Structure et Rôle des Acides Nucléiques : ADN et ARN

Les Acides Nucléiques

Nucléosides

Les nucléosides sont le résultat de l'union entre une base azotée et un pentose, par une liaison N-glycosidique entre le carbone 1' du pentose et la base azotée, avec la perte d'une molécule d'eau. Ils sont nommés en ajoutant la terminaison -osine pour une base purique ou -idine pour une base pyrimidique. Si le pentose est le désoxyribose, on ajoute le préfixe désoxy-.

Nucléotides

Ce sont les esters phosphoriques des nucléosides. Ils sont formés par la liaison d'un nucléoside avec une molécule d'acide phosphorique sous forme d'ion phosphate, ce qui confère au composé un caractère acide marqué. La liaison ester se produit entre le groupe hydroxyle du carbone 5' du pentose et l'acide phosphorique. Ils sont nommés en utilisant le nom du nucléoside suivi de 5'-phosphate ou monophosphate.

Modèle de Watson et Crick

La structure spatiale de l'ADN a été établie en 1952 par Watson et Crick. Ils savaient déjà que l'ADN était composé de nucléotides liés par des liaisons phosphodiester. Ils ont exploité les travaux de Chargaff, Franklin et Wilkins sur le contenu en bases azotées et la diffraction des rayons X pour découvrir la structure de l'ADN :

• La molécule d'ADN est longue, rigide et non repliée.
• La structure présente des motifs répétitifs.
• La composition en bases varie, mais pour une même espèce, le contenu en bases puriques est égal à celui des pyrimidines.

La double hélice d'ADN mesure 2 nm de diamètre et se compose de deux chaînes polynucléotidiques enroulées autour d'un axe imaginaire, avec les bases azotées situées à l'intérieur. Les plans de leurs anneaux sont parallèles et perpendiculaires à l'axe de la double hélice :

• L'enroulement est dextrogyre (à droite) et plectonémique : pour séparer les deux chaînes, il faut les dérouler.
• Chaque paire de nucléotides est séparée par une distance de 0,34 nm, et chaque tour de double hélice comprend 10 paires de nucléotides, soit une longueur de 3,4 nm.
• Les deux chaînes polynucléotidiques sont antiparallèles : les liaisons 5'→3' sont orientées dans des directions opposées et sont complémentaires.

Importance Biologique

L'ADN est le réservoir de l'information génétique et la molécule responsable de la transmission à la descendance des instructions nécessaires à la construction des protéines. Il possède la capacité de se répliquer grâce à la complémentarité des bases azotées. Il existe une corrélation entre la complexité d'un organisme et la quantité d'ADN qu'il contient.

L'ARN

L'ARN est formé par l'assemblage de ribonucléotides (adénine, guanine, cytosine et uracile) par des liaisons phosphodiester dans le sens 5'→3'. Outre les quatre bases principales, on peut trouver des dérivés méthylés. La plupart des organismes possèdent un ARN simple brin, à l'exception de certains virus bicaténaires. Dans certaines régions, la molécule peut adopter une structure en double hélice par formation de liaisons hydrogène entre bases complémentaires. La fonction de l'ARN est de diriger la synthèse des protéines à partir des informations issues de l'ADN.