La nature chimique de l’ADN Biologie 122

Les acides nucléiques Les acides nucléiques sont de long polymères composés de nucléotides. Les principaux types d’acides nucléiques sont l’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’acide ribonucléique (ARN). Les nucléotides contiennent trois composantes de base : Un groupe de phosphate Une base d’azote Un sucre à cinq carbones

Rappels Acide nucléique : un polymère consistant de plusieurs nucléotides (monomères) Nucléotide : partie intégrale de l’acide nucléique, consistant d’un sucre pentose (habituellement ribose ou désoxyribose), d’une base d’azote et d’un groupe phosphate. Nucléoside : un composé consistant d’un sucre pentose et d’une purine ou d’une pyrimidine.

Groupe phosphate Le groupe phosphate consiste de phosphore et d’oxygène (PO4) La présence du groupe phosphate dans chaque acide nucléique est très important pour s’attacher à un autre acide nucléique.

Les bases d’azote Les bases d’azote sont classifiées comme soit purines ou pyrimidines. Les purines incluent : Adénine Guanine Les pyrimidines incluent : Cytosine Thymine (seulement ADN) Uracile (seulement ARN) L’identité de la base distingue un nucléotide d’un autre.

Les pentoses Le sucre à cinq carbones, aussi nommés pentoses, détermine si l’acide nucléique est ADN ou ARN. L’ADN contient un sucre désoxyribose, tandis que l’ARN contient un sucre ribose.

Plan de numérotage pour la structure du pentose Il est conventionnel de numéroter les atomes de carbone du pentose, et d’ensuite d’utiliser ce nombre pour se référer à un groupe chimique étant attaché à ce carbone. On numérote les carbones comme étant 1’ à 5’, commençant tout juste à la droite de l’atome d’oxygène.

Le phosphate est attaché à l’atome de carbone 5’ du pentose, et la base d’azote est attachée à l’atome de carbone 1’. Il y a un groupe hydroxyle (OH) libre additionnel qui est attaché au carbone 3’. La présence des groupes phosphate 5’ et hydroxyle 3’ est ce qui permet à l’ADN à former une longue chaîne de nucléotides ; ces deux groupes peuvent réagir chimiquement les uns avec les autres.

Liaison phosphodiester La réaction chimique entre un groupe phosphate d’un nucléotide et un groupe hydroxyle d’un autre nucléotide cause l’élimination d’une molécule d’eau et la formation d’une liaison covalente qui attache les deux groupe. Cet attachement (ou lien) est connu comme la liaison phosphodiester.

D’autres liaisons peuvent survenir de la même façon, puisque le polymère résultant possédant maintenant deux unités (nucléotides) contient un groupe phosphate 5’ libre sur un bout et un groupe hydroxyle 3’ libre sur l’autre bout. De cette façon, plusieurs milliers de nucléotides peuvent s’attacher ensemble en de longues chaînes. Une liaison phosphodiester relie deux nucleotides de manière covalente dans une réaction de condensation (ou de déshydratation).

Attachement de deux nucléotides

Directions de l’ADN N’importe quel brin d’ADN, peu importe la longueur, possède toujours un groupe phosphate 5’ libre à un bout, et un groupe hydroxyle 3’ à l’autre. Cette différence nous permet de référer sans ambiguïté à un bout particulier de la molécule; en autres, on peut parler le bout 5’ ou le bout 3’ sans porter de confusion. On dit ainsi que l’ADN possède des directions. La séquence des bases d’ADN est habituellement exprimée dans une direction 5’ à 3’. Par exemple : 5'- CAGCTAGAGTCATCG -3' 3'- GTCGATCTCAGTAGC -5'

Les règles de Chargaff Les règles de Chargaff (ou règles de bases complémentaires) nous disent que : La quantité de A est toujours égale à T. La quantité de G est toujours égale à C. Il y a une quantité égale de purines et de pyrimidines.

La structure 3-D de l’ADN James Watson et Francis Crick, deux jeunes investigateurs de l’Université Cambridge, ont déduits la structure de l’ADN. Ils ont déduits que : L’ADN est : Droitier (et non gaucher!) Antiparallèle Double hélice Les liaisons hydrogènes tiennent les deux brins ensembles. C et G forment trois liaisons hydrogènes A et T forment deux liaisons hydrogènes

Watson et Crick Watson et Crick ont publié leurs trouvailles dans un article de 900 mots, intitulé Molecular Structure of Nucleic Acids dans le journal Nature, avril 25, 1953. La figure nous montre le modèle d’une hauteur de 6 mètres que Watson et Crick ont construit.