Fiche de révision : Nucléotides et acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Bases pyrimidiques et tautomérie
2. Bases puriques et appariements
3. Nucléosides et nucléotides
4. Fonctions cellulaires des nucléotides
5. Biosynthèse des nucléotides pyrimidiques
6. Biosynthèse des nucléotides puriques
7. Récupération et catabolisme
8. Polynucléotides et orientation
9. Structure et types d’ARN
10. Fragilité et fonctions des ARN

📖 1. Bases pyrimidiques et tautomérie

★ À maîtriser

• Les bases azotées pyrimidiques sont:
  • l’uracile
  • la thymine
  • la cytosine

📌 À pH physiologique, la forme céto de l’uracile et la forme amino de la cytosine prédominent, tandis que les formes énol et imino peuvent favoriser des appariements incorrects mutagènes.

• La désamination oxydative enlève un groupement amine et le remplace par une fonction céto, transformant notamment la cytosine en uracile.

Compléments

• La thymine est un 5-méthyluracile portant un groupement méthyle CH3 sur le carbone 5.

💡 Astuce mémo

Formes céto/amino stables, formes énol/imino mutagènes

📖 2. Bases puriques et appariements

🔑 Notions clés & Définitions

• Adénine : une 6-amino-purine dont la forme amino prédomine à pH physiologique et qui est présente dans l’ADN et l’ARN
• Guanine : une 2-amino-6-oxypurine dont la forme céto prédomine à pH physiologique et qui est présente dans l’ADN et l’ARN

📝 Points essentiels

• Les bases puriques sont l’adénine et la guanine, dérivées d’un noyau formé par l’accolement d’un cycle pyrimidine et d’un cycle imidazole contenant au total quatre azotes.

📌 L’appariement A-T ou A-U forme deux liaisons hydrogène, tandis que l’appariement G-C forme trois liaisons hydrogène et est donc plus stable.

💡 Astuce mémo

Deux cycles accolés forment la grande purine

📖 3. Nucléosides et nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléoside : résulte de l’association d’une base azotée avec un pentose sous forme furanose, sans phosphate
• Nucléotide : un ester phosphorique de nucléoside formé par estérification de l’alcool en 5’ par l’acide phosphorique

★ À maîtriser

📌 Le D-ribose possède un groupement hydroxyle en 2’ et se trouve dans l’ARN, tandis que le D-désoxyribose ne possède pas ce groupement et se trouve dans l’ADN.

Compléments

• À pH physiologique, un nucléotide porte deux charges négatives au niveau de son phosphate ; l’AMP est aussi appelé acide adénylique ou adénylate, et l’UMP acide uridylique ou uridylate.

💡 Astuce mémo

Base + sucre = nucléoside, puis + phosphate = nucléotide

📖 4. Fonctions cellulaires des nucléotides

★ À maîtriser

• Les nucléotides sont les unités élémentaires de l’ADN et de l’ARN et sont indispensables à la réplication et à la transcription.

• L’ATP et le GTP sont des transporteurs d’énergie, et l’ATP peut donner un groupement phosphoryl transféré par les protéines kinases.

Compléments

• Les AMPc et GMPc sont des seconds messagers de la transduction intracellulaire, tandis que le NAD et le FAD contiennent des nucléotides dans leur structure.

📖 5. Biosynthèse des nucléotides pyrimidiques

📝 Points essentiels

• Le PRPP est produit à partir du ribose 5-phosphate et d’ATP par la PRPP synthétase, qui transforme l’ATP en AMP et constitue une étape commune aux biosynthèses purique et pyrimidique.

• La biosynthèse de novo des pyrimidines construit d’abord le noyau pyrimidique, puis l’attache au ribose-phosphate pour former un nucléotide.

• 🔄 Les étapes majeures de la voie pyrimidique sont:

  1. la formation du carbamyl phosphate
  2. la formation du carbamylaspartate
  3. la production d’orotate
  4. la formation d’OMP
  5. la décarboxylation de l’OMP en UMP
  6. les phosphorylations en UDP puis UTP
  7. l’amination de l’UTP en CTP

📌 Le fluoro-uracile est converti en F-dUMP, qui inhibe irréversiblement la thymidylate synthétase, bloque la synthèse du dTMP et empêche la réplication de l’ADN dans les cellules proliférantes.

📌 La carbamyl phosphate synthétase II est inhibée par l’UTP et activée par le PRPP, tandis que l’aspartate-transcarbamylase est inhibée par le CTP et activée par l’ATP.

💡 Astuce mémo

Carbamyl phosphate → carbamylaspartate → OMP → UMP → UTP → CTP

📖 6. Biosynthèse des nucléotides puriques

★ À maîtriser

📌 Dans la biosynthèse de novo purique, les bases sont assemblées progressivement sur le ribose, de sorte que le nucléotide est construit directement.

• La biosynthèse de novo purique forme l’IMP en environ neuf étapes à partir du PRPP, puis l’IMP donne naissance à l’AMP ou au GMP.

📌 La synthèse de l’AMP à partir de l’IMP utilise le GTP, tandis que la synthèse du GMP à partir de l’IMP utilise l’ATP, ce qui constitue une régulation croisée.

Compléments

📌 L’AMP inhibe l’adénylosuccinate synthétase et le GMP inhibe l’IMP déshydrogénase, contrôlant ainsi leur propre voie de formation.

💡 Astuce mémo

Pyrimidiques : base puis ribose ; puriques : base construite sur le ribose

📖 7. Récupération et catabolisme

★ À maîtriser

• 🔄 Le catabolisme des purines suit la séquence:

  1. hypoxanthine
  2. xanthine
  3. acide urique excrété dans les urines

• Les bases puriques peuvent être recyclées grâce à l’APRTase pour l’adénine et à l’HGPRTase pour l’hypoxanthine ou la guanine, en présence de PRPP.

• Une hyperuricémie peut provoquer la goutte par précipitation de cristaux d’urate dans les articulations, et l’allopurinol inhibe la xanthine oxydase.

Compléments

📌 L’adénosine est soit phosphorylée en AMP par l’adénosine kinase, soit transformée en inosine par l’adénosine désaminase.

• Un déficit en adénosine désaminase peut provoquer un déficit immunitaire combiné sévère par accumulation d’ATP, et il peut être traité par thérapie génique ex vivo.

📌 Le catabolisme de la cytosine et de l’uracile produit la β-alanine, tandis que celui de la thymine produit l’acide propionique, sans accumulation de déchet comparable à l’acide urique.

💡 Astuce mémo

Dégradation des purines → acide urique → excrétion urinaire

📖 8. Polynucléotides et orientation

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison phosphodiester : unit le groupement hydroxyle 3’ d’un nucléotide au phosphate du nucléotide suivant dans un polynucléotide

📝 Points essentiels

📌 Les séquences d’ADN et d’ARN s’écrivent conventionnellement de 5’ à 3’, avec l’extrémité 5’ phosphate à gauche et l’extrémité 3’ hydroxyle à droite ; la polymérisation se fait de 5’ vers 3’.

• Chaque liaison phosphodiester porte une charge négative, tandis que l’extrémité 5’ phosphate porte deux charges négatives.

💡 Astuce mémo

5’P → chaîne phosphodiester → 3’OH

📖 9. Structure et types d’ARN

★ À maîtriser

📌 L’ARN est un polyribonucléotide généralement monocaténaire contenant du ribose et les bases A, G, C et U, tandis que l’ADN est bicaténaire et contient du désoxyribose et de la thymine.

• Une chaîne d’ARN peut se replier sur elle-même en tiges-boucles stabilisées par des liaisons hydrogène entre bases complémentaires, puis adopter des structures secondaires et tertiaires complexes.

Compléments

• Les appariements parfaits de l’ARN sont A-U et C-G, tandis qu’un appariement G-U imparfait peut comporter une seule liaison hydrogène.

• Les microARN sont les seuls ARN décrits dans le cours comme bicaténaires et interviennent dans la régulation de l’expression des gènes.

💡 Astuce mémo

ARN monocaténaire et ribose 2’OH, ADN bicaténaire et désoxyribose

📖 10. Fragilité et fonctions des ARN

★ À maîtriser

📌 L’ARN est moins stable que l’ADN vis-à-vis de l’hydrolyse parce que son groupement hydroxyle en 2’ peut attaquer la liaison phosphodiester.

• Les ARN messagers sont codants, tandis que les ARN ribosomiques et les ARN de transfert sont des ARN non codants nécessaires à la traduction.

Compléments

• À température ambiante, l’ARN peut se dégrader en moins d’une ou deux heures, tandis qu’une conservation réfrigérée permet de le conserver plusieurs mois.

• Les snRNA participent à l’épissage des ARN messagers dans les splicéosomes, et les longs ARN non codants peuvent réprimer l’expression d’un chromosome X chez les filles.

💡 Astuce mémo

OH en 2’ → hydrolyse phosphodiester → ARN moins stable

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des bases nucléiques