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Nucléotides et acides nucléiques comme matériaux biochimiques de base.

Les acides nucléiques sont de deux types; l'acide désoxyribonucléique (ADN ou DNA ) et l'acide ribonucléique (ARN ou RNA). Ils sont constitués de nucléotides.

Chaque nucléotide est composé d'une de 4 bases azotées, de l'acide phosphorique et d'un sucre à 5 carbones (pentose) qui le désoxyribose pour le DNA et le ribose pour le RNA.


Deux pentoses (sucre en C5) selon les 2 types des acides nucléiques

pentose (ribose, désoxyribose)

Les appariements de Watson et Crick sont A-T et C-G. Trois liaisons hydrogène lient G à C et uniquement deux liaisons hydrogène existent entre A et T.
Par convention, l'orientation de la molécule de DNA est donnée par la position 5' ou 3' des radicaux OH du désoxyribose. Le brin 5'-->3' est dit brin codon, car sa séquence correspond à celle de la protéine, malgrè qu'il n'est pas le brin sur lequel se fait la synthèse des transcrits.

Bases azotées, composantes principales des acides nucléiques

Les bases azotées des acides nucléiques sont réparties en 2 types:

- les bases puriques comprenant l'Adénine ou 6-aminopurine (A) et la Guanine ou 2-amino-6-oxypurine (G).

- Les bases pyrimidiques comprenant la Thymine ou 2,4-dioxy-5-méthylpyrimidine (T), la Cytosine ou 2,4 aminopyrimidine (C) et l'Uracile ou 2,4-dioxypyrimidine (U).

Bases azotées appartenant aux Nucléotides et acides nucléiques (DNA, RNA)

Les bases puriques s'apparient uniquement aux bases pyrimidiques, sans contracter de liaisons entre elles et vice versa.

Nucléosides et début d'édification des acides nucléiques

Nucléosides

Nucléotides, unités de base des acides nucléiques

Nucléotide

On distingue des nucleotides de types ARN (ribonucléotides) et des nucléotides à ADN (désoxyribonucléotides. Plus de détail dans les pages 73-75 du livre Sciences de la vie. Biochimie, 2013

Acide désoxyribonucléique (DNA ou ADN)

Le DNA est la plus grosse molécule d'un organisme vivant. Son poids moléculaire varie de mille à 100 milles chez les virus et de 100 millions à 1 milliard chez les mammifères. Il a une structure d'une double hélice constituée de 2 monomères enroulé l'un autour de l'autre.

L'unité de base du DNA (nucléotide) est constituée d'un sucre à 5 carbones (désoxyribose), d'une des 4 bases azotées

(Adénine (A), Guanine (G), Cytosine (C) et Thymine (T)) et de l'acide phosphorique. Télécharger acides nucléiques et nucléotides (Ar).

Nucléotides et acides nucléiques (DNA, RNA)

Animation: structure du DNA


Acide ribonuléique (RNA ou ARN)

En partant des appariements des bases azotées, un DNA donne naissance par transcription, au RNA (RNA messager ou mRNA) où C s'apparie avec G et A avec U. Cet mRNA sera décodé ensuite en protéines (séquences d'acides aminés). L'arrangement des bases (A, G, C et U) trois par trois permet d'établir le code génétique nécessaire pour la synthèse des protéines.

ADN mitochondrial (ADNmt)

La plupart des animaux pluricellulaires ont un ADNmt qui a presque la même taille que l'ADNmt des humains, et code des produits de gènes similaires, tandis que l'ADNmt des levures est environ cinq fois plus long. Les ADNmt des végétaux ont une taille bien plus importante et variable que les ADNmt des autres organismes (par exemple, à l'intérieur d'une même famille de plantes, la taille des ADNmt peut varier jusqu'à huit fois), et au Contraire des animaux, Levures et champignons, les ADNmt des plantes contiennent des gènes codant un ARNr mitochondrial 5S, présent uniquement dans les ribosomes mitochondriaux des plantes. D'autre part, il est à noter que l'ADNmt accumule des mutations plus rapidement que l'ADNn.

ADN mitochondrie

ADN chloroplastique (ADNcp)

Les chloroplastes, organites présents dans le cytoplasme des cellules eucaryotes photosynthétiques
(plantes et algues), sont nés d'une endosymbiose entre des cellules eucaryotes primitives et des cyanobactéries, qui a eu lieu il y a 1,6 milliard d'années environ. Leur structure présente beaucoup de similitudes avec celle des mitochondries.

Les chloroplastes contiennent leur propre ADN, des ribosomes, et toute les molécules nécessaires pour synthétiser des protéines. Ainsi, ils contiennent de nombreuses copies d'ADN, d'organites et de ribosomes, qui synthétisent certaines protéines codées par les chloroplastes à l'aide du code génétique standard. Ce sont donc des organismes semi autonomes. L'ADN du chloroplaste ne lui permet pas de subvenir à tous ses besoins. Il existe une coopération entre les chloroplastes et les autres parties de la cellule, de même qu'il y'a des relations entre la cellule et les mitochondries.

ADN chloroplastes

L'ADNcp est circulaire et non associé aux histones. L'hérédité du chloroplaste est non mendélienne, uniparentale chez la majorité des plantes (paternelle le plus souvent chez les Gymnospermes, et maternelle chez les Angiospermes. Le nombre de gènes est d'environ 120. Ils codent pour 4 ARNr, 30/31 ARNt et 55 protéines, dont 30 n'ont pas de fonction connue, les autres sont impliquées dans la photosynthèse.


Liens utiles: - Acides nucléiques. Contrôle type S3 -- Extraction et putification de l'ADN (TP S4) -- Extraction de l'ADN des plantes et analyse par éléctrophorèse sur gel d'agarose (TP S4) --- Electrophorèse de l'ADN des plantes (TP S4). QCM -- QCM Nucléosides & Nucléotides --- QCM Acides nucléiques (ADN, ARN) --- QCM Nucléosome, Histones, Chromatine --- QCM purification ADN des plantes (TP S4) --- Visualisation 3D des nucléotides et acides nucléiques -- Acides nucléiques (ADN, ARN). Exercices -
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