Fiche de révision : Acides nucléiques et chromosomes

📋 Plan du Cours

1. Constituants des acides nucléiques
2. Nucléosides et nucléotides
3. Polymérisation et orientation des brins
4. Structure et propriétés de l’ADN
5. Diversité structurale et fonctions des ARN
6. Organisation de la chromatine nucléaire
7. Nucléosome et compaction chromosomique
8. Organisation des chromosomes procaryotes

📖 1. Constituants des acides nucléiques

★ À maîtriser

📌 L’ARN contient du ribose, tandis que l’ADN contient du désoxyribose, qui a perdu le groupe –OH en position 2′.

📌 Les bases azotées se répartissent en deux classes : les pyrimidines et les purines.

• Les bases azotées aromatiques absorbent les ultraviolets avec un pic à 260 nm, ce qui permet de doser l’ADN, l’ARN, les nucléotides et les bases par spectroscopie.

Compléments

• Les acides nucléiques ont été découverts en 1869 par Miescher.

• La cytosine appartient à l’ADN et à l’ARN, la thymine à l’ADN et l’uracile à l’ARN.

• L’adénine et la guanine sont présentes dans l’ADN et l’ARN, tandis que l’hypoxanthine se trouve dans certains ARN.

📖 2. Nucléosides et nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléoside : Constitué d’une base azotée liée au sucre en position 1′, avec la base orientée vers le haut en conformation β du sucre.

• Nucléotide : Un nucléoside lié à un, deux ou trois acides phosphoriques en position 5′ du sucre.

📝 Points essentiels

• Les nucléotides à ribose sont les constituants de l’ARN et comprennent les formes AMP, ADP, ATP, GMP, GDP, GTP, CMP, CDP, CTP, UMP, UDP et UTP.

• Les nucléotides à désoxyribose sont les constituants de l’ADN et comprennent les formes dAMP, dADP, dATP, dGMP, dGDP, dGTP, dCMP, dCDP, dCTP, dTMP, dTDP et dTTP.

📖 3. Polymérisation et orientation des brins

🔑 Notions clés & Définitions

• Conformation primaire : L’enchaînement linéaire orienté de ses nucléotides.

★ À maîtriser

• La liaison phosphodiester se forme entre le 3′-OH du nucléotide précédent et le 5′-phosphate du nucléotide suivant, ce qui allonge le brin dans le sens 5′ vers 3′.

📌 La polymérisation décrite utilise des nucléosides triphosphates (NTP) et libère du pyrophosphate ; les nucléosides diphosphates et monophosphates ne permettent pas cette liaison.

Compléments

• Le premier nucléotide du brin conserve ses trois phosphates à l’extrémité 5′, tandis que le dernier conserve un groupe OH à l’extrémité 3′.

• Les séquences nucléotidiques se lisent de 5′ vers 3′ et, dans une séquence codant une protéine, correspondent à une lecture protéique de N-terminal vers C-terminal.

📖 4. Structure et propriétés de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Température de fusion : La température à laquelle 50 % de l’acide nucléique est dénaturé.

★ À maîtriser

• Dans la double hélice d’ADN, les bases sont complémentaires, les deux brins sont antiparallèles et les bases sont reliées par des liaisons hydrogène.

• La dénaturation de l’ADN correspond à la perte de sa conformation native et de sa fonctionnalité par rupture de liaisons et d’interactions faibles, sans rupture des liaisons covalentes.

Compléments

• L’ADN est présent dans toutes les espèces, sauf les virus à ARN et les rétrovirus.

• Les exceptions citées à la quantité d’ADN constante par espèce sont :

  • les cellules germinales
  • les hépatocytes
  • les cellules cancéreuses

• Le coefficient de Chargaff, présenté en 1950, est le rapport entre la somme des proportions d’adénine et de thymine et la somme des proportions de cytosine et de guanine.

• Watson et Crick ont décrit la double hélice de l’ADN en 1953.

• À taille égale, un ADN ayant une proportion de GC plus élevée présente une température de fusion plus élevée.

📖 5. Diversité structurale et fonctions des ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• Ribozyme : Un ARN capable de catalyser des réactions enzymatiques.
• Structure tige-boucle : Une conformation secondaire d’ARN où un segment apparié forme une tige séparée par une boucle non appariée.

★ À maîtriser

• Les principales classes d’ARN cellulaires sont :
  • les ARNm ou transcrits codants
  • les ARNr
  • les ARNt
  • les mini-ARN
  • les micro-ARN

Compléments

• Les ARN peuvent être simple ou double brin, linéaires ou circulaires, et certains peuvent former une double hélice hybride ARN-ADN.

• Les structures tertiaires des ARN combinent des structures secondaires en organisation tridimensionnelle, notamment sous forme de pseudo-nœuds.

• Les domaines tertiaires des ARN peuvent assurer des fonctions :

  • structurales
  • de reconnaissance
  • de liaison
  • d’interaction
  • de catalyse

📖 6. Organisation de la chromatine nucléaire

★ À maîtriser

• Le compactage de l’ADN de la double hélice relaxée jusqu’au chromosome métaphasique atteint environ 7 000 fois.

📌 Dans le noyau interphasique, l’euchromatine est généralement relaxée et associée à des séquences transcrites, tandis que l’hétérochromatine est condensée et associée à des séquences non transcrites.

Compléments

• Les chromosomes occupent des territoires définis plutôt qu’une position aléatoire dans le noyau interphasique.

• L’euchromatine se trouve dans les parties internes du noyau, tandis que l’hétérochromatine est située près de l’enveloppe nucléaire et du nucléole.

📌 L’hétérochromatine facultative comprend des gènes non transcrits dans les conditions présentes, tandis que l’hétérochromatine constitutive comprend notamment l’ADN satellite, les centromères et les télomères.

📖 7. Nucléosome et compaction chromosomique

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléosome : Constitué d’un octamère d’histones autour duquel s’enroulent 145 à 147 paires de bases d’ADN, associé à environ 80 paires de bases d’ADN de liaison.

★ À maîtriser

• La fibre de 30 nm associe les nucléosomes à l’histone H1, qui interagit avec des octamères proches et est moins conservée que les autres histones nucléosomiques.

Compléments

• La fibre de 11 nm, dite « collier de perles », est présentée comme le premier niveau de compactage de l’ADN et comme une structure artificielle découverte en 1974.

• L’octamère nucléosomique contient deux copies de chacune des histones H2A, H2B, H3 et H4.

• Les histones du nucléosome sont de petites protéines de 102 à 135 acides aminés, riches en lysine et arginine et très conservées en séquence.

• La condensation de l’hétérochromatine implique la fibre de 30 nm, des protéines non histoniques, des protéines de charpente et des topoisomérases, avec une organisation en super-hélices.

• Le chromosome métaphasique eucaryote contient environ 50 % d’ADN et 50 % de protéines, et sa charpente comprend des protéines Scaffold ainsi que les condensines I et II.

📖 8. Organisation des chromosomes procaryotes

★ À maîtriser

• Un chromosome procaryote est circulaire, tandis que les chromosomes nucléaires eucaryotes sont linéaires.

Compléments

• Un chromosome procaryote correspond à une molécule d’ADN double brin, et le chromosome circulaire bactérien porte le génome bactérien.

• Les bactéries peuvent posséder un nombre variable de plasmides qui apportent des fonctions spécifiques, par exemple la résistance aux antibiotiques.

📊 Tableaux de synthèse

Organisation comparée des chromosomes