UE1/Biologie moléculaire : Chap 2 PRÉRENTRÉE

1944

Avery, Mac Leod et Mac Carty montrent que l'ADN est le support moléculaire de l'information génétique.

1950

Levene et Todd ont identifié sa composition chimique

1953

Watson, Crick, Wilkins et Franklin qui ont élucidé la structure en double hélice de l'ADN : les 2 brins complémentaires d'une molécule d'ADN sont disposés de façon antiparallèle en forme de double hélice.

Le squelette phosphodiester de l'ADN et de l'ARN (pentoses + phosphates) sont

hydrophiles, car ils possèdent des groupements à forte polarité comme les groupements phosphates qui sont complètement ionisés et chargés négativement à pH physiologique.

Les bases puriques et pyrimidiques sont des molécules

- faiblement basiques (d'où leur nom de base) - planes - hydrophobes et donc peu solubles dans le pH physiologique (contrairement aux acides nucléiques) - - absorbent toutes la lumière dans l'UV

les bases, nucléotides, nucléosides et acides nucléiques ont des spectres d'absorption à

260 nm

il est possible d'hydrolyser les acides nucléiques

en brisant les liaisons phosphodiesters (qui sont hydrophiles). On obtient alors des résidus phosphorylés qui seront alors orientés vers l'extérieur au contact de la solution aqueuse.

L'hydrolyse des acides nucléiques peut être :

• chimique dans des solutions d'acides forts comme l'acide chlorhydrique (HCl) • ou enzymatique avec des nucléases spécifiques de l'ADN (désoxyribonucléase) ou de l'ARN (ribonucléase). Ils peuvent s'attaquer aux extrémités des acides nucléiques (5' ou 3' exonucléases) ou directement à l'intérieur des chaînes (endonucléases).

Les interactions complémentaires non covalentes entre les bases des 2 brins d'une molécule d'ADN se fait par le biais de

liaisons hydrogène :- A se lie spécifiquement à T (ou U) par 2 liaisons hydrogènes- et G se lie spécifiquement à C par 3 liaisons hydrogènes

Ces liaisons sont favorisées par

des raisons stériques (encombrement dans l'espace)

L'ADN n'est pas fixe mais

très flexible et dynamique

L'ADN contient :

- L'information génétique pour la synthèse des ARN- une information conformationnelle pour le régulation de la transcription

La conformation principale de l'ADN est

la conformation ADN-bêta : une spirale régulière avec le pas de l'hélice étant à droite, cette spirale se répétant tous les 10 nucléotides, définissant un pas de 3,4 nm. Cette structure hélicoïdale double brin induit la présence de deux sillons : un petit et un grand (les bases sont accessibles aux protéines principalement via le grand sillon

Le super-enroulement négatif est physiologiquement fondamental à 2 niveau

- structural avec une meilleur compaction - fonctionnel avec une meilleur accessibilité ADN-protéines

Dans le modèle du ressort lorsque l'on exerce une force de rotation dans le sens contraire de l'enroulement de l'hélice on obtient une zone de supertours négatifs où

l'énergie est emmagasinée pour faciliter la séparation des brins lors de la transcription

les topoisomérases (enzymes)

contrôlent le super-enroulement de l'ADN : la plus connue étant la gyrase bactérienne qui est capable de défaire 100 super tours par minute.

La dénaturation de l'ADN

est la séparation des 2 brins suite à la rupture des liaisons hydrogènes

La dénaturation peut être obtenue par :

- chauffage - diminution de la force ionique du milieu - Exposition à des pH très acide ou très basique- Certaines enzymes comme les hélicases lors de processus physiologiques comme la réplication

La dénaturation entraine

une augmentation de l'absorption optique (= effet hyperchrome)

La dénaturation est réversible

par diminution progressive de la température en dessous de la Tm, on observe alors un réappariement des 2 brins selon les règles de complémentarité (= hybridation ou renaturation)

Pour maintenir l'état dénaturé, il faut

refroidir brusquement la solution

L'ARN se différencie de l'ADN par

- son ose (ribose et pas désoxyribose)- sa présence d'uracile (pas de thymine)- sa structure généralement plus courte et monocaténaire.

Sur le plan fonctionnel, on distingue

4 types d'ARN qui participent à la synthèse protéiques

L'ARN ribosomique ou ARNr (82%)

constitue la petite et la grande sous-unité des ribosomes qui sont des particules cytoplasmiques libres ou liées au réticulum endoplasmique. Il a un rôle : - structurel : appariements avec les protéines ribosomiques - fonctionnel : synthèse des acides aminés formant les protéines lors de la traduction

L'ARNt ( de transfert) ( 15 %)

sont des petits ARN présents dans le cytoplasme, ils prennent en charge les acides aminés. Ils sont caractérisés par la présence de nucléotides atypiques et présentent une structure secondaire en feuille de trèfle et tertiaire en L inversé.

ARN messager ou ARNm 2 %

porte l'information génétique contenue au niveau de l'ADN jusqu'au ribosome où il y a traduction et donc synthèse de protéines.

Les petits ARN nucléaires

ARNsn < ou = 1%