Fiche de révision : Acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Constituants des acides nucléiques
2. Bases, pentoses et nucléotides
3. Organisation des chaînes polynucléotidiques
4. Structure et fonction de l’ADN
5. Types et fonctions des ARN
6. Code génétique et maturation des ARN
7. ARN interférents et médecine
8. Propriétés et analyse expérimentale

📖 1. Constituants des acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides nucléiques : Molécules biologiques impliquées dans la transmission et la régulation de l’information génétique chez les organismes vivants.

★ À maîtriser

• Les deux types d’acides nucléiques sont l’ADN, ou acide désoxyribonucléique, et l’ARN, ou acide ribonucléique.

Compléments

• En 1869, Friedrich Miescher isole dans le noyau des globules blancs une substance riche en phosphore qu’il appelle « nucléine », ensuite reconnue comme étant l’ADN.

💡 Astuce mémo

PBN : pentose, base, phosphate

📖 2. Bases, pentoses et nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Bases azotées : Composés aromatiques hétérocycliques contenant des atomes de carbone et d’azote.
• Nucléoside : Constitué d’une base azotée et d’un pentose reliés par une liaison β-N-glycosidique entre C1’ du pentose et N1 d’une pyrimidine ou N9 d’une purine.
• Nucléotide : Nucléoside phosphaté portant un à trois groupements phosphates liés au pentose par une liaison phosphoester au niveau du C5’.

📝 Points essentiels

• Les bases pyrimidiques sont:

  • la cytosine
  • la thymine
  • l’uracile

• La thymine est présente dans l’ADN, tandis que l’uracile est présent dans l’ARN.

💡 Astuce mémo

Nucléoside = base + pentose ; nucléotide = nucléoside + phosphate

📖 3. Organisation des chaînes polynucléotidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaîne polynucléotidique : Polymère linéaire de nucléotides reliés par des liaisons phosphodiester entre le C3’ d’un nucléotide et le phosphate porté par le C5’ du suivant.

📝 Points essentiels

📌 Les chaînes polynucléotidiques sont orientées de 5’ vers 3’, avec une extrémité 5’ portant un phosphate libre et une extrémité 3’ portant un hydroxyle libre.

• Lors de la polymérisation, un nucléotide est ajouté à l’extrémité 3’-OH, ce qui permet une synthèse de 5’ vers 3’ par l’ADN polymérase ou l’ARN polymérase.

💡 Astuce mémo

5’ phosphate → pentose → 3’-OH

📖 4. Structure et fonction de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction de l’ADN : Support de l’information génétique contenant des régions codantes, les gènes, ainsi que des régions non codantes.

★ À maîtriser

📌 L’ADN bicaténaire possède deux brins antiparallèles et complémentaires, associés par des liaisons hydrogène entre bases appariées.

📌 Dans l’ADN, l’adénine s’apparie avec la thymine par deux liaisons hydrogène et la guanine avec la cytosine par trois liaisons hydrogène. — Erwin Chargaff

• Dans une molécule d’ADN bicaténaire, le nombre de A est égal au nombre de T, le nombre de G est égal au nombre de C et la quantité de purines est égale à celle des pyrimidines. — Erwin Chargaff

Compléments

• Dans l’ADN-B, le squelette pentose-phosphate chargé négativement est orienté vers l’extérieur et les bases azotées hydrophobes vers l’intérieur de la double hélice.

• Dans une cellule humaine diploïde, le génome contient 6,6 × 10⁹ paires de bases, soit environ 2 mètres d’ADN dans un noyau de 5 à 10 μm de diamètre.

💡 Astuce mémo

Squelette hydrophile dehors, bases hydrophobes dedans

📖 5. Types et fonctions des ARN

📝 Points essentiels

📌 Les ARN sont généralement des polymères monocaténaires contenant A, U, G et C, tandis que l’ADN contient la thymine à la place de l’uracile.

• Les ARNm représentent 1 à 5 % des ARN totaux et servent de messagers entre l’ADN et le ribosome.

• Les ARNr représentent 80 à 85 % des ARN totaux et participent à la traduction au sein des ribosomes.

• Les ARNt représentent 10 à 15 % des ARN totaux, mesurent 70 à 95 nucléotides et transportent les acides aminés jusqu’au ribosome.

📖 6. Code génétique et maturation des ARN

📝 Points essentiels

• Le code génétique utilise des codons de trois nucléotides formés à partir de quatre bases, soit 64 codons, dont 61 codons sens et trois codons stop.

📌 Le code génétique est universel sauf quelques exceptions, non ambigu car un codon correspond à un seul acide aminé, et dégénéré car plusieurs codons peuvent correspondre au même acide aminé.

• L’épissage des ARN pré-messagers excise les introns puis relie les exons pour produire un ARNm mature, sous l’action du splicéosome.

📌 L’épissage alternatif sélectionne des combinaisons différentes d’exons à partir d’un même ARN pré-messager, ce qui produit plusieurs ARNm et plusieurs isoformes protéiques.

💡 Astuce mémo

Transcription → épissage → traduction

📖 7. ARN interférents et médecine

★ À maîtriser

📌 Les siARN sont généralement très spécifiques d’un seul ARNm cible, tandis que les miARN peuvent réguler plusieurs ARNm cibles.

• Les miARN sont des ARN simple brin endogènes de 20 à 25 nucléotides qui régulent la stabilité et la traduction des ARNm.

• Les siARN sont des ARN double brin d’origine endogène ou exogène qui régulent la stabilité des ARNm et peuvent inhiber expérimentalement l’expression d’un gène ciblé.

Compléments

• Les miARN peuvent servir de biomarqueurs prédictifs, pronostiques ou diagnostiques car ils sont stables et détectables par RT-qPCR ou séquençage.

💡 Astuce mémo

siARN : une cible ; miARN : plusieurs cibles

📖 8. Propriétés et analyse expérimentale

📝 Points essentiels

• À pH physiologique, les groupements phosphates rendent les acides nucléiques globalement chargés négativement, ce qui permet leur interaction avec des protéines positives et leur migration vers la borne positive en électrophorèse.

• Les acides nucléiques sont solubles en milieu aqueux salé, insolubles dans l’éthanol où ils précipitent, et l’ADN présente une viscosité élevée en raison de sa longueur et de sa double hélice.

• Les bases azotées absorbent les rayons ultraviolets autour de 260 nm, ce qui permet la détection et la quantification des acides nucléiques par spectrophotométrie.

• L’augmentation de la température rompt les liaisons hydrogène de l’ADN bicaténaire et sépare ses deux brins, tandis qu’un refroidissement lent permet une dénaturation réversible.

💡 Astuce mémo

Charge → solubilité → UV → dénaturation

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN