Fiche de révision : Acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Constituants des acides nucléiques
2. Bases, pentoses et nucléotides
3. Chaînes polynucléotidiques
4. Structure et fonction de l’ADN
5. Structure et fonctions des ARN
6. Code génétique et maturation des ARN
7. ARN interférents et applications médicales
8. Propriétés physicochimiques et analyses

📖 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

• Il existe deux types d’acides nucléiques : l’ADN, ou acide désoxyribonucléique, et l’ARN, ou acide ribonucléique.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

PBN : pentose, phosphate, base azotée

📖 2. Bases, pentoses et nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Constitué d’une base azotée, d’un pentose et d’un à trois groupements phosphate.
• Nucléoside : Un nucléoside associe une base azotée à un pentose par une liaison β-N-glycosidique entre le C1′ du pentose et le N1 d’une pyrimidine ou le N9 d’une purine.

★ À maîtriser

📌 Les bases azotées pyrimidiques possèdent un seul cycle et comprennent la cytosine, la thymine et l’uracile, tandis que les bases puriques possèdent deux cycles accolés et comprennent l’adénine et la guanine.

📌 Le ribose est le pentose de l’ARN, tandis que le 2′-désoxyribose est celui de l’ADN.

Compléments

• Les phosphates peuvent être reliés entre eux par des liaisons phosphoanhydres riches en énergie ou au nucléoside par une liaison phosphoester.

💡 Astuce mémo

Pyrimidines : une bosse ; purines : deux bosses

📖 3. Chaînes polynucléotidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison phosphodiester : Relie le groupement hydroxyle du C3′ d’un nucléotide au groupement phosphate porté par le C5′ d’un autre nucléotide.

📝 Points essentiels

• Une chaîne polynucléotidique possède une extrémité 5′ portant un phosphate libre et une extrémité 3′ portant un hydroxyle libre.

📌 Par convention, une séquence nucléotidique est lue de 5′ vers 3′, comme dans la séquence 5′-ATGC-3′.

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

💡 Astuce mémo

5′ phosphate → chaîne → 3′ hydroxyle

📖 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

• Pendant la réplication, l’ADN polymérase lit le brin matrice de 3′ vers 5′ et synthétise le brin fils de 5′ vers 3′ à partir de désoxynucléosides triphosphates.

• Dans l’ADN, les bases s’apparient selon les règles A=T et G≡C, avec deux liaisons hydrogène entre A et T et trois entre G et C.

• L’ADN bicaténaire est constitué de deux brins antiparallèles, complémentaires et organisés en double hélice.

📐 Formule — Selon les règles de Chargaff, le nombre de A égale le nombre de T, le nombre de G égale le nombre de C et $\frac{A+G}{T+C}=1$. — Erwin Chargaff

Compléments

• Dans l’ADN-B, le squelette pentose-phosphate hydrophile et chargé négativement est orienté vers l’extérieur, tandis que les bases hydrophobes sont orientées vers l’intérieur.

• 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. Structure et fonctions des ARN

★ À maîtriser

• Pendant la transcription, l’ARN polymérase lit le brin matrice de l’ADN de 3′ vers 5′ et synthétise un ARN de 5′ vers 3′ en utilisant des nucléosides triphosphates.

📌 Les ARN sont généralement monocaténaires, contiennent de l’uracile à la place de la thymine et peuvent former localement des structures secondaires par appariement intramoléculaire.

• Les ARNm transportent le message de l’ADN vers le ribosome, les ARNr participent à la structure et à l’activité du ribosome, et les ARNt transportent les acides aminés jusqu’au ribosome.

• Les ARNt mesurent 70 à 95 nucléotides, portent l’acide aminé à leur extrémité CAA-3′ et possèdent un anticodon complémentaire du codon de l’ARNm.

Compléments

• Les ARNr représentent 80 à 85 % des ARN totaux et la grande sous-unité du ribosome possède une activité peptidyltransférase, tandis que la petite sous-unité assure le décodage de l’ARNm.

💡 Astuce mémo

MRT : messager, ribosomique, transfert

📖 6. Code génétique et maturation des ARN

📝 Points essentiels

📐 Formule — Le code génétique utilise quatre bases, A, C, G et U, et forme $4^3=64$ codons, dont 61 codons sens et 3 codons stop : UAA, UAG et UGA.

📌 Le code génétique est presque universel, non ambigu car un codon donné 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 et 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 et produit plusieurs ARNm pouvant donner plusieurs isoformes protéiques.

💡 Astuce mémo

Pré-ARNm → excision des introns → liaison des exons → ARNm mature

📖 7. ARN interférents et applications médicales

★ À maîtriser

📌 Les miARN sont des ARN simple brin endogènes pouvant cibler plusieurs ARNm, tandis que les siARN sont des ARN double brin endogènes ou exogènes généralement très spécifiques d’un seul ARNm cible.

• Les ARN interférents mesurent 20 à 25 nucléotides et régulent la stabilité ou la traduction des ARNm chez les eucaryotes.

Compléments

• Les miARN peuvent servir de biomarqueurs diagnostiques, pronostiques ou prédictifs car leur expression est dérégulée dans de nombreuses pathologies.

• Les siARN thérapeutiques ciblent précisément des ARNm pathogènes, tandis que les anti-miARN bloquent des miARN pathogènes et les miARN mimics remplacent des miARN réprimés.

💡 Astuce mémo

siARN : une cible ; miARN : plusieurs cibles

📖 8. Propriétés physicochimiques et analyses

★ À maîtriser

• À pH physiologique, les acides nucléiques sont chargés négativement à cause de leurs groupements phosphates et migrent vers la borne positive lors d’une électrophorèse.

• Les bases azotées absorbent les rayonnements ultraviolets autour de 260 nm, ce qui permet de détecter et de quantifier les acides nucléiques par spectrophotométrie.

• L’augmentation de la température sépare les deux brins de l’ADN en rompant les liaisons hydrogène, et un refroidissement lent permet une renaturation réversible sans perte d’intégrité de l’ADN.

• La spectrophotométrie à 260 nm évalue la quantité d’acides nucléiques, tandis que l’électrophorèse sur gel permet d’évaluer leur taille, leur pureté et leur intégrité.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

Ioniser, dissoudre, absorber, dénaturer

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN