Fiche de révision : Acides nucléiques et génomes

📋 Plan du Cours

1. Génome et types cellulaires
2. Constitution des nucléotides
3. Structures et propriétés de l’ADN
4. ARN et classes de transcrits
5. Génomes selon les organismes
6. Chromatine et gène eucaryote

📖 1. Génome et types cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Génome : Ensemble des informations génétiques d’un être vivant ou d’une espèce.

★ À maîtriser

• L’ADN est le support de l’information génétique chez les organismes vivants, à l’exception de quelques virus.

📌 Les cellules eucaryotes ont un noyau délimité par une membrane et une structure interne complexe, tandis que les cellules procaryotes sont dépourvues de noyau et ont une structure interne simple sans organites.

Compléments

• Le génome varie d’une espèce à l’autre et d’un individu à l’autre dans une même espèce, mais pas d’une cellule à l’autre chez un individu multicellulaire.

• Les cellules procaryotes sont toujours unicellulaires, sont protégées par une paroi plus ou moins épaisse et comprennent notamment les bactéries.

💡 Astuce mémo

Eucaryote : noyau délimité ; procaryote : pas de noyau.

📖 2. Constitution des nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide nucléique : Polymère linéaire formé d’unités monomériques appelées nucléotides.
• Nucléotide : Constitué d’un sucre, d’une base azotée et d’un acide phosphorique.
• Nucléoside : Constitué d’un sucre et d’une base azotée, sans groupement phosphate.

★ À maîtriser

• Les acides nucléiques contiennent un pentose à cinq carbones : le ribose dans l’ARN et le désoxyribose, ou 2’ désoxyribose, dans l’ADN.

• Les bases puriques sont l’adénine (A) et la guanine (G), tandis que les bases pyrimidiques sont la cytosine (C), la thymine (T) et l’uracile (U).

• La thymine se trouve uniquement dans l’ADN, tandis que l’uracile se trouve uniquement dans l’ARN.

• Les nucléotides s’enchaînent par une liaison covalente phosphodiester entre le groupe phosphoryle d’un nucléotide et le groupe hydroxyle du sucre d’un autre.

Compléments

• Un nucléotide libre peut contenir un, deux ou trois groupements phosphates et être mono-, di- ou triphosphate.

• Les nucléotides triphosphates comme l’ATP participent au transport de l’énergie cellulaire, à la formation de coenzymes ou aux réactions enzymatiques, et l’AMP cyclique transmet des signaux hormonaux et neuromédiateurs dans la cellule.

📖 3. Structures et propriétés de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure primaire : Polymère de nucléotides reliés par des fonctions esters, dont le sucre est le désoxyribose et les bases sont l’adénine, la guanine, la cytosine et la thymine.

★ À maîtriser

• Selon Chargaff (1950), la quantité des bases puriques est égale à celle des bases pyrimidiques : A = T et G = C, donc A + G = C + T.

📌 Selon Watson-Crick, l’ADN est formé de deux brins de nucléotides complémentaires, antiparallèles et hélicoïdaux, qui constituent une hélice droite.

📌 Dans l’ADN, l’adénine s’apparie avec la thymine par deux liaisons hydrogène, tandis que la cytosine s’apparie avec la guanine par trois liaisons hydrogène.

Compléments

• Le rapport entre les pourcentages de C + G et de A + T varie d’une espèce à l’autre.

• La séquence d’un brin d’ADN permet de déduire celle de l’autre brin grâce à la complémentarité des bases.

• La séquence d’ADN se lit conventionnellement de 5’ vers 3’, et les nucléotides de la chaîne sont reliés par des liaisons phosphodiester 5’-3’.

• La forme B de l’ADN est une double hélice droite, la forme biologique la plus importante et la plus stable, présente in vivo.

📌 La forme A de l’ADN est une double hélice droite plus condensée, tandis que la forme Z est une double hélice gauche à squelette sucre-phosphate en zigzag et sans grand sillon.

• La forme B compte 10 paires de bases par tour, un tour mesure 3,4 nm, le diamètre de l’hélice est de 2 nm et l’espacement indiqué entre les bases est de 0,34 nm.

💡 Astuce mémo

A-T forme deux liaisons hydrogène ; C-G en forme trois.

📖 4. ARN et classes de transcrits

★ À maîtriser

📌 L’ARN est généralement présenté comme simple brin, contient du ribose et utilise l’uracile à la place de la thymine présente dans l’ADN.

• L’ARN est synthétisé à partir de l’ADN au cours de la transcription.

📌 Les ARN codants représentent 2 % des ARN présentés et comprennent les ARN messagers, tandis que les ARN non codants en représentent 98 % et comprennent les ARN ribosomiques, les ARN de transfert, les petits ARN non codants et les longs ARN non codants.

Compléments

• La transcriptase inverse permet aux virus à ARN de synthétiser de l’ADN à partir de leur ARN.

• L’ARN est le matériel génétique de certains virus appelés virus à ARN.

💡 Astuce mémo

L’ADN porte T et du désoxyribose ; l’ARN porte U et du ribose.

📖 5. Génomes selon les organismes

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasmide : Petit fragment d’ADN circulaire présent à côté de l’unique chromosome procaryote.

★ À maîtriser

• Le génome nucléaire humain haploïde mesure environ 3,055 × 10⁹ paires de bases et le génome diploïde environ 6,1 × 10⁹ paires de bases.

• L’ADN nucléaire humain comprend 46 molécules par cellule diploïde, environ 20 000 gènes codant des protéines et des molécules linéaires associées à des protéines nucléaires.

• L’ADN nucléaire humain contient environ 1,2 % de séquences codantes et environ 50 % d’ADN répétitif, ainsi que des introns.

• L’ADN mitochondrial humain mesure environ 16,6 × 10³ paires de bases, est circulaire et nu, et compte environ 8 000 copies par cellule.

• Le génome mitochondrial comprend 37 gènes : 13 codent des protéines, 22 des ARNt et 2 des ARNr, auxquels s’ajoute une région de contrôle D-loop non codante.

• La transmission de l’ADN mitochondrial est maternelle.

• Le génome procaryote est localisé dans le cytoplasme et comprend une molécule d’ADN unique, circulaire, formant un seul chromosome.

• Le génome d’un virus peut être constitué d’ADN simple brin, d’ADN double brin ou d’ARN.

• Les virus sont incapables de se multiplier ou de se reproduire seuls.

Compléments

• L’ADN humain représente environ 1 m dans une cellule haploïde et 2 m dans une cellule diploïde.

• La transmission de l’ADN nucléaire humain est mendélienne pour les autosomes et le chromosome X, tandis que le chromosome Y est transmis paternellement.

• L’ADN mitochondrial n’est pas entièrement codant : il comprend notamment une région de contrôle non codante. Il ne contient pas d’ADN répétitif ni d’introns, et utilise un code génétique spécifique.

• Le génome viral est de petite taille et peut être circulaire ou linéaire.

💡 Astuce mémo

Eucaryote nucléaire : ADN linéaire ; bactérie : chromosome circulaire.

📖 6. Chromatine et gène eucaryote

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatine : Constituée d’ADN associé à des protéines histones et non histones.
• Nucléosome : Sous-unité fondamentale de la chromatine, constituée d’un noyau protéique autour duquel s’enroule un filament d’ADN.
• Gène : Un gène eucaryote comprend un promoteur, des régions non traduites 5’ UTR et 3’ UTR, des exons et des introns.

📝 Points essentiels

• Les histones citées sont :

  • H1
  • H2A
  • H2B
  • H3
  • H4

• Les nucléosomes sont reliés entre eux par des liens internucléosomiques.

• Lors de l’épissage, le transcrit primaire est transformé en ARNm et les séquences introniques sont éliminées.

💡 Astuce mémo

ADN → nucléosomes → fibre chromatinienne → chromosome métaphasique.

📊 Tableaux de synthèse

Génomes nucléaire et mitochondrial humains