Fiche de révision : Structure et rôle des nucléotides

📋 Plan du Cours

1. Structure des nucléosides
2. Bases azotées et nomenclature
3. Structure des nucléotides
4. Rôles métaboliques des nucléotides
5. ADN, polymérisation et code génétique
6. Organisation de l’ADN nucléaire
7. ADN mitochondrial
8. Particularités et sources de l’ARN
9. Analogues nucléosidiques antiviraux

📖 1. Structure des nucléosides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléoside : Association d’une base azotée et d’un β-pentose reliés par une liaison N-β-osidique entre l’azote de la base et le carbone 1’ du pentose.

★ À maîtriser

📌 Le β-D-ribose possède un groupe OH en position 2’, tandis que le β-D-désoxyribose possède un H en position 2’.

• L’ADN contient des β-D-désoxyriboses, tandis que l’ARN contient des β-D-riboses.

Compléments

• Les bases pyrimidiques se lient au pentose par N1-C1’, tandis que les bases puriques se lient au pentose par N9-C1’.

💡 Astuce mémo

Nucléoside = base + pentose, tandis que nucléotide ajoute un phosphate

📖 2. Bases azotées et nomenclature

★ À maîtriser

• Les cinq principales bases azotées sont:
  • l’uracile
  • la thymine
  • la cytosine
  • l’adénine
  • la guanine

📌 Les bases pyrimidiques possèdent un noyau aromatique à six atomes dont deux azotes, tandis que les bases puriques possèdent un double cycle associant un noyau pyrimidine et un noyau imidazole.

• L’uracile est une 2,4-dioxypyrimidine présente dans l’ARN, tandis que la thymine est un uracile méthylé en C5 présent dans l’ADN.

Compléments

• La cytosine est une 2-oxy-4-aminopyrimidine présente dans l’ADN et l’ARN, tandis que l’adénine et la guanine sont des purines présentes dans l’ADN et l’ARN.

• Les bases azotées aromatiques absorbent les rayonnements ultraviolets à 260 nm, ce qui permet de doser l’ADN.

💡 Astuce mémo

Pyrimidines : U, T, C ; purines : A, G

📖 3. Structure des nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Constitué d’une base azotée, d’un pentose et d’un acide phosphorique.

★ À maîtriser

• Le phosphate est estérifié avec la fonction alcool portée par le C5’ du pentose et confère une charge négative au nucléotide.

📌 Dans les nucléotides di- et triphosphates, le premier phosphate est relié par une liaison ester-phosphate, tandis que les phosphates supplémentaires sont reliés par des liaisons anhydrides acides riches en énergie.

Compléments

• L’adénosine devient l’adénosine-5’-monophosphate, ou AMP, après ajout d’un phosphate.

💡 Astuce mémo

Nucléoside → phosphate → mono-, di- ou triphosphate

📖 4. Rôles métaboliques des nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• AMPc et GMPc : Nucléotides cycliques formés par une liaison du phosphate aux carbones 5’ et 3’ du ribose et servant de messagers de signalisation intracellulaire.

★ À maîtriser

• L’ATP et le GTP sont riches en énergie, tandis que l’AMP est pauvre en énergie car il ne possède plus de liaison anhydride riche en énergie.

• La charge énergétique cellulaire augmente avec la quantité d’ATP et diminue lorsque la quantité d’AMP augmente.

Compléments

• Les nucléotides participent notamment à la formation de:
  • l’UDP-glucose
  • du NAD
  • du NADPH
  • du FAD

💡 Astuce mémo

Liaisons riches en énergie → transport énergétique et phosphorylation

📖 5. ADN, polymérisation et code génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison phosphodiester : Liaison qui relie le OH en 3’ du sucre d’un nucléotide au phosphate fixé en 5’ du sucre du nucléotide suivant.

★ À maîtriser

📌 Les chaînes polynucléotidiques sont conventionnellement lues de l’extrémité 5’ phosphate libre vers l’extrémité 3’ hydroxyle libre.

📌 L’ADN est formé de deux brins antiparallèles et complémentaires, avec les appariements A-T et G-C.

• Les paires G-C sont stabilisées par trois liaisons hydrogène, tandis que les paires A-T sont stabilisées par deux liaisons hydrogène.

📐 Formule — Dans l’ADN bicaténaire, le nombre de bases A est égal au nombre de bases T, le nombre de bases G est égal au nombre de bases C, et $A + G = C + T$.

• 🔄 Lors de la réplication,: les polymérases utilisent des nucléotides triphosphates, les phosphates sont clivés, des nucléotides monophosphates sont incorporés, l’élongation se poursuit du côté 3’

📌 Le code génétique associe trois bases à un codon, un codon d’ARN messager à un acide aminé, puis plusieurs acides aminés à une protéine, et plusieurs codons peuvent coder le même acide aminé.

Compléments

• La double hélice d’ADN mesure 2 nm de diamètre, contient 10 paires de bases par tour et présente une distance de 0,34 nm entre deux bases.

💡 Astuce mémo

5’→3’ : réplication, transcription, traduction

📖 6. Organisation de l’ADN nucléaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléosome : Structure formée par de l’ADN associé à des protéines appelées histones, dont l’acétylation ou la méthylation participe à la régulation de la compaction de la chromatine.

★ À maîtriser

• L’ADN nucléaire contient plus de 3 milliards de paires de bases, correspondant à environ 1 à 2 mètres de polymères compactés dans le noyau.

📌 La chromatine doit être décompactée et ouverte pour permettre la transcription de l’ADN en ARN puis la production de protéines.

Compléments

• Chez l’être humain, le génome comprend environ 25 000 gènes ainsi que des zones introniques, exoniques et non géniques.

💡 Astuce mémo

Une longue fibre d’ADN compactée en nucléosomes puis en chromosome

📖 7. ADN mitochondrial

★ À maîtriser

📌 L’ADN mitochondrial est circulaire et dépourvu d’histones, tandis que l’ADN nucléaire est compacté dans des chromosomes associés aux histones.

• L’ADN mitochondrial est transmis uniquement par la mère et varie peu au cours de la descendance, ce qui permet son utilisation en phylogénie.

• L’ADN mitochondrial contient environ 16 500 paires de bases et code des protéines de la chaîne respiratoire utilisées dans la mitochondrie.

Compléments

• Une cellule contient environ 4 000 molécules d’ADN mitochondrial, avec 2 à 10 molécules par mitochondrie.

💡 Astuce mémo

ADN nucléaire linéaire et histoné, ADN mitochondrial circulaire et nu

📖 8. Particularités et sources de l’ARN

★ À maîtriser

📌 L’ARN contient un ribose et de l’uracile, tandis que l’ADN contient un désoxyribose et de la thymine.

📌 L’ARN est généralement monocaténaire et peut se replier sur lui-même en formant des épingles à cheveux, tandis que l’ADN est bicaténaire.

• Les nucléotides proviennent de l’alimentation, de la synthèse de novo et du recyclage, puis peuvent être interconvertis selon les besoins cellulaires.

Compléments

• Les principaux types d’ARN sont:
  • l’ARN messager
  • l’ARN de transfert
  • l’ARN ribosomal

💡 Astuce mémo

ARN : ribose, uracile et simple brin ; ADN : désoxyribose, thymine et double brin

📖 9. Analogues nucléosidiques antiviraux

★ À maîtriser

• Dans une cellule infectée par le virus de l’herpès, l’aciclovir est phosphorylé par la thymidine kinase virale HSV-1 TK, transformé en forme triphosphatée par des kinases cellulaires, incorporé dans l’ADN viral et bloque son élongation.

📌 L’aciclovir agit comme terminateur de chaîne car son incorporation dans l’ADN empêche l’élongation en raison de l’absence d’extrémité 3’OH libre.

Compléments

• La didésoxycytidine, ou ddC, aussi appelée zalcitabine, est un analogue de la cytidine dépourvu de 3’OH qui bloque la réplication du génome du VIH après incorporation dans l’ADN.

💡 Astuce mémo

Absence de 3’OH → terminaison de chaîne

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN

ADN nucléaire et mitochondrial