Fiche de révision : Acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Rôles des acides nucléiques
2. Nucléosides et nucléotides
3. Bases azotées et propriétés
4. Sucres et principaux nucléotides
5. Fonctions cellulaires des nucléotides
6. Structure primaire de l’ADN
7. Double hélice et complémentarité
8. Propriétés et génomes ADN
9. Structure et classes des ARN

📖 1. Rôles des acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acides nucléiques : Des molécules qui stockent et permettent l’expression de l’information génétique dans la cellule et l’organisme.

📝 Points essentiels

📌 L’ADN est le support de conservation de l’information génétique, tandis que l’ARN intervient dans la transcription, la maturation et la traduction des gènes.

• L’expression d’un gène comprend la transcription de l’ADN en ARN, puis la maturation et la traduction de l’ARN messager en protéine.

💡 Astuce mémo

ADN conserve, ARN exprime

📖 2. Nucléosides et nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléoside : Un hétéroside formé par condensation d’un pentose, ribose ou désoxyribose, et d’une base azotée par une liaison covalente N-glycosidique entre l’azote de la base et le carbone 1′ du sucre.
• Nucléotide : Un ester phosphorique de nucléoside portant un, deux ou trois résidus phosphate liés au carbone 5′ du sucre par une liaison ester.

📝 Points essentiels

• Un nucléotide contient trois éléments constitutifs:
  • une base azotée
  • un ose
  • un à trois résidus d’acide phosphorique

💡 Astuce mémo

Base + sucre → nucléoside + phosphate → nucléotide

📖 3. Bases azotées et propriétés

🔑 Notions clés & Définitions

• Formes tautomériques : Des formes chimiques réversibles et interconvertibles de bases azotées, résultant de la migration d’un hydrogène.

★ À maîtriser

• Les bases puriques dérivent d’un noyau formé de deux hétérocycles accolés, tandis que les bases pyrimidiques dérivent d’un seul hétérocycle aromatique à six atomes.

• Les bases puriques sont l’adénine, ou 6-amino-purine, et la guanine, ou 2-amino-6-hydroxy-purine.

• La cytosine est présente dans l’ADN et l’ARN, l’uracile exclusivement dans l’ARN et la thymine exclusivement dans l’ADN.

Compléments

• Dans le génome des mammifères, environ 5 % des cytosines sont méthylées en position 5, ce qui constitue une marque épigénétique associée à la condensation de la chromatine et au contrôle de l’expression génétique.

• Les acides nucléiques absorbent intensément les ultraviolets à 260 nm, ce qui permet de quantifier leur concentration en solution.

📖 4. Sucres et principaux nucléotides

📝 Points essentiels

• Le pentose de l’ARN est le D(-)-ribose, tandis que celui de l’ADN est le D(-)-2-désoxyribose, tous deux sous forme β-furanique cyclique.

📌 Les ribonucléosides principaux sont l’adénosine, la guanosine, la cytidine et l’uridine, tandis que les désoxyribonucléosides principaux sont la désoxyadénosine, la désoxyguanosine, la désoxycytidine et la désoxythymidine.

• Les quatre nucléotides principaux de l’ARN sont AMP, GMP, CMP et UMP, tandis que ceux de l’ADN sont TMP, dAMP, dGMP et dCMP.

💡 Astuce mémo

Ribose dans l’ARN, désoxyribose dans l’ADN

📖 5. Fonctions cellulaires des nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• ATP : Un nucléotide triphosphate dont les trois phosphates sont nommés α, β et γ selon leur distance au carbone 5′ du ribose.

★ À maîtriser

• L’hydrolyse de la liaison phosphoester apporte 14 kJ par mole, tandis que l’hydrolyse des liaisons phosphoanhydrides apporte 31 kJ par mole.

• Les nucléosides triphosphates sont la principale source d’énergie cellulaire par hydrolyse de leurs liaisons phosphoanhydrides, l’ATP étant utilisé préférentiellement devant l’UTP, le GTP et le CTP.

Compléments

• Les nucléotides entrent dans la composition de cofacteurs enzymatiques tels que la CoA, le NAD et le FADH.

• L’AMPc et le GMPc sont des seconds messagers intracellulaires participant à la transduction des signaux déclenchés par des ligands ou des hormones.

📖 6. Structure primaire de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure primaire de l’ADN : Une séquence de désoxyribonucléosides monophosphates contenant du 2′-désoxyribose, un phosphate et l’une des bases A, G, C ou T.

📝 Points essentiels

• Deux nucléotides contigus de l’ADN sont reliés par une liaison 3′-5′ phosphodiester entre le groupement hydroxyle 3′ de l’un et le phosphate 5′ de l’autre.

• Une chaîne d’ADN possède une extrémité 5′ phosphate et une extrémité 3′ hydroxyle et se décrit conventionnellement dans le sens 5′ phosphate vers 3′ hydroxyle.

💡 Astuce mémo

5’ phosphate → 3’ hydroxyle

📖 7. Double hélice et complémentarité

🔑 Notions clés & Définitions

• Double hélice : D’ADN est une structure bicaténaire formée de deux chaînes antiparallèles, complémentaires et hélicoïdales.

★ À maîtriser

• L’adénine s’apparie avec la thymine par deux liaisons hydrogène, tandis que la guanine s’apparie avec la cytosine par trois liaisons hydrogène.

Compléments

• Dans l’ADN B, le pas de l’hélice est de 3,4 nm, soit 34 Å, et correspond à 10,5 paires de bases.

• L’ADN B possède un squelette désoxyribose-phosphate hydrophile orienté vers l’eau et un cœur hydrophobe formé par l’association des bases, avec un grand sillon et un petit sillon.

📌 L’ADN A est une hélice droite trapue de 11 paires de bases par tour et de 25 Å de pas, tandis que l’ADN Z est une hélice gauche en zigzag de 12 paires de bases par tour et de 46 Å de pas.

💡 Astuce mémo

A-T : 2 liaisons, G-C : 3 liaisons

📖 8. Propriétés et génomes ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Dénaturation : De l’ADN est la séparation de ses deux brins par rupture des liaisons hydrogène, généralement provoquée par une élévation de la température jusqu’à 100 °C.
• Température de fusion : Tm est la température à laquelle la moitié de la longueur d’une séquence d’ADN est séparée en brins simples.

★ À maîtriser

📌 Les mutations somatiques acquises favorisent le vieillissement et les clones malins, tandis que les mutations germinales peuvent provoquer des pathologies héréditaires transmissibles.

• Le génome humain comprend 3,1 × 10^9 paires de bases et 23 paires de chromosomes, tandis que le génome mitochondrial représente 2 % du génome humain.

Compléments

• L’ADN dénaturé est simple brin, moins visqueux et présente une absorbance à 260 nm et une densité supérieures à celles de l’ADN double brin.

• Un refroidissement progressif et lent permet aux deux brins d’ADN dénaturés de se réapparier selon leur complémentarité.

• Le génome du bactériophage λ est un ADN d’environ 50 000 paires de bases contenant 60 gènes, tandis que le génome d’Escherichia coli mesure 3,6 Mb et contient environ 4 000 gènes.

💡 Astuce mémo

GC élevé → température de fusion élevée

📖 9. Structure et classes des ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure primaire de l’ARN : Une chaîne de ribonucléosides monophosphates contenant un ribose, un phosphate et l’une des bases A, G, C ou U.
• Structure tige-boucle : De l’ARN comprend une tige formée de bases appariées en hélice et une boucle constituée d’une région non appariée.

★ À maîtriser

• Les ARNt représentent 10 à 20 % des ARN cellulaires, mesurent 74 à 95 nucléotides et participent à la traduction avec une structure en feuille de trèfle.

• Les ARNr représentent environ 80 % des ARN cellulaires, sont au nombre de quatre, mesurent 120 à 5000 nucléotides et entrent dans la composition des ribosomes.

• Les ARNm sont linéaires, instables, présents à environ 5 % des ARN cellulaires, mesurent 400 à 6000 nucléotides et présentent une diversité accrue par l’épissage alternatif.

Compléments

• Les chaînes d’ARN mesurent environ 10 à 10^4 unités nucléotidiques et sont orientées de l’extrémité 5′ vers l’extrémité 3′ par des liaisons 3′-5′ phosphodiester.

• L’ARN est généralement monobrin mais peut former des appariements conventionnels G-C et A-U ou non conventionnels, intra- ou intermoléculaires.

• Les ARN absorbent à 260 nm, sont peu solubles dans l’eau, très solubles dans les solutions salines, insolubles dans les solvants organiques et sensibles aux RNAses.

• Les ARNsn représentent moins de 1 % des ARN, mesurent 100 à 300 nucléotides et interviennent dans l’épissage, tandis que les miARN de 20 à 25 nucléotides régulent quantitativement la traduction d’ARN cibles et que les ARNsno possèdent une activité catalytique.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN