Cours de Vétérinaire Année 2

Structure des acides nucléiques & relations structure/fonction

• Objectifs du cours:

  • Comprendre la structure des acides nucléiques.
  • Identifier les molécules simples qui composent les acides nucléiques.
  • Déterminer les fonctions des acides nucléiques dans l'expression génétique.

• Plan du cours:

  • Introduction
  • Historique des acides nucléiques
  • Composition des acides nucléiques
  • Structures des acides nucléiques
  • Propriétés physico-chimiques des acides nucléiques
  • Intérêt de l'étude de la structure des acides nucléiques
  • Aperçu sur la transcription : de l'ADN à l'ARN

• Introduction:

  • Les acides nucléiques sont des macromolécules cellulaires importantes (avec les glucides, les lipides et les protéines).
  • Ils contiennent les informations nécessaires au développement de la vie.
  • Ils dirigent la transmission du patrimoine génétique et la fabrication des protéines.
  • Il existe deux grands types d'acides nucléiques : ADN et ARN.

• Les acides nucléiques:

  • Initialement isolés des noyaux cellulaires.
  • Deux grands types: ADN et ARN
  • ADN: Principalement dans le noyau des cellules.
  • ARN: Principalement dans le cytoplasme cellulaire.

• Composition des nucléotides:

  • Les acides nucléiques sont constitués de polymères d'unités monomériques appelées nucléotides.
  • Chaque nucléotide est composé d'un groupement phosphate, un sucre (pentose : ribose ou désoxyribose) et une base azotée.

• Les sucres:

  • Le ribose fait partie de l’ARN.
  • Le désoxyribose fait partie de l’ADN.
  • Le désoxyribose est dérivé du ribose par une réduction au niveau du carbone 2'.
  • Ce changement confère à l’ADN une plus grande stabilité.

• Les bases azotées:

  • Deux groupes de bases azotées: pyrimidines et purines.
  • Pyrimidines (un seul cycle): cytosine, thymine, uracile.
  • Purines (deux cycles): adénine, guanine.

• Bases pyrimidiques/pyrimidines:

  • Dérivées de la pyrimidine, un seul noyau aromatique composé de 6 atomes (4 carbones et 2 azotes).
  • Présentes dans l'ADN et l'ARN : cytosine.
  • Présente uniquement dans l'ADN : thymine.
  • Présente uniquement dans l'ARN : uracile.

• Bases puriques/purines:

  • Composé de deux noyaux hétérocycliques avec 4 atomes d'azotes.
  • Deux principales purines: adénine et guanine.
  • Présentes dans l'ADN et l'ARN.

• Bases mineures:

  • Certaines bases sont des dérivés de bases puriques ou pyrimidiques avec des substituants méthylés.
  • Ces bases mineures sont des molécules importantes pour le fonctionnement biologique de la cellule.

• Les phosphates:

  • Reliés à l'hydroxyle du carbone 5' du sucre.
  • Mono-, di-, et tri-phosphates sont fréquents.
  • Le groupement phosphate confère une charge négative au nucléotide.

• Nucléotides:

  • Constitués d'un nucléoside et d'un ou plusieurs groupements phosphate.
  • Formés par la liaison d'un pentose et d'une base azotée par une liaison N-osidique.

• Nomenclature des nucléotides:

  • La position du phosphate est indiquée par un chiffre suivi d'un apostrophe (').
  • Exemples : adénosine 5'-phosphate, 2'-désoxyadénosine 5'-phosphate.

• Nomenclatures des nucléosides:

  • Se terminent par "-osine" pour les purines et "-idine" pour les pyrimidines.
  • Ceux qui contiennent le désoxyribose commencent par "désoxy".

• Nucléotides vitaminiques:

  • La partie fonctionnelle de certaines vitamines est un nucléotide portant une structure analogue aux nucléotides puriques et pyrimidiques.
  • Exemple: la riboflavine (vitamine B2) forme le FAD, une coenzyme d'oxydo-réduction.
  • La niacine (vitamine B3) est un constituant du NAD et du NADP, des coenzymes importants dans les réactions d'oxydoréduction.
  • Les nucléotides sont importants à la fois pour le stockage et la libération de l'énergie et pour d'autres régulations cellulaires.

• ADN:

  • Molécule formée de deux brins antiparallèles complémentaires.
  • Chaînes unies par des liaisons hydrogènes entre les bases.
  • Le mécanisme de réplication est semi-conservatif, produisant deux nouvelles molécules ADN identiques.

• ADN double hélice:

  • Appariement de purines avec pyrimidines, selon la règle de Chargaff (A=T, G=C). L'appariement d'une purine avec une pyrimidine est déterminé par les liaisons hydrogènes.
  • Les ADN peuvent se trouver sous plusieurs formes selon l’environnement.
  • Différents types d'ADN existent, selon leur localisation et fonction (ADN nucléaire, mitochondrial, chloroplastique).

• ARN:

  • Molécule monocaténaire.
  • Structure repliée pouvant comporter des structures secondaires (épingle à cheveux).
  • Différents types d’ARN (ARN messager, ARN de transfert, ARN ribosomique) ayant des rôles structuraux et fonctionnels variés.

• Hydrolyse des poly nucléotides:

  • Hydrolyse acide, produisant une coupure des liaisons ß-osidique entre les bases puriques et le désoxyribose (pour l'ADN)
  • Hydrolyse enzymatique par les exonucléases, coupant séquentiellement un par un nucléotide à une extrémité.

• Réplication de l’ADN:

  • Le mode de réplication est semiconservatif.
  • Formation de nouvelles molécules ADN identiques à partir d’un brin préexistant.
  • L’ADN polymérase est responsable des liaisons sucre-phosphate.
  • Besoin d'un brin pré-existant pour la réplication.