Acides Nucléiques - Introduction et Structure

Introduction, Définition

• Les acides nucléiques sont des substances présentes dans le noyau et le cytoplasme des cellules.
• Ce sont des acides faibles.
• Il existe deux types d'acides nucléiques : l'ADN et l'ARN.
• Ce sont de longues molécules formées par la répétition d’une sous-unité appelée nucléotide.

Structure de l'ADN et de l'ARN

• L'ADN est le support de l'information génétique.
• L'ADN est localisé principalement dans le noyau, mais il existe aussi dans le cytoplasme (ADN mitochondrial).
• L'ARN est localisé essentiellement dans le cytoplasme, mais il existe aussi dans le noyau.
• L'ADN et l'ARN sont formés par la répétition de sous-unités appelées nucléotides.
• Chaque nucléotide est constitué de trois parties :
  • Une base azotée
  • Un sucre ou ose à cinq carbones (ribose ou désoxyribose)
  • Un groupement phosphate

Bases azotées

• Il existe quatre types de bases azotées :
  • Purines: Adénine (A) et Guanine (G)
  • Pyrimidines: Cytosine (C), Thymine (T) (ADN) et Uracile (U) (ARN)

Les oses

• Le sucre présent dans l'ADN est le désoxyribose.
• Le sucre présent dans l'ARN est le ribose.

L'acide phosphorique

• L'acide phosphorique est un acide faible qui joue un rôle structurale dans les acides nucléiques.

Les nucléosides

• Un nucléoside est formé par l'association d'une base azotée avec un ose.

Les nucléotides

• Un nucléotide est formé par l'association d'un nucléoside avec un groupement phosphate.
• Les groupements phosphates et les molécules d'oses des acides nucléiques sont identiques et jouent un rôle structurale.
• Les bases azotées sont responsables de l'information génétique.

Structure d'un polynucléotide

• Un polynucléotide est un polymère de nucléotides.
• Les nucléotides sont liés entre eux par des ponts phosphodiester.
• L'hydroxyle en 3' du premier nucléotide est uni à l'hydroxyle en 5' du nucléotide adjacent.

Structure de l'ADN

• Structure primaire: Enchaînement linéaire des nucléotides.
• Structure secondaire: Double hélice formée par deux chaînes de polynucléotides antiparallèles et complémentaires.
  • Les deux chaînes s'enroulent autour d'un axe central imaginaire en formant une double hélice de 2 nm de diamètre.
  • Le pas de l'hélice fait 3.4 nm et contient 10 paires de nucléotides.
  • La distance séparant 2 nucléotides est de 0.34 nm.
• Complémentarité:
  • A (Adénine) s'associe toujours à T (Thymine) par deux liaisons hydrogène
  • G (Guanine) s'associe toujours à C (Cytosine) par trois liaisons hydrogène.
• Dénaturation:
  • La double hélice d'ADN peut être dénaturée par la chaleur ou en milieu alcalin, ce qui provoque la rupture des liaisons hydrogène entre les bases et la séparation des deux brins.
  • La dénaturation peut être réversible.
• Règle de Chargaff:
  • A = T et G = C
  • A + G = C + T
  • A + T / G + C = constante pour un même ADN
• Conformations:
  • L'ADN peut adopter différentes conformations (A, B, Z) en fonction de l'environnement.
  • La conformation B est la plus fréquente in vivo.
• Propriétés physicochimiques
  • Poids moléculaire très élevé
  • Structure fibreuse
  • Insoluble dans les solvants organiques, précipite en présence d'éthanol
  • Densité variable, permet la séparation par ultracentrifugation
  • Charge négative due aux groupements phosphates, permet la séparation par électrophorèse
  • Soluble dans l'eau, solutions très visqueuses
  • Absorbe les rayons UV (lmax=260 nm), utilisé pour la détection, quantification et évaluation de la pureté.
  • Dénaturation thermique réversible

Structure de l'ARN

• Structure primaire: Enchaînement linéaire de ribonucléotides.
• Structure secondaire: Formed by a single chain that can fold back on itself to form hairpin loops.
• Ose: Ribose
• Bases: A (Adénine), U (Uracile), G (Guanine), C (Cytosine)
• Types d'ARN:
  • ARN codants:
    • ARNm : Contient l'information génétique pour la synthèse des protéines.
  • ARN non codants:
    • ARNr : Forme les ribosomes, qui sont la machine de synthèse des protéines.
    • ARNt : Transporte les acides aminés vers les ribosomes pour la synthèse des protéines.