Fiche de révision : Structure des acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Nucléotides et nucléosides
2. Bases et différences ADN ARN
3. Liaisons et polarité des brins
4. Travaux fondateurs de la double hélice
5. Organisation de la double hélice
6. Compaction et conformations de l’ADN
7. Structures et propriétés de l’ARN

📖 1. Nucléotides et nucléosides

🔑 Notions clés & Définitions

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

📝 Points essentiels

• Les acides nucléiques sont constitués de nucléotides et comprennent l’ADN et l’ARN.

💡 Astuce mémo

Nucléoside = seulement base + pentose ; nucléotide = tous les éléments avec phosphate

📖 2. Bases et différences ADN ARN

📝 Points essentiels

• Les cinq bases azotées majeures sont:

  • l’adénine
  • la guanine
  • la thymine
  • la cytosine
  • l’uracile

• L’uracile se trouve uniquement dans l’ARN, même si certains ARN, notamment les ARN de transfert, peuvent 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′.

• L’ADN utilise les bases adénine, guanine, cytosine et thymine, tandis que l’ARN utilise généralement l’adénine, la guanine, la cytosine et l’uracile.

💡 Astuce mémo

AG = purines ; CUT = pyrimidines

📖 3. Liaisons et polarité des brins

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison phosphodiester : Relie les nucléotides par le groupement hydroxyle en 3′ d’un nucléotide et la fonction acide du phosphate lié au carbone 5′ d’un autre.
• Polarité des acides nucléiques : Polarisés avec une extrémité 5′-phosphate portant un phosphate libre et une extrémité 3′-OH portant un groupement hydroxyle libre.

★ À maîtriser

📌 La séquence d’un brin d’ADN ou d’ARN se lit toujours dans le sens 5′-3′, de l’extrémité 5′-phosphate vers l’extrémité 3′-OH.

Compléments

• L’enchaînement des pentoses et des groupements phosphates forme le squelette sucre-phosphate des brins d’ADN et d’ARN.

💡 Astuce mémo

5′ phosphate → 3′ OH : lecture toujours 5′→3′

📖 4. Travaux fondateurs de la double hélice

📝 Points essentiels

• En 1950, Erwin Chargaff a montré que l’ADN contient autant d’adénine que de thymine et autant de guanine que de cytosine, soit A = T et G = C.

• En 1952, la diffraction des rayons X étudiée par Rosalind Franklin a montré que l’ADN est une hélice dont le squelette sucre-phosphate est externe, les bases internes et le diamètre constant de 2 nm.

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

💡 Astuce mémo

Chargaff → Franklin → Watson et Crick

📖 5. Organisation de la double hélice

★ À maîtriser

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

• Dans la double hélice d’ADN, un tour d’hélice mesure 3,4 nm et les paires de bases sont séparées de 0,34 nm.

📌 Les deux brins de l’ADN sont antiparallèles : l’extrémité 5′-phosphate d’un brin correspond à l’extrémité 3′-OH de l’autre brin.

Compléments

• La double hélice possède un sillon majeur de 2,2 nm et un sillon mineur de 1,2 nm, dans lesquels les bases exposent des atomes pouvant interagir avec des protéines.

💡 Astuce mémo

Purine + pyrimidine = diamètre constant ; deux purines ou deux pyrimidines le modifient

📖 6. Compaction et conformations de l’ADN

★ À maîtriser

• L’ADN adopte trois conformations tertiaires, 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 étant la plus abondante et celle décrite par Watson et Crick.

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

💡 Astuce mémo

ADN nu → chromatine → solénoïde → boucles → chromatide → chromosome

📖 7. Structures et propriétés de l’ARN

★ À maîtriser

• L’ARN est généralement constitué d’un seul brin de ribonucléotides, contrairement à l’ADN qui est formé de deux brins reliés entre eux.

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

Compléments

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

• L’ARN de transfert peut présenter une structure secondaire composée d’une tige et de trois boucles, tandis que l’ARN nucléaire U1 possède une structure complexe associée à des protéines.

💡 Astuce mémo

Un brin d’ARN se replie en tiges et boucles

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison de l’ADN et de l’ARN