BIOLOGIE MOLECULAIRE

De l’ADN à la Protéine

PLAN

I – Généralité

II – Les Acides Nucléiques (AN)

1 – Les bases

Les bases puriques : Uracile, Thymine, Cytosine

Les bases pyrimidiques : Adénine, Guanine

2 – Les Nucléosides

3 – Les Nucléotides

4 - Polynucléotides

III – L’ADN

1 – Découverte : Watson et Crick 1953 (prix Nobel de médecine 1962)

2 – Composition

3 – Structure

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I – Généralité

Le support de l’information chez tous les êtres vivant est le même du virus à l’être

humain. Il s’agit de l’Acide Nucléique. Il peut être Désoxiribo-nucléique (ADN) pour la

majorité des êtres vivant, ou Ribo-nucléique (ARN) pour certain virus (rétrovirus).

L’ADN est une macromolécule très longue en forme de filament. Il est composé de

désoxyribonucléotides, eux-mêmes composés d’une base, d’ose (sucre) et d’un groupement

phosphate. Il peut se répliquer de manière très exacte, grâce à un système de réparation

efficace (fréquence d’erreur inférieur à 1 sur 1 million). La réplication de l’ADN est

nécessaire avant la division cellulaire. Elle ce produit pendant la phases S du cycle cellulaire.

L’ADN et les ARN sont composés d’Acides Nucléiques (AN)

II – Les Acides Nucléiques (AN)

1 – Les bases

Les bases sont dérivés de deux noyaux hétérocycliques : pyrimidine et purine. Ce sont

elles qui contiennent l’information génétique, tandis que les oses et le phosphates jouent un

rôle structural = squelette ose-phosphate.

Les bases puriques  : Uracile, Thymine, Cytosine

Les bases pyrimidiques  : Adénine, Guanine

2 – Les Nucléosides

Les nucléoside corresponde à l’association d’une base et d’un pentose (ose a 5

carbone) grâce à une liaison -osidique (N-osidique) qui lie le N-9 d’une purine ou le N-1

d’une pyrimidine au C-1du pentose. Elle est dite car la base est située au dessus du plan de

cycle de l’ose.

BASES RIBONUCLEOSIDES DESOXYRIBONUCLEOSIDES

ADENINE Adénosine Désoxyadénosine

GUANINE Guanosine Désoxyguanosine

CYTOSINE Cytidine Désoxycytidine

THYMINE ++ rare (thymidine) Désoxythimidine

URACILE Uridine -

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Ribonucleosides = bases + ribose

Désoxyribonucleosides = bases + désoxyribose

Désoxy signifie que l’ose est dépourvu d’un atome d’oxygène présent sur le ribose.

3 – Les Nucléotides

Les nucléotides sont des ester phosphorique de nucléoside.

Ribonucleotides = bases + ribose + acide phosphorique (de 1 à 3)

Désoxyribonucleotides = bases + désoxyribose + acide phosphorique (de 1 à 3)

Il y a formation d’une liaison ester entre le sucre et le groupement phosphate se fait le plus

souvent sur le C-5 de l’oses.

NUCLEOTIDE RIBONUCLEOTIDES DESOXYRIBONUCLEOTIDES

ADENOSINE Acide Adénylique AMP Acide Désoxyadénylique dAMP

GUANOSINE Acide Guanylique GMP Acide Désoguannylique dGMP

CYTIDINE Acide Cytidylique CMP Acide Désocytidylique dCMP

THYMIDINE ++ rare Acide Désothimydylique dTMP

URIDINE Acide Uridylique UMP -

Les désoxyribonucleotides tri-phosphate (dATP, dGTP..) sont les précurseur de la

synthèse de l’ADN.

4 – Polynucléotides

Les polynucléotides sont des nucléotides unis par des liaisons 3’5’Phosphodiester. Le

groupement hydroxy (OH) en 3’ du désoxyribonucléotide est unis au OH en 5’ du pentose

adjacent par un pont phosphodiester. Les phosphates intermédiaires de la chaîne portent une

charge négative au PH physiologique. Dans un polynucléotide il y a n-1 liaisons, avec n = le

nombre de nucléotides. Il y a deux extrémités :

5’ où se trouve le 5’ phosphate

3’ où se trouve le groupement hydroxy (OH).

III – L’ADN

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1 – Découverte   : Watson et Crick 1953 (prix Nobel de médecine 1962)

En 1953 James Watson et Francis Crick ont décrit une structure trie dimensionnelle

de l’ADN et quelques temps après les mécanismes de réplication. Cette découverte est

importante car elle montrait la voie à suivre pour comprendre le fonctionnement des gènes. W

et C ont analysé des figures de diffraction de Rosalind Franklin et de Maurice Wilkins et ont

en déduit un modèle de structure.

2– La composition

Le squelette du DNA est invariant. Il est constitué de désoxyribose unis par des

groupements phosphates. La partit variable du DNA est la séquence de ses 4 bases A, T, G, C.

La séquence d’une chaîne de DNA peut être représenté schématiquement par un trait

pour l’ose et le phosphate et une lettre surmontant se trait pour les bases.

Il existe plusieurs notations. La plus simple est

pApGpCpT ou pAGCT.

Une chaine d’ADN à une polarité comme les polynucléotides.

On lie toujours une séquence du 5’OH vers le 3’OH.

3 – La structure

Caractéristiques importantes de l’ADN :

1 / Deux chaînes polynucléotidiques hélicoïdales enroulés autour d’un axe commun.

Les chaînes ont des directions opposées.

2 / Les bases puriques et pyrimidiques sont à l’intérieures de l’hélice, les phosphates et

les désoxyriboses sont à l’extérieure. Les plans des bases sont perpendiculaires à l’axe de

l’hélice et les plans des oses sont presque perpendiculaires à ce des bases.

 

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A G C T

3 / Le diamètre de l’hélice est de 20 A. Les de bases adjacentes sont séparés de 3,4A et

on passe de l’une à l’autre par une rotation de 36 degrés. Donc la structure hélicoïdale se

répète tous les 10 résidus, c'est-à-dire à des intervalles de 34 A.

4 / les deux chaînes sont assemblées par des liaisons hydrogènes entre les paires de

bases. L’A est toujours associée à la T et la C à la G.

5 / Aucune restriction n’est imposée à la séquence des bases le long de la chaîne

polynucléotidique. La séquence des bases porte l’information génétique.

Un des aspects les plus important de l’ADN est la SPECIFICITE d’appariement des

bases entre elles. En effet, la distance entre deux sucres est e 10,8A, ceci ne laisse la place que

pour une paire de bases purine – pyrimidine et non pas purine - purine. Une paire pyrimidine -

pyrimidine peut se logée mais les bases sont trop éloigné pour faire des liaisons hydrogènes.

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