Fiche de révision : Structure des acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Constitution des nucléotides
2. Bases et différences ADN ARN
3. Liaisons et polarité des brins
4. Découverte de la double hélice
5. Propriétés de la double hélice
6. Compaction et conformations de l’ADN
7. Structures et repliement de l’ARN

📖 1. Constitution des nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Constitué d’un pentose, d’une base azotée et d’un à trois groupements phosphates.
• Nucléoside : Résulte de l’association d’un pentose et d’une base azotée par une liaison N-glycosidique.

📝 Points essentiels

• La liaison entre un nucléoside et un ou plusieurs groupements phosphates est une liaison 5′-phosphoester.

💡 Astuce mémo

Nucléoside = 2 éléments ; nucléotide = tous les éléments

📖 2. Bases et différences ADN ARN

📝 Points essentiels

• Les cinq bases azotées majeures sont les purines adénine et guanine, ainsi que les pyrimidines thymine, cytosine et uracile.

📌 L’uracile est normalement présent dans l’ARN, tandis que l’ADN utilise la thymine ; certains ARN, notamment les ARN de transfert, peuvent toutefois contenir de la thymine.

📌 Le pentose de l’ADN est le 2′-désoxyribose, dépourvu d’oxygène en position 2′, tandis que celui de l’ARN est le ribose, qui possède un groupement OH en position 2′.

💡 Astuce mémo

AG purines ; CUT pyrimidines

📖 3. Liaisons et polarité des brins

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison phosphodiester : Relie le groupement hydroxyle en 3′ d’un nucléotide à la fonction acide du phosphate lié au carbone 5′ d’un autre nucléotide.

📝 Points essentiels

• L’enchaînement des pentoses reliés par les phosphates forme le squelette sucre-phosphate d’un brin d’ADN ou d’ARN.

📌 L’extrémité 5′ d’un acide nucléique porte un phosphate libre, l’extrémité 3′ porte un OH libre, et la séquence est toujours lue de 5′ vers 3′.

💡 Astuce mémo

3′-OH → phosphate 5′ : lecture 5′→3′

📖 4. Découverte de la double hélice

📝 Points essentiels

• En 1950, Erwin Chargaff a montré que, dans l’ADN, la quantité d’adénine égale celle de thymine et la quantité de guanine égale celle de cytosine, soit A = T et G = C.

• En 1952, Rosalind Franklin a montré par diffraction des rayons X que l’ADN est hélicoïdal, que le squelette sucre-phosphate est extérieur, que les bases sont intérieures et que le diamètre de l’hélice est de 2 nm.

• En 1953, Watson et Crick ont proposé le modèle de la double hélice de l’ADN, formée de deux brins associés par des paires de bases et enroulés en hélice droite.

💡 Astuce mémo

Chargaff + Franklin → modèle de Watson et Crick

📖 5. Propriétés de la double hélice

🔑 Notions clés & Définitions

• Brins antiparallèles : Les deux brins de la double hélice sont antiparallèles : l’extrémité 5′-phosphate de l’un correspond à l’extrémité 3′-OH de l’autre.

★ À maîtriser

📌 Le principe de complémentarité impose l’appariement d’une purine avec une pyrimidine : l’adénine s’apparie avec la thymine par deux liaisons hydrogène et la guanine avec la cytosine par trois liaisons hydrogène.

• Dans la double hélice, chaque tour mesure 3,4 nm et les paires de bases successives sont séparées de 0,34 nm.

Compléments

• L’ADN possède un sillon majeur de 2,2 nm et un sillon mineur de 1,2 nm, où les bases exposent des atomes donneurs ou accepteurs d’hydrogène.

💡 Astuce mémo

Purine-pyrimidine = diamètre constant ; deux purines ou deux pyrimidines = diamètre anormal

📖 6. Compaction et conformations de l’ADN

★ À maîtriser

• L’ADN adopte trois conformations tertiaires, appelées A, B et Z, qui diffèrent par le sens d’enroulement, la longueur d’un tour, le nombre de paires de bases par tour et la taille des sillons.

• 🔄 La compaction de l’ADN progresse selon la séquence:

  1. ADN nu de 2 nm
  2. fibre de chromatine de 10 nm
  3. solénoïde de 30 nm
  4. structure de 300 nm
  5. chromatide de 700 nm
  6. chromosome à deux chromatides de 1400 nm

Compléments

📌 Le choix entre les conformations A, B et Z dépend de l’état d’hydratation et de la présence de sel.

• La forme B, décrite par Watson et Crick, semble être la conformation d’ADN la plus abondante.

• Les histones interagissent avec l’ADN au niveau du sillon mineur et contribuent à moduler sa compaction.

💡 Astuce mémo

2 → 10 → 30 → 300 → 700 → 1400 nm

📖 7. Structures et repliement de l’ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• Tiges et boucles : Régions appariées appelées tiges et régions non appariées appelées boucles.

★ À maîtriser

📌 L’ADN est constitué de deux brins reliés entre eux, tandis qu’une molécule d’ARN n’est formée que d’un seul brin de ribonucléotides.

• Un brin d’ARN peut se replier sur lui-même par appariement intramoléculaire de bases complémentaires et former localement un duplex d’ARN.

Compléments

• Le groupement OH supplémentaire en position 2′ du ribose peut être donneur ou accepteur d’hydrogène et participe aux structures secondaires, tertiaires et quaternaires des ARN.

• L’ARN de transfert présente une structure secondaire comprenant une tige et trois boucles, tandis que l’ARN nucléaire U1 forme une structure complexe associée à des protéines.

💡 Astuce mémo

Un brin d’ARN se replie en tiges et boucles

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN