Fiche de révision : Acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Structure générale des acides nucléiques
2. Bases azotées et modifications
3. Oses, nucléosides et nucléotides
4. Organisation et propriétés de l’ADN
5. ADN nucléaire et mitochondrial
6. Structure et diversité des ARN
7. ARN messagers et traduction
8. ARN ribosomiques et de transfert

📖 1. Structure générale des acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides nucléiques : Polymères constitués de nucléotides comprenant principalement l’ADN, support de l’information génétique, et les ARN, impliqués dans sa transmission.

📝 Points essentiels

📌 L’ADN existe notamment sous forme nucléaire et mitochondriale, tandis que les ARN comprennent des ARN messagers, ribosomiques, de transfert et non codants.

📖 2. Bases azotées et modifications

🔑 Notions clés & Définitions

• Bases azotées : Molécules planaires, aromatiques et hétérocycliques contenant du carbone et de l’azote, qui absorbent à 260 nm et sont des bases faibles.

★ À maîtriser

📌 Les pyrimidines possèdent un seul cycle, tandis que les purines possèdent deux cycles, une pyrimidine étant fusionnée à un imidazole.

• Les pyrimidines sont la cytosine, la thymine présente dans l’ADN et l’uracile présent dans l’ARN, tandis que les purines sont l’adénine et la guanine.

• L’appariement A:T comporte 2 liaisons hydrogène, tandis que l’appariement G:C en comporte 3. — Erwin Chargaff, 1905 – 2002

• La désamination oxydative accidentelle de la cytosine la convertit en uracile, lequel est reconnu comme étranger dans l’ADN et peut être éliminé puis remplacé par une cytosine lors de la réparation.

📌 Le déficit complet en DPD contre-indique le traitement par fluoropyrimidines, tandis qu’un déficit partiel impose une réduction posologique après dépistage préalable.

Compléments

• La méthylation de la cytosine produit la 5-méthylcytosine et participe à la régulation épigénétique.

• Le déficit complet en DPD concerne 0,1–0,5 % de la population et le déficit partiel concerne 3–8 % de la population.

💡 Astuce mémo

Pyrimidine : 1 cycle ; purine : 2 cycles

📖 3. Oses, nucléosides et nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléoside : Constitué d’une base azotée liée à un ose par une liaison N-β-osidique entre le C1’ de l’ose et la base.
• Nucléotide : Nucléoside auquel est associé un ou plusieurs groupements phosphate par une liaison ester, et qui constitue l’unité des acides nucléiques.

★ À maîtriser

📌 Le ribose possède un groupement OH en 2’, tandis que le désoxyribose n’en possède pas en 2’.

📌 La présence du groupement OH en 2’ rend l’ARN beaucoup plus fragile que l’ADN, notamment sous l’action de l’hydrolyse alcaline et des RNases, et l’ARN est environ 100 fois moins stable que l’ADN.

• Les nucléotides d’un acide nucléique sont reliés par des liaisons phosphodiester 3’-5’, et les ADN-polymérases et ARN-polymérases synthétisent les chaînes dans le sens 5’ vers 3’.

Compléments

• L’ATP est un nucléoside triphosphate qui participe au transport de l’énergie, et l’hydrolyse de ses liaisons libère environ 30 kJ/mol.

💡 Astuce mémo

Ajout du phosphate au nucléoside → nucléotide

📖 4. Organisation et propriétés de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN-B : Double hélice droite composée de deux chaînes complémentaires et antiparallèles, avec environ 10 nucléotides par tour et un diamètre de 2 nm.

★ À maîtriser

• En 1953, Watson et Crick ont proposé le modèle en double hélice de l’ADN, à partir notamment des données de diffraction des rayons X obtenues par Franklin et Gosling et analysées par Wilkins. — Watson & Crick

📌 L’euchromatine est relâchée et transcriptionnellement active, tandis que l’hétérochromatine est très condensée et transcriptionnellement inactive.

• Un nucléosome correspond à 146 paires de bases d’ADN enroulées autour d’un octamère d’histones contenant deux H3, deux H4 et deux dimères H2A-H2B.

Compléments

• Dans l’ADN-B, un tour d’hélice mesure 3,4 nm, la distance entre deux paires de bases est de 0,34 nm et l’hélice possède un grand sillon et un petit sillon.

💡 Astuce mémo

Euchromatine relâchée et active ; hétérochromatine condensée et inactive

📖 5. ADN nucléaire et mitochondrial

📝 Points essentiels

📌 Chez l’Homme, l’ADN nucléaire est bicaténaire et non circulaire, tandis que l’ADN mitochondrial est bicaténaire et circulaire.

• L’ADN mitochondrial est transmis par la mère, existe à environ 1 000–10 000 copies par cellule et présente un taux de mutation 10 fois supérieur à celui de l’ADN nucléaire.

💡 Astuce mémo

ADN nucléaire : linéaire et biparental ; ADN mitochondrial : circulaire et maternel

📖 6. Structure et diversité des ARN

★ À maîtriser

📌 L’ARN est généralement monocaténaire et contient du ribose et de l’uracile, tandis que l’ADN est généralement bicaténaire et contient du désoxyribose et de la thymine.

• Les structures secondaires de l’ARN comprennent:
  • tiges-boucles
  • boucles internes
  • pseudo-nœuds
  • jonctions

Compléments

📌 L’ARN est environ 100 fois moins stable que l’ADN parce que son groupement OH en 2’ favorise l’hydrolyse.

💡 Astuce mémo

ADN : désoxyribose et thymine ; ARN : ribose et uracile

📖 7. ARN messagers et traduction

★ À maîtriser

📌 Les ARN codants sont traduits en protéines et correspondent aux ARN messagers, tandis que les ARN non codants ne sont pas traduits et possèdent une activité biologique.

• Les ARN messagers représentent environ 2 % des ARN totaux et transportent l’information génétique de l’ADN nucléaire vers les ribosomes du cytosol.

• 🔄 L’expression d’un gène suit trois étapes:

  1. transcription
  2. maturation du pré-ARNm
  3. traduction

• Un ARNm mature comprend:

  • une coiffe en 5’
  • une région 5’UTR
  • une séquence codante
  • une région 3’UTR
  • une queue poly-A en 3’

• La coiffe 5’ contient une 7-méthylguanosine reliée par un pont triphosphate 5’-5’ et protège l’ARNm contre les exonucléases 5’-3’, favorise son export nucléaire et participe à l’initiation de la traduction.

📐 Formule — La séquence codante contient $4^3 = 64$ codons, dont 61 codons codant les 20 acides aminés et 3 codons STOP : UAA, UAG et UGA.

• La queue poly-A comprend environ 100–200 nucléotides A ajoutés par une poly(A) polymérase et contribue à la stabilité, au transport nucléo-cytoplasmique et à l’initiation de la traduction.

Compléments

• Le codon AUG code la méthionine et constitue le codon START.

💡 Astuce mémo

Coiffe 5’ → 5’UTR → CDS → 3’UTR → queue poly-A

📖 8. ARN ribosomiques et de transfert

🔑 Notions clés & Définitions

• Ribosome : Complexe ribonucléoprotéique composé de protéines et d’ARN, dont les ARN ribosomiques possèdent une activité enzymatique et qui réalise la traduction.
• ARN de transfert : Véhicule les acides aminés du cytoplasme jusqu’aux ribosomes grâce à son anticodon et permet leur rapprochement pour former les liaisons peptidiques.

★ À maîtriser

• Chez les eucaryotes, le ribosome comprend une petite sous-unité 40S contenant l’ARNr 18S et 33 protéines, ainsi qu’une grande sous-unité 60S contenant les ARNr 5S, 5,8S et 28S et 50 protéines.

Compléments

• L’ARNt adopte une structure secondaire en feuille de trèfle et une structure tridimensionnelle en L, avec une liaison de l’acide aminé sur l’extrémité CCA en 3’.

• Les nucléosides atypiques des ARNt comprennent notamment:

  • la ribothymidine
  • les dihydrouridines
  • les pseudouridines
  • les bases méthylées
  • l’inosine

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN