Fiche de révision : Nucléotides et acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Constituants des nucléotides
2. Bases pyrimidiques et tautomérie
3. Bases puriques et dérivés
4. Nucléosides et nucléotides
5. Fonctions cellulaires des nucléotides
6. Biosynthèse des pyrimidines
7. Biosynthèse des purines
8. Régulation et récupération
9. Polynucléotides et orientation
10. Structure et types d’ARN

📖 1. Constituants des nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Constitué d’un pentose à cinq carbones, d’une base azotée et d’acide phosphorique.
• Acides nucléiques : ADN et ARN, qui sont des enchaînements de nucléotides unis par des liaisons 3’-5’ phosphodiester.

📝 Points essentiels

• Les bases azotées comprennent:
  • l’adénine
  • la guanine
  • l’uracile
  • la thymine
  • la cytosine

💡 Astuce mémo

Base + pentose → nucléoside ; nucléoside + phosphate → nucléotide

📖 2. Bases pyrimidiques et tautomérie

★ À maîtriser

📌 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, tandis que les formes énol ou imino favorisent les mésappariements mutagènes.

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

Compléments

• Les bases pyrimidiques dérivent d’un noyau contenant deux atomes d’azote et leur numérotation s’effectue dans le sens horaire à partir de l’azote 1.

• La thymine est une 5-méthyluracile et la cytosine est une 2-oxy-4-aminopyrimidine.

💡 Astuce mémo

Forme céto/amino majoritaire, forme énol/imino mutagène

📖 3. Bases puriques et dérivés

🔑 Notions clés & Définitions

• Purine : Noyau azoté formé par l’accolement d’un cycle pyrimidine à six sommets et d’un cycle imidazole à cinq sommets, contenant au total quatre atomes d’azote.

★ À maîtriser

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

• L’acide urique est une 2,6,8-trioxypurine et constitue le produit final de dégradation des bases puriques excrété dans les urines.

Compléments

• La désamination oxydative de l’adénine produit l’hypoxanthine et celle de la guanine produit la xanthine.

💡 Astuce mémo

Une purine fusionne un cycle pyrimidine et un cycle imidazole

📖 4. Nucléosides et nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléoside : Association d’une base azotée et d’un pentose sous forme furanose.
• Nucléotide : Nucléoside phosphorylé en 5’ par estérification de la fonction alcool du pentose avec l’acide phosphorique.

📝 Points essentiels

📌 Dans l’ARN, le pentose est le D-ribose avec un groupement hydroxyle en 2’, tandis que dans l’ADN il s’agit du D-désoxyribose dépourvu de ce groupement.

• La liaison entre la base et le pentose est une liaison N-β-osidique impliquant N1 des bases pyrimidiques ou N9 des bases puriques.

💡 Astuce mémo

Nucléoside sans phosphate, nucléotide avec phosphate

📖 5. Fonctions cellulaires des nucléotides

★ À maîtriser

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

• L’ATP et le GTP sont des transporteurs d’énergie, et l’ATP donne des groupements phosphoryl transférés par les protéines kinases.

Compléments

• Les nucléotides participent au transport d’acides aminés, de sucres et de lipides ainsi qu’à la structure de coenzymes comme le NAD et le FAD.

• L’AMPc et le GMPc sont des seconds messagers de la transduction intracellulaire.

📖 6. Biosynthèse des pyrimidines

🔑 Notions clés & Définitions

• PRPP : Produit à partir du ribose 5-phosphate et d’ATP par la PRPP synthétase et fournissant le ribose des biosynthèses nucléotidiques.

📝 Points essentiels

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

• 🔄 La voie de novo pyrimidique forme successivement:

  1. carbamyl phosphate
  2. carbamylaspartate
  3. orotate
  4. OMP
  5. UMP
  6. UDP
  7. UTP
  8. CTP

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

💡 Astuce mémo

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

📖 7. Biosynthèse des purines

★ À maîtriser

📌 Dans la biosynthèse de novo des purines, le noyau purique est construit progressivement directement sur le ribose du PRPP.

• La biosynthèse de novo des purines aboutit à l’IMP, à partir duquel sont formés l’AMP et le 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.

Compléments

📌 L’adénylate succinate synthétase est inhibée par l’AMP et l’IMP déshydrogénase est inhibée par le GMP.

💡 Astuce mémo

Pyrimidines : base puis ribose ; purines : noyau construit sur le ribose

📖 8. Régulation et récupération

★ À maîtriser

📌 La PRPP synthétase est soumise à une rétro-inhibition cumulative par l’IMP, l’AMP, le GMP, les nucléotides pyrimidiques et certains acides aminés.

• La récupération purique transforme les bases libres en nucléotides monophosphates grâce au PRPP et aux enzymes APRTase ou HGPRTase.

• 🔄 Le catabolisme purique suit la séquence:

  1. hypoxanthine
  2. xanthine
  3. acide urique

📌 La récupération des pyrimidines consomme environ une molécule d’ATP, alors que leur biosynthèse de novo consomme environ cinq molécules d’ATP par molécule de CTP.

Compléments

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

• Un déficit en adénosine désaminase provoque un déficit immunitaire combiné sévère par accumulation d’ATP et inhibition de la synthèse de l’ADN, notamment dans les lymphocytes.

💡 Astuce mémo

Produits finaux élevés → rétro-inhibition des enzymes de biosynthèse

📖 9. Polynucléotides et orientation

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison phosphodiester : Liaison le groupement hydroxyle 3’ d’un nucléotide au phosphate 5’ du nucléotide suivant.

📝 Points essentiels

📌 Les séquences d’ADN et d’ARN s’écrivent conventionnellement de l’extrémité 5’ à gauche vers l’extrémité 3’ à droite, et 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

Lecture et polymérisation de 5’ vers 3’

📖 10. Structure et types d’ARN

★ À maîtriser

📌 L’ARN est un polyribonucléotide généralement monocaténaire contenant du ribose 2’OH, tandis que l’ADN est un polydésoxyribonucléotide bicaténaire dépourvu de 2’OH.

• Les ARN contiennent principalement les bases A, G, C et U, mais l’ARNt peut exceptionnellement contenir de la thymine, de l’inosine ou des nucléosides méthylés.

• L’ARN peut se replier sur lui-même en tiges-boucles stabilisées par des appariements de bases complémentaires et adopter des structures secondaires et tertiaires complexes.

📌 Les appariements parfaits de l’ARN sont A-U et C-G, avec deux liaisons hydrogène pour A-U et trois pour C-G, tandis que l’appariement G-U est imparfait et ne comporte qu’une liaison hydrogène.

• Les ARN sont moins stables que les ADN vis-à-vis de l’hydrolyse car leur groupement hydroxyle en 2’ peut attaquer la liaison phosphodiester.

• Les ARNm sont codants, tandis que les ARNr et les ARNt sont des ARN non codants nécessaires à la traduction.

Compléments

• Les microARN régulent l’expression des gènes, les snARN participent à l’épissage des ARNm et les longs ARN non codants peuvent réprimer l’expression d’un chromosome X.

💡 Astuce mémo

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

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des voies de biosynthèse

Comparaison ADN ARN