Acides nucléiques: ADN et ARN

Les acides nucléiques sont des macromolécules responsables de la conservation, de la transmission et de l'expression de l'information génétique. On distingue principalement l'ADN et l'ARN.

Nucléotides

Un nucléotide est formé de l'union d'une base azotée, d'un pentose et d'un groupe phosphate.

Bases azotées

• Pyrimidiques: Cytosine (C), Thymine (T), Uracile (U) (structure hexagonale)
• Puriques: Adénine (A), Guanine (G) (structure hexagonale + pentagone)

Pentoses

• Ribose (dans l'ARN)
• Désoxyribose (dans l'ADN)

Nucléosides

Un nucléoside est l'union d'une base azotée et d'un pentose, liés par une liaison N-glycosidique entre le C1 du pentose et le N1 (pyrimidine) ou le N9 (purine) de la base.

Nucléotides

Les nucléotides sont des nucléosides estérifiés par un groupe phosphate.

Nucléotides libres

Les nucléotides libres dans les cellules s'accumulent et fournissent de l'énergie.

Molécules à fonction enzymatique

Certaines molécules participent à des réactions enzymatiques, comme le Coenzyme A (formé à partir d'ADP et de vitamine B5), qui transporte des groupes acyle. L'AMP cyclique est un second messager qui transmet et amplifie les signaux cellulaires.

Liaison des nucléotides

La liaison phosphodiester se forme par estérification entre le groupe phosphate en 5' d'un nucléotide et le groupe hydroxyle en 3' d'un autre nucléotide. Les bases azotées ne participent pas à cette liaison. L'ordre des bases (A, G, T, C) constitue la séquence nucléotidique.

ADN

Structure primaire

L'ADN est une chaîne de nucléotides orientée 5' vers 3'. Il est constitué de deux brins antiparallèles (5' à 3' et 3' à 5'), formant une double hélice. Les deux chaînes sont liées par des ponts hydrogène: A-T (2 ponts) et G-C (3 ponts). La double hélice a une largeur d'environ 2 nm et un pas de 3,4 nm.

Formes de l'ADN

• Forme A: les paires de bases sont dans des plans inclinés.
• Forme Z: les deux chaînes ont une conformation en zig-zag et sont gauchères. Cette forme est plus longue et plus étroite que la forme B.

Structure tertiaire

Des protéines associées à l'ADN contribuent à organiser sa structure tertiaire.

Fonction biologique de l'ADN

L'ADN stocke l'information génétique et possède la capacité de se répliquer (faire des copies de lui-même). On le retrouve chez les procaryotes, les eucaryotes, les mitochondries, les chloroplastes et certains virus.

ARN

L'ARN est un polymère linéaire de ribonucléotides. L'adénine s'apparie avec l'uracile. La chaîne peut se replier sur elle-même, formant des boucles et des structures secondaires.

Fonction de l'ARN

L'ARN intervient dans l'extraction de l'information génétique de l'ADN et dirige la synthèse des protéines.

Types d'ARN

• ARNm (messager): copie de l'ADN utilisée pour synthétiser les protéines. La transcription est le processus de copie de l'ADN en ARNm.
• ARNr (ribosomal): représente 80% de l'ARN total et participe à la liaison des acides aminés pour synthétiser les protéines.
• ARNt (de transfert): transporte les acides aminés du cytoplasme vers les ribosomes où ils s'assemblent pour former les protéines. La traduction est le processus de conversion de la séquence de bases de l'ARNm en séquence d'acides aminés.
• ARNn (nucléolaire): protéines associées au nucléole.

Structure secondaire de l'ARN

La structure secondaire de l'ARN est caractérisée par des bras (régions en double brin dues à l'appariement des bases) et des boucles (régions non appariées aux extrémités des bras).