Fiche de révision : Structure et organisation des acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Formes de l’ADN et électrophorèse
2. Rôles des topoisomérases
3. Compactation et organisation cellulaire
4. ADN des virus et bactériophages
5. Dénaturation et température de fusion
6. Double hélice et complémentarité
7. Nucléotides et polynucléotides

📖 1. Formes de l’ADN et électrophorèse

📝 Points essentiels

• Un même fragment d’ADN peut exister sous forme relâchée, linéaire ou surenroulée.

• À charge constante, la vitesse de migration d’une molécule d’ADN dans un gel d’agarose dépend de sa forme.

• Par rapport à sa forme linéaire, un ADN circulaire migre plus lentement car il est plus encombrant, tandis qu’un ADN surenroulé migre plus vite car il est moins encombrant.

💡 Astuce mémo

Relâché = encombrant et lent ; surenroulé = compact et rapide

📖 2. Rôles des topoisomérases

🔑 Notions clés & Définitions

• Topoisomérase : Enzyme qui modifie la structure de l’ADN en le déroulant, en créant des surenroulements ou en démêlant des enchevêtrements.

📝 Points essentiels

📌 La topoisomérase 1 a pour rôle de dérouler l’ADN et elle est nécessaire lors de la réplication.

• La topoisomérase 2 peut créer des surenroulements dans un plasmide circulaire et permettre la séparation des deux molécules filles après réplication en démêlant les enchevêtrements.

💡 Astuce mémo

Topoisomérase 1 déroule ; topoisomérase 2 surenroule ou démêle

📖 3. Compactation et organisation cellulaire

★ À maîtriser

📌 La longueur de l’ADN étant très supérieure à la taille de la cellule, l’ADN doit être compacté.

📌 Chez les procaryotes, l’ADN circulaire est surenroulé, tandis que chez les eucaryotes l’ADN linéaire est organisé en chromatine.

• Chez les procaryotes, l’ADN génomique chromosomique est obligatoire, porte l’information génétique bactérienne et mesure environ 10^5 à 10^7 pb.

• Chez les eucaryotes, l’ADN génomique nucléaire est linéaire, porte l’information génétique de la cellule et mesure environ 10^7 à 10^11 pb.

Compléments

• Chez les procaryotes, l’ADN plasmidique est facultatif, peut porter une résistance aux antibiotiques et mesure environ 10^3 à 10^5 pb.

• Chez les procaryotes, l’épisome ou facteur F est un ADN facultatif impliqué dans la conjugaison et mesurant environ 100 à 10^3 pb.

• Chez les eucaryotes, l’ADN mitochondrial est circulaire, porte l’information génétique de la mitochondrie et mesure environ 15·10^3 à 30·10^3 pb.

• Chez les eucaryotes, l’ADN chloroplastique est circulaire, porte l’information génétique du chloroplaste et mesure environ 120·10^3 à 220·10^3 pb.

💡 Astuce mémo

Procaryote : ADN circulaire surenroulé ; eucaryote : ADN linéaire en chromatine

📖 4. ADN des virus et bactériophages

🔑 Notions clés & Définitions

• Matériel génétique viral : ADN ou ARN, simple ou double brin, et linéaire ou circulaire.

📝 Points essentiels

• Les bactériophages et les virus ne sont pas des êtres vivants, mais des parasites endocellulaires obligatoires.

• Les génomes des bactériophages cités sont:

  • ΦX174 et M13 : ADN simple brin circulaire
  • T4, T7 et λ : ADN double brin linéaire
  • R17 : ARN simple brin linéaire

• Les génomes des virus cités sont:

  • herpès : ADN double brin linéaire
  • SV40 : ADN double brin circulaire
  • réovirus : ARN double brin linéaire

📖 5. Dénaturation et température de fusion

🔑 Notions clés & Définitions

• Température de fusion : Température à laquelle la moitié des molécules d’ADN est dénaturée.

★ À maîtriser

• 🔄 La dissociation et la réassociation des brins suivent cette séquence:
  1. Chauffage de la solution
  2. Rupture des liaisons hydrogène
  3. Séparation des deux brins
  4. Refroidissement lent
  5. Réassociation des deux brins

📌 Plus un ADN est riche en guanine et en cytosine, liées par trois liaisons hydrogène, plus sa température de fusion est élevée.

📐 Formule — La température de fusion vérifie $Tm = 69{,}3 + 0{,}41(\%G + \%C)$.

Compléments

• La dénaturation de l’ADN est mise en évidence par la mesure de l’absorption de la lumière ultraviolette à 260 nm.

📌 L’ADN bicaténaire absorbe modérément la lumière UV, tandis que l’ADN dénaturé absorbe davantage à 260 nm car les bases sont davantage exposées.

• Pour un ADN contenant 20 % d’adénine, les proportions sont 20 % de thymine, 30 % de cytosine et 30 % de guanine, ce qui donne une température de fusion de 93,9 °C.

💡 Astuce mémo

Chauffage → rupture des liaisons H → dénaturation ; refroidissement lent → renaturation

📖 6. Double hélice et complémentarité

🔑 Notions clés & Définitions

• Brin antiparallèle : Brins complémentaires d’ADN orientés en sens inverse.

★ À maîtriser

📌 Dans l’ADN bicaténaire, l’adénine s’apparie toujours avec la thymine par deux liaisons hydrogène, et la guanine avec la cytosine par trois liaisons hydrogène.

📌 La règle de Chargaff indique que le nombre d’adénines est égal à celui des thymines et que le nombre de cytosines est égal à celui des guanines.

Compléments

📌 Dans l’ADN, la quantité totale de purines, adénine et guanine, est égale à la quantité totale de pyrimidines, thymine et cytosine.

• Un brin d’ADN est orienté par ses extrémités 5’ phosphate et 3’ OH, et les liaisons phosphodiester orientent le polynucléotide dans le sens 5’ vers 3’.

💡 Astuce mémo

AT = 2, CG = 3

📖 7. Nucléotides et polynucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Constitué d’un acide phosphorique, d’un pentose et d’une base azotée.
• Nucléoside : Résulte de l’union d’une base azotée et d’un pentose par une liaison N-glycosidique.

★ À maîtriser

📌 Dans l’ADN, le pentose est le désoxyribose et les bases sont l’adénine, la thymine, la cytosine et la guanine, tandis que dans l’ARN le pentose est le ribose et les bases sont l’adénine, l’uracile, la cytosine et la guanine.

• Dans un polynucléotide, les nucléotides sont reliés par des liaisons phosphodiester établies entre le groupement OH du C3’ d’un pentose et le groupement OH porté par le C5’ du pentose suivant.

Compléments

• La liaison N-glycosidique unit le N1 des pyrimidines ou le N9 des purines au pentose.

• Les noms des nucléotides sont:

  • Adénine : adénosine
  • Guanine : guanosine
  • Cytosine : cytidine
  • Thymine : thymidine
  • Uracile : uridine

💡 Astuce mémo

ADN : désoxyribose et thymine ; ARN : ribose et uracile

📊 Tableaux de synthèse

Organisation des ADN cellulaires

ADN et ARN