Lernzettel: Structure des acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Nucléotides et nucléosides
2. Bases et différences ADN ARN
3. Liaisons et polarité des brins
4. Travaux fondateurs de la double hélice
5. Organisation de la double hélice
6. Compaction et conformations de l’ADN
7. Structures et repliement de l’ARN

📖 1. Nucléotides et nucléosides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Constitué d’un pentose, d’une base azotée et d’un à trois groupements phosphates.
• Nucléoside : Formé par l’association d’un pentose et d’une base azotée via une liaison N-glycosidique.

📝 Points essentiels

• La liaison entre un nucléoside et un ou plusieurs groupements phosphates est une liaison 5′-phosphoester.

💡 Astuce mémo

Nucléoside = 2 éléments ; nucléotide = tous les éléments

📖 2. Bases et différences ADN ARN

📝 Points essentiels

📌 Le pentose de l’ADN est le 2′-désoxyribose, dépourvu d’oxygène en position 2′, tandis que le pentose de l’ARN est le ribose, qui possède un groupement OH en position 2′.

📌 L’uracile est normalement présent dans l’ARN et la thymine dans l’ADN, mais certains ARN, notamment les ARN de transfert, peuvent contenir de la thymine.

• Les cinq bases azotées majeures sont:
  • l’adénine
  • la guanine
  • la thymine
  • la cytosine
  • l’uracile

💡 Astuce mémo

AG = purines ; CUT = pyrimidines

📖 3. Liaisons et polarité des brins

🔑 Notions clés & Définitions

• Polarité des acides nucléiques : Orientation entre une extrémité 5′-phosphate libre et une extrémité 3′-OH libre.

📝 Points essentiels

📌 Le message porté par la séquence des bases d’un brin d’ADN ou d’ARN se lit toujours dans le sens 5′ vers 3′.

• Les nucléotides d’un brin d’ADN ou d’ARN sont reliés par des liaisons 3′-5′ phosphodiester entre le groupement OH en 3′ d’un nucléotide et le phosphate lié au carbone 5′ d’un autre nucléotide.

💡 Astuce mémo

3′-OH → phosphate 5′ : lecture 5′→3′

📖 4. Travaux fondateurs de la double hélice

📝 Points essentiels

• En 1950, Erwin Chargaff a montré que l’ADN contient autant d’adénine que de thymine et autant de guanine que de cytosine, soit A = T et G = C.

• En 1952, l’étude de la diffraction des rayons X par Rosalind Franklin a montré que l’ADN est hélicoïdal, que le squelette sucre-phosphate est externe, que les bases sont internes et que le diamètre de l’hélice est de 2 nm.

💡 Astuce mémo

Chargaff + Franklin → modèle de Watson et Crick

📖 5. Organisation de la double hélice

🔑 Notions clés & Définitions

• Double hélice : Modèle dans lequel deux brins d’ADN s’associent par paires de bases et s’enroulent en hélice droite. — Watson et Crick, 1953
• Brins antiparallèles : Les deux brins de la double hélice sont antiparallèles, car l’extrémité 5′-phosphate de l’un correspond à l’extrémité 3′-OH de l’autre.

★ À maîtriser

📌 La complémentarité des bases impose l’appariement d’une purine avec une pyrimidine, l’adénine avec la thymine par deux liaisons hydrogène et la guanine avec la cytosine par trois liaisons hydrogène.

• Les paramètres géométriques de la double hélice d’ADN sont un diamètre de $2\,\mathrm{nm}$, une longueur de tour d’hélice de $3{,}4\,\mathrm{nm}$ et une distance de $0{,}34\,\mathrm{nm}$ entre paires de bases.

Compléments

• La double hélice présente un sillon majeur de 2,2 nm et un sillon mineur de 1,2 nm, où les bases exposent des atomes pouvant former des liaisons hydrogène avec des protéines.

💡 Astuce mémo

Deux brins antiparallèles, purine avec pyrimidine

📖 6. Compaction et conformations de l’ADN

★ À maîtriser

• L’ADN peut adopter trois conformations tertiaires, appelées A, B et Z, qui diffèrent par le sens d’enroulement, la longueur du tour, le nombre de paires de bases par tour et la taille des sillons.

• 🔄 La compaction de l’ADN progresse selon les étapes suivantes:

  1. ADN nu de 2 nm
  2. fibre de chromatine de 10 nm
  3. solénoïde de 30 nm
  4. structure de 300 nm
  5. chromatide de 700 nm
  6. chromosome à deux chromatides de 1400 nm

Compléments

📌 L’adoption d’une conformation A, B ou Z dépend de l’état d’hydratation et de la présence de sel, et la forme B semble être la plus abondante.

💡 Astuce mémo

ADN nu → chromatine → solénoïde → boucles → chromatide → chromosome

📖 7. Structures et repliement de l’ARN

★ À maîtriser

📌 L’ADN est formé de deux brins reliés entre eux, tandis qu’une molécule d’ARN n’est constituée que d’un seul brin de ribonucléotides.

• Un brin d’ARN peut se replier sur lui-même par appariement intramoléculaire de bases complémentaires pour former localement un duplex d’ARN.

Compléments

📌 Le groupement OH supplémentaire en 2′ du ribose peut être donneur ou accepteur d’hydrogène et participe aux structures secondaires, tertiaires et quaternaires des ARN.

• Les ARN peuvent présenter des régions appariées appelées tiges et des régions non appariées appelées boucles, comme l’ARN de transfert qui possède une tige et trois boucles dans sa structure secondaire.

💡 Astuce mémo

Un fil d’ARN se replie en tiges et boucles

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN

Caractéristique	ADN	ARN
Nombre de brins	Deux brins	Un seul brin
Pentose	2′-désoxyribose	Ribose
Bases spécifiques	Thymine	Uracile, avec parfois de la thymine