Fiche de révision : Nucléotides et acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Bases azotées pyrimidiques
2. Bases azotées puriques
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 ARN

📖 1. Bases azotées pyrimidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Bases pyrimidiques : Les bases pyrimidiques dérivent d’un noyau pyrimidine à six sommets comportant deux atomes d’azote et comprennent l’uracile, la thymine et la cytosine.

★ À maîtriser

📌 La thymine et la cytosine sont présentes dans l’ADN, tandis que l’uracile et la cytosine sont présentes dans l’ARN.

• La désamination oxydative catalysée par une désaminase remplace un groupement amine par une fonction céto et transforme notamment la cytosine en uracile.

Compléments

📌 À pH physiologique, les formes céto de l’uracile et de la guanine ainsi que la forme amino de la cytosine et de l’adénine prédominent, car les formes énol ou imino favorisent des appariements incorrects.

💡 Astuce mémo

C et T dans l’ADN, C et U dans l’ARN

📖 2. Bases azotées puriques

🔑 Notions clés & Définitions

• Bases puriques : Les bases puriques dérivent d’un noyau purine formé par l’accolement d’un cycle pyrimidine et d’un cycle imidazole, soit quatre atomes d’azote au total.

★ À maîtriser

• L’adénine est une 6-amino-purine et la guanine une 2-amino-6-oxypurine.

📌 Les paires A-T comportent deux liaisons hydrogène, tandis que les paires G-C en comportent trois et sont donc plus stables.

Compléments

• Les bases azotées sont des molécules planes riches en doubles liaisons ou en liaisons conjuguées qui absorbent certains rayonnements, propriété utilisée pour mesurer la concentration des acides nucléiques par spectrophotométrie.

• La désamination oxydative de l’adénine produit l’hypoxanthine, celle de la guanine produit la xanthine, et l’acide urique est le produit terminal du catabolisme purique.

💡 Astuce mémo

Une purine associe un cycle pyrimidine et un cycle imidazole

📖 3. Nucléosides et nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléoside : Un nucléoside est l’association d’une base azotée et d’un pentose sous forme furanose, reliés par une liaison N-β-osidique.
• Nucléotide : Un nucléotide est un nucléoside phosphorylé en 5’ par estérification de la fonction alcool du pentose avec l’acide phosphorique et porte deux charges négatives sur le phosphate à pH physiologique.

★ À maîtriser

📌 Le D-ribose possède un hydroxyle en 2’ et constitue le sucre de l’ARN, tandis que le D-désoxyribose en est dépourvu et constitue celui de l’ADN.

Compléments

📌 La liaison N-β-osidique relie le carbone 1’ du pentose à l’azote N1 d’une base pyrimidique ou à l’azote N9 d’une base purique.

💡 Astuce mémo

Base + pentose = nucléoside ; + phosphate = nucléotide

📖 4. Fonctions cellulaires des nucléotides

📝 Points essentiels

• Les nucléotides assurent plusieurs fonctions: unités des acides nucléiques, transporteurs d’énergie ATP et GTP, transporteurs d’acides aminés, de sucres et de lipides, donneurs de groupements phosphoryle, seconds messagers AMPc et GMPc, constituants des coenzymes NAD et FAD

📖 5. Biosynthèse des nucléotides pyrimidiques

★ À maîtriser

• La PRPP synthétase produit le 5’-phosphoribosyl-1’-pyrophosphate à partir du ribose-5-phosphate et d’ATP, étape commune aux biosynthèses purique et pyrimidique.

• La biosynthèse de novo des pyrimidines suit la séquence carbamyl phosphate, carbamylaspartate, orotate, OMP, UMP, UDP, UTP puis CTP.

📌 La ribonucléotide réductase retire l’hydroxyle en 2’ des ribonucléotides pour former des désoxyribonucléotides, et la thymidylate synthétase méthyle le dUMP en dTMP grâce à un dérivé du folate.

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

Compléments

📌 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 → UDP → UTP → CTP

📖 6. Biosynthèse des nucléotides puriques

★ À maîtriser

📌 Dans la biosynthèse purique, le noyau purine est assemblé progressivement sur le ribose du PRPP, alors que la base pyrimidique est construite avant d’être attachée au ribose.

• La synthèse de novo purique construit en plusieurs étapes l’IMP à partir du PRPP, puis transforme l’IMP en AMP ou en 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’adénylate-succinate synthétase et le GMP inhibe l’IMP déshydrogénase, contrôlant ainsi leur propre synthèse.

💡 Astuce mémo

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

📖 7. Récupération et catabolisme

★ À maîtriser

• Le catabolisme purique transforme les nucléotides en nucléosides, libère les bases puriques, convertit l’hypoxanthine en xanthine puis la xanthine en acide urique, qui est excrété dans les urines.

📌 L’APRTase récupère l’adénine et l’HGPRTase récupère l’hypoxanthine ou la guanine en les fixant au PRPP pour former des nucléotides monophosphates.

Compléments

• Un déficit en HGPRTase provoque le syndrome de Lesch-Nyhan, maladie liée à l’X associée à une surproduction d’acide urique, à des troubles psychomoteurs et à une tendance à l’automutilation.

• Un déficit en adénosine désaminase entraîne un déficit immunitaire combiné sévère par accumulation d’ATP, et peut être traité par thérapie génique ex vivo des cellules souches médullaires.

📌 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 déchets métaboliques comparable à l’acide urique.

💡 Astuce mémo

Dégradation purique → acide urique → excrétion urinaire ; récupération → économie d’énergie

📖 8. Polynucléotides et ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison phosphodiester : La liaison 3’-5’ phosphodiester relie le groupement hydroxyle 3’ d’un nucléotide au phosphate du nucléotide suivant dans les polynucléotides.

★ À maîtriser

📌 Les séquences d’ADN et d’ARN s’écrivent conventionnellement de 5’ à 3’, avec l’extrémité 5’ à gauche et l’extrémité 3’ à droite, et leur polymérisation se déroule de 5’ vers 3’.

📌 L’ARN est un polyribonucléotide généralement monocaténaire contenant un hydroxyle en 2’, tandis que l’ADN est bicaténaire et dépourvu de cet hydroxyle.

• L’ARN peut se replier sur lui-même pour former des tiges-boucles et des structures secondaires ou tertiaires stabilisées par des appariements de bases.

📌 L’ARN est moins stable que l’ADN vis-à-vis de l’hydrolyse, car son hydroxyle en 2’ peut attaquer la liaison phosphodiester et provoquer sa rupture.

Compléments

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

• Les ARN messagers sont codants, tandis que les ARN ribosomiques et de transfert participent à la traduction, les microARN régulent l’expression des gènes et les petits ARN nucléaires participent à l’épissage.

💡 Astuce mémo

ADN bicaténaire et désoxyribose ; ARN monocaténaire et ribose

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des voies de biosynthèse