CH9: Nucléotides et acides nucléiques

Intro

Watson et Crick découvert ADNacides nucléiques composés nucleotidesdiff formes d'ADN:- ADN B (forme classique)- ADN Z (au sein du biofilm, ensemble de bactéries formant 1 matrice extraCellulaire), résistant ADNnase

Un nucléotide est composé d'1 base azoté, d'1 sucre et d'1 grp phosphate

bases azotées (b.a): - famille des bases pyrimidiques comportant un cycle hexagonal de 4C et 2N : Cytosine (Cyt), Thymine (Thy), Uracile (Ura). Eq tautomérie pour bases azotées : Thy (maj : cétone, min : énol); Cyt (maj : amine, min : imine) --> possibilité appariement b.a. Bases modifiées : Dihydrouracile (D), Pseudouracile (psi), 5-methylcytosine (5mC) - famille des bases puriques comportant un cycle hexagonal & un cycle pentagonal 5C + 4N : Adénine (Ade : amine <-> imine), Guanine (Gua : cetone <-> énol). Bases modifiées : 7-methylguanine (7mG)b.a = atomes électronégatifs, présence de doublets non-liants, grpmnt w/H --> établissement liaisons H entre 2 b.a en face : Complémentarité des Bases (Appariement Watson-Crick) : A = T & C ≡ G.Tautomérie permet appariement non conventionnel : forme rare Ade <-> Cyt / Ade <-> forme rare Cyt; forme rare Gua <-> Thy / Gua <-> forme rare Thy ]<-- mutations Chaque b.a liée à un pentose : C numérotés de 1' --> 5'. Par condensation : formation liaison N-glycosidique (1e C : pyrimidine, 9e C : purine) lié au C1' d'un β-pentose : ribose (--> Uridine, Cytidine, Adénosine, Guanosine : ribonucléoside); desoxyribose (--> Desoxythymidine, Desoxycytidine, Desoxyadénosine, Desoxyguanosine : desoxyribonucléoside) : m faiblement réactive = conservation dans les acides nucléiques. Fixation 1-3 gpmnt phosphate sur C5' : 1-nucléotide monophosphate 2-nucléotide diphosphate 3-nucléotide triphosphate (très soluble avec triple charge -) & dépend nature b.a & pentose; à pHc = fonction sous forme acide.grpmt phosphate : α, β & γ

Les nucléotides sont des m essentielles des êtres vivants

ADN & ARN = polynucléotides (dépend nature pentose) Nucléotide peut céder/récup gpmt phosphate pendant (dé)phosphorylation <-- liaison entre gpmt β & γ fortement énergétique (liaison phospho-anhydre, 4x - du même côté & forte réactivité w/eau) : - 30kJ/mol (hydrolyse ATP --> ADP + Pi)m universelle énergétique du vivant : ATP, CTP, GTP, UTP, TTP.Nucléotide TP stabilisé par mésomérie pendant réaction (+ importante pour ADP + Pi) & dans c ATP stabilisée par liaison ionique avec Mg2+ (durée vie d'une m ATP = 1 min)Coenz permettent transfert gpmt acyl/acétyl : - CoA + Acétyl : AcetylCoA : Substrat du cycle de Calvin & dérivé de nucléotide (nucléotide + A.A + SH --> fixer acyl/atyl) - CoA + Acyl : AcylCoA : version activité des AG, lipide membranaire & participe à la dégradation bioénergétique lipides (hélice de Lynen)Coenz permettent transfert e- (dans cycle Krebs, Calvin, CTE) : - NAD+/NADH,H+ (b.a = AMP fixé w/ Nicotinamide Monophosphate --> fixation e- & H sur b.a nicotine, H+ pas liaison covalente) ; - FAD/FADH2 NAD+(oxydant) + 2H+ + 2e- = NADH,H+(réducteur) E°' = -0,32V Nucléotides peuvent être des messagers : Voie de transduction du glucagon via l'AMPc : quand glucagon se fixe sur R enchâssé dans mb de la c cible --> activation de prot G --> active Adenylate-cyclase --> tranforme ATP --> AMPc (2nd messager) --> active Glycogène-phosphorylase.

L'ADN & l'ARN ont une structure I aire constituée d'une succession de nucléotides

ADNpol : polymérise desoxyribonucléotides = catalyse formation liaison phosphodiester => réplication ADNARNpol : polymérise ribonucléotides = catalyse formation liaison phosphodiester => transcription.Liaison phosphodiester mep entre C3' (n) <--> PO4 3-α (n+1) --> induit orientation 5' --> 3'. Polymérisation : 5' --> 3' : sélection by complémentarité bases avant ajout nucléotides (sont déjà activés car portent 3 gpmts phosphates).Information génétique : succession désoxyribonucléotides portés by ADN : C, T, A, G -> ARN (transcription). (ex: drépanocytose : modif 1 nucléotide --> modif forme globine β --> modif activité prot. A.N peuvent être séquencés (succession nucléotides) by technique mise au point by Senger. Combinaison unique : pour 10 nucléotides : 10 000 possibilités.

L'ADN : double hélice antiparallèle

expérience 1 : on mesure absorbance dans les UV de l'ADN après avoir augmenté la T du milieu --> + T augmente --> + lux rencontre des cercles : b.a étaient cachées & sont découvertes par la chaleur (protection information génétique) expérience 2 : compare viscosité entre ADN chauffé & natif --> + chaud --> - visqueux : chaleur rompu liaisons faibles.Dans un organisme dont on hydrolyse tout ADN :- rapport purine/pyrimidine = 1; - [Ade] = [Thy] & [Cyt] = [Gua]==> Complémentarité : Règles Chargaff Découverte de la structure de l'ADN : Watson, Crick & Francklin (pris photographie ADN) : - forme en X => hélice - forme en diamant => répétition - + clair h/b que lat => b.a int hélice - centre --> extrémité : 10 bandes => 10 nucléotides/tour - manque ligne 4 => grand sillon ADN = m formée d'une double hélice D, succession nucléotides dont bases azotées sont vers centre, squelette constitué d'une succession de desoxyribose & phosphate, b.a associées 2-2, par emcombrement stérique : association purine <-> pyrimidine, 10 nucléotide/tour, 20A = 2nm, un grand sillon(autorise fixation prot via domaine de fixation à ADN) + un petit sillon (squelette chargé -), 2 brins anti// : brin 1 : 5' -> 3' (brin codant); brin 2 : 3' -> 5'. Peut déterminer taille génome : nb de b.a. ADN = support information génétique : K linéaires (eucaryotes), K unique & circulaire (procaryote, mitochondrie, bactéries), virus = ADN/ARN simple ou double

L'ARN = m monocaténaire présentant différents niveaux de reploiements

ARN-m (by complémentarité bases : des fois formes en épingle à cheveux) = plan de travail pour la synthèses prot : formation ARN-pm --> va subir maturation (épissage) : excision portions non codantes (introns) & recollage portions codantes (exons) by complexe d'épissage/splicéosome (ribonucléoprotéine : prot U + ARNsn) <-- Eucaryotes Chez Procaryotes : pas maturation (pas noyau).ARN peut être support information génétique (simple ou double brin) : coronavirus.ARNr (dans mitochondrie & chloroplaste) : cstit ribosomes = ribonucléoprotéine. ARNr à structure très complexe : repliement dû b.a complémentaires : transcription dans nucléole = formation pré-ARNr --> maturation dans noyau = ARNr.Catégorise ARNr par coefficient sédimentation (S = svetberg) : ARN25s/28s.Ribosome = 2 ss-unités : chq ss-unité = assemblage prot & ARN : gde ss-U (60S); petite ss-U (40S) = ribosome (80S) <-- Eucaryotes 3 sites dans 2 ss-U : A (Aminoacyl : où A.A à ajouter se trouve); P (Peptide : polypeptide en cours de synthèse); E (exit de l'ARNt).ARN25s/28scatalyse formation liaison peptidique : ribosyme à activité peptidyltransférase ARNt = 3 boucles : -Bcle TψC (reconnaissance avec ribosome); -Bcle anti-codon (CAU : complémentaire du codon associé à un A.A); -Bcle D (ARNt transferase : charge de l'ARNt); +Bcle variable; + bras accepteur (charge A.A à ajouter & qui correspond à l'anti-codon).ARNt se replie en 2D --> forme de L (bcle TψC + bras accepteur, bcle D + bcle anti-codon) : extrémité bcle anti-codon & A.A.Autres ARN : - ARNsn : forme complexe epissage/splaciosome + prot U - ARNi (ARNmi; ARNsi) : interférent = 25 nucléotides --> interfèrent w/traduction ARNm : si complémentarité partielle : blocage physique de traduction, si complémentarité totale : recrutement exonucléase --> destruction ARNm- ARN7sl : formation ribonucléoprot : particules reconnaissance du signal (SRP) : reco extrémité N-Term --> adressage polypeptides au REG / ribosomes- ARNpi : accroche w/prot piwi : inhibition éléments génétiques mobiles -ARNlnc : long non codant : transcrit d'une longueur supérieure ou égale à 200 nucléotides et qui ne code pas une protéine