorique

La troisième fonction acide de l'acide phosphorique reste libre : elle confère un caractère acide aux "acides" nucléiques.

1.5.3. Un acide nucléique possède 2 extrémités

Par convention la lecture et l'écriture des acides nucléiques se fait dans le sens 5' vers 3'.

1.6. Conclusion

Dans la chaîne nucléotidique, seuls les riboses et phosphates jouent un rôle dans l'enchaînement des nucléotides entre eux, les bases ont un autre rôle : elles sont les supports de l'information génétique.

2. Les acides nucléiques

2.1. ADN des cellules eucaryotes

2.1.1 ADN nucléaire

2.1.1.1. Les bases
2.1.1.2. L'ose : le désoxyribose
2.1.1.3. La structure
  1. bicaténaire : 2 brins
  2. brins antiparallèles : 5' → 3' et 3' → 5
  3. brins complémentaires :
    • La structure est assurée par des liaisons hydrogènes entre les bases :
      • hybridation A-T : 2
      • hybridation C-G : 3
    • liaisons hydrogène entre :
      • une fonction amine NH2 et un groupement C=O (carbonyle),
      • un azote d'un cycle et l'hydrogène porté par un azote de l'autre cycle.
    • complémentarité des bases : absolue [A]=[T]
    • Pour tous les ADN de toutes les espèces. [C]=[G]
    • 2 bases sont complémentaires dans un même plan
    • Chaque paire de base a le même encombrement stérique
    • Au final on a une structure régulière, un encombrement constant.
  4. Structure hélicoïdale : les 2 brins de l'ADN :
    • s'enroulent autour d'un axe central imaginaire
    • forment une "échelle" :
      • barreaux : formés par la paire de bases complémentaires (hydrophobe dans la région interne de l'édifice moléculaire)
      • montants : formés par l'enchaînement des désoxyribose-phosphate (hydrophiles, acides, orientés vers l'extérieur de l'édifice moléculaire) : "squelette ribose-phosphate"
    • On a une structure en double hélice : James Watson et Francis Crick 1953 (prix nobel 1962)
  5. Structure dynamique, flexible : La position des bases par rapport au désoxyribose peut être soit du même côté de la molécule (position "SYN"), soit éloignée (position "ANTI"). Ces variations spatiales peuvent générer différentes conformations de l'ADN : le B-ADN, plus exceptionnellement le Z-ADN...
  • Le B-ADN :
    • pas de l'hélice à droite,
    • ≈ 10 paires de bases par tour de spire,
    • pas de l'hélice = 3,4 nm,
    • diamètre = 2,4 nm,
    • bases puriques et pyrimidiques : conformation "ANTI", les bases sont éloignées des désoxyriboses,
    • La spirale est régulière :
      • plan des oses perpendiculaire à celui des bases,
      • plan des bases perpendiculaire à l'axe de l'hélice.
  • Le Z-ADN :
    • pas de l'hélice à gauche,
    • moins torsadé que le B-ADN,
    • ≈ 12 paires de bases par spire,
    • pas de l'hélice supérieur = 4,6 nm,
    • diamètre inférieur = 1,8 nm,
    • présent dans les zones d'ADN où il existe une alternance de CGCG dans lesquelles G est en position "SYN" et C est en position "ANTI" et méthylée.
    • L'ADN a un aspect de zigzag.

Quelles sont les fonctions de ce Z-ADN ?

  • Il est moins stable que le B-ADN,
  • les gènes méthylés ne sont pas exprimés.
  • Que ce soit dans le B-ADN ou dans le Z-ADN, la torsion de l'ADN définit 2 sillons : un grand et un petit.
2.1.1.4. Dénaturation "in vitro"

C'est la séparation des 2 brins d'ADN par rupture des liaisons hydrogènes :

2.1.1.5. Organisation de l'ADN nucléaire : chromatine

C'est l'association de l'ADN et de protéines.

Chez l'Homme, l'ADN est principalement localisé dans le noyau, comme dans toutes les cellules eucaryotes. L'ADN est constitué d'environ 3 milliards de paires de bases, il mesure environ 1m de longueur entièrement déroulé et le diamètre du noyau est à peu prés de 10-6 mètres.

L'ADN doit subir une compaction très importante pour former les nucléosomes. La double hélice s'enroule autour d'un noyau de 8 protéines : les histones; sur une longueur d'environ 200 paires de bases en formant environ 2 tours.

Les histones sont des protéines globulaires, à extrémité (externe) riche en acides aminés basiques chargés positivement.

La liaison ADN-histone se fait par :

Chaque nucléosome est relié au suivant par un fragment d' "ADN linker" sur lequel se fixe une protéine histone H1 : on obtient ainsi l'empilement des nucléosomes.

2.1.1.6. Différents niveaux de compaction
2.1.1.6.1. Fibre de chromatine

Les nucléosomes s'enchaînent les uns derrière les autres pour former cette fibre de chromatine en forme de "collier de perles" de 10 nm, visible en microscopie électronique.

Les nucléosomes sont compactés et forment des boucles, solénoïdes, etc... aboutissant à la formation d'une fibre de chromatine de 30 nm.

2.1.1.6.2. Le chromosome

Il résulte du niveau de compaction le plus élevé. Chez l'Homme, l'ADN est réparti sur 46 chromosomes.

Comment?

Quand?

2.1.1.7. Les différents ADN nucléaires

Le Génome est l'ensemble de l'information génétique.

2.1.1.7.1. ADN génique : 25%

ADN codant pour la plupart des protéines :

ADN codant pour les histones :

2.1.1.7.2. ADN répétitif groupé = 10% du génome

Les séquences sont :

2.1.1.7.3. ADN répétitif dispersé = 50% du génome
Dans les cellules eucaryotes, seule une partie de l'ADN contient l'information nécessaire à la synthèse des protéines.

2.1.1 ADN mitochondrial

2.2. ADN des êtres vivants

Différences eucaryotes / procaryotes :

Similitudes eucaryotes / procaryotes :

2.3. ARN des cellules eucaryotes

2.3.1 ARN : caractéristiques

2.3.2 Différents ARN, rôle : synthèse protéique

2.3.2.1. ARN ribosomique ARNr
2.3.2.2. ARNm = 2%
2.3.2.2.1. Rôle
2.3.2.2.2. Structure
2.3.2.3. ARNr = 80%
2.3.2.3.1. Rôle
2.3.2.3.2. Structure

Les ribosomes sont :

2.3.2.4. ARNt = 15%
2.3.2.4.1. Rôle

Transfert des acides aminés libres du cytoplasme vers le ribosome.

2.3.2.4.2. Sructure
2.3.2.5. ARNi (interférent)

Il est formé à partir de :

L'ARN est fragile "in vitro" : l'ARN, contrairement à l'ADN, est très facilement dégradé par des enzymes ribonucléases présentes sur la peau humaine. La manipulation des ARN au laboratoire nécessite donc de travailler avec du matériel stérile et des gants.


Commentaires

 

Dommage de ne pas avoir eut connaissance de ce site avant d'avoir acheté tous les polys... car il est bien plus complet et compréhensible!

ccclllaaaiiirrreee  (le 2010-01-27 20:38:02)PermalienProfil auteur
 

C'est génial ^^
Merci pour ta bonté

Anonyme  (le 2010-03-13 21:52:43)PermalienProfil auteur
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