Fiche de révision : Structure et organisation de l’ADN

📋 Plan du Cours

1. Nucléotides et structure du sucre
2. Nucléosides et liaisons glycosidiques
3. Phosphates et nucléotides phosphorylés
4. Double hélice et formes de l’ADN
5. Liaisons et synthèse des brins
6. Compaction et génome humain

📖 1. Nucléotides et structure du sucre

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Composé d’une base azotée, d’un sucre et d’un ou plusieurs groupes phosphate.
• Acide nucléique : Molécule biologique composée de nucléotides qui porte l’information déterminant la séquence des acides aminés et, par conséquent, la structure et la fonction des protéines.

★ À maîtriser

• Le sucre des nucléotides est un pentose constitué de cinq atomes de carbone, qui peut être un ribose ou un 2-désoxyribose.

📌 Au carbone 2′, un groupe hydroxyle OH caractérise le ribose de l’ARN, tandis qu’un hydrogène H caractérise le 2-désoxyribose de l’ADN.

Compléments

• Le carbone 1′ du sucre se lie à la base azotée, le carbone 3′ porte un groupe OH et se relie au nucléotide suivant, et le carbone 5′ se lie au phosphate.

📖 2. Nucléosides et liaisons glycosidiques

★ À maîtriser

📌 Un nucléoside est formé d’un sucre et d’une base azotée, tandis qu’un nucléotide comprend en plus un ou plusieurs phosphates.

• Les bases pyrimidiques C, T et U possèdent un cycle et se lient au sucre par l’azote N1.

• Les bases puriques A et G possèdent deux cycles accolés et se lient au sucre par l’azote N9.

Compléments

• La liaison N-glycosidique se forme par condensation entre le OH du carbone 1′ du sucre et l’hydrogène du N1 d’une base pyrimidique ou du N9 d’une base purique, avec élimination d’une molécule d’eau.

💡 Astuce mémo

Pyrimidine : N1 ; purine : N9

📖 3. Phosphates et nucléotides phosphorylés

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison phosphoester : Une liaison phosphoester unit le phosphate au carbone 5′ du sucre par réaction entre une fonction alcool et le phosphate, avec élimination d’eau.

★ À maîtriser

• Les groupements phosphate confèrent aux acides nucléiques leur charge négative fondamentale à pH physiologique.

Compléments

• L’acide phosphorique H₃PO₄ est un triacide dont les trois pKa sont 2,1, 7,2 et 12,3.

• À pH physiologique, environ 7,4, la forme majoritaire du phosphate est le monohydrogénophosphate portant deux charges négatives.

• Dans un nucléotide triphosphate, le phosphate α est lié directement au sucre, le phosphate β est central et le phosphate γ est terminal.

📌 Le premier phosphate est relié au sucre par une liaison phosphoester, tandis que les phosphates supplémentaires sont reliés entre eux par des liaisons anhydrides d’acide.

💡 Astuce mémo

α près du sucre, β au centre, γ au bout

📖 4. Double hélice et formes de l’ADN

★ À maîtriser

• Les deux brins d’ADN sont antiparallèles : l’un est orienté de 5′ vers 3′ et l’autre de 3′ vers 5′.

📌 L’ADN présente trois formes principales : les formes A et B sont des hélices droites, tandis que la forme Z est une hélice gauche.

Compléments

• La forme B est la forme d’ADN la plus représentée dans les cellules et se trouve dans des conditions d’hydratation d’environ 95 % d’eau.

• La forme A est associée à une hydratation d’environ 70 % d’eau.

• La forme Z est observée pour une hydratation plus faible, d’environ 50 % d’eau.

• Le grand et le petit sillons de l’ADN permettent aux protéines de régulation, notamment aux facteurs de transcription, de reconnaître et de lier la séquence sans ouvrir la double hélice.

💡 Astuce mémo

B et A tournent à droite ; Z tourne à gauche

📖 5. Liaisons et synthèse des brins

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison phosphodiester : La liaison phosphodiester relie le OH du carbone 3′ d’un sucre au OH du carbone 5′ du sucre suivant par l’intermédiaire d’un phosphate.

★ À maîtriser

• Lors de l’élongation de l’ADN, l’ADN polymérase utilise un dNTP dont le phosphate α se lie au OH du carbone 3′ du dernier nucléotide de la chaîne.

• La synthèse de l’ADN se déroule dans le sens 5′ vers 3′, de sorte que le brin possède une extrémité 5′ et une extrémité 3′.

• Dans l’ADN, l’adénine s’apparie à la thymine par deux liaisons hydrogène, tandis que la guanine s’apparie à la cytosine par trois liaisons hydrogène.

Compléments

• Une liaison hydrogène est une interaction de faible énergie mettant en jeu trois atomes, dont un atome d’hydrogène formant un pont entre les deux autres.

📖 6. Compaction et génome humain

★ À maîtriser

• Chez les eucaryotes, l’ADN s’associe aux histones pour former la chromatine, qui se compacte en nucléosomes, en fibre de 30 nm, en boucles puis en structures chromosomiques condensées.

• Dans le génome humain, les exons représentent 1 % et sont des séquences codantes transcrites et traduites en protéines.

• Les séquences répétées et les transposons représentent 50 % du génome humain et comprennent des éléments mobiles et des régions hautement polymorphes utiles à l’identification.

Compléments

• Chez les eucaryotes, les molécules d’ADN peuvent atteindre deux mètres de long et sont contenues dans un noyau d’environ 10 μm de diamètre.

• Le nucléosome constitue le premier niveau de compaction et présente un aspect de perles sur un fil, correspondant à une fibre de 11 nm.

• Dans le génome humain, les introns représentent 24 % et sont des séquences non codantes intercalées dans les gènes.

💡 Astuce mémo

Nucléosome, fibre de 30 nm, boucles, chromosome