Structure chimique de l'ADN
Les nucléotides
Représentation de la structure des acides nucléiques de l'ADN au nucléotide.
De gauche à droite : ADN double brin (représentation avec atomes boules), ADN double brin (représentation en batonnets), ADN simple brin (batonnets), désoxyribonucléotide (batonnets).
Les acides nucléiques comme l'ADN et l'ARN sont des polymères constitués d'unités structurales nommées désoxyribonucléotides pour l'ADN et ribonuclétides pour l'ARN.
Ces nucléotides sont constitués de trois éléments :
- d'une base azotée qui va donner l'identité au nucléotide. Il en existe quatre qui dérivent soit d'une purine soit d'une pyrimidine :
- Bases puriques : Adénine (A) et Guanine (G)
- Bases pyrimidiques : Cytosine (C) et Thymine (T) dans l'ADN / Uracile (U) dans l'ARN
- d'un sucre (pentose) :
- 2'-désoxyribose dans l'ADN / Ribose dans l'ARN
- d'un groupement phosphate
Exemple de l'ATP
A titre d'exemple est présenté ci-dessous l'ATP un ribonucléotide qui n'est pas présent dans l'ADN mais qui répond au même règle de structure et de nomenclature qu'un désoxyribonucléotide (la différence est au niveau du sucre, désoxyribose dans l'ADN et ribonucléotide dans l'ARN).
l'ATP est un ribonucléotide, c'est un précurseur de la synthèse d'ARN et également un cofacteur source d'énergie.
Structure primaire : la séquence
La structure primaire d'un ADN correspond à la succession linéaire des nucléotides le long d'un brin.
Les nucléotides sont reliés par des liaisons phosphoesters entre :
- la fonction alcool du carbone 3' du sucre du nucéotide «n»
- la fonctions acides du groupement phosphate du nucléotide suivant «n+1».
Convention d'écriture
Par convention, la lecture et l'écriture d'une séquence nucléotidique se fait depuis l'extrémité 5'phosphate (5'P) vers l'extrémité 3' Hydrolxyle (3'OH) de l'oligonucléotide.
Séquence primaire d'un oligonucléotide, sens de lecture (indiquée par la flêche) et exemples d'écritures de cette même séquence (en bas à gauche).
Structure secondaire : la double hélice
Complémentarité et antiparallélisme
L'ADN est majoritairement présent sous forme double brin:
- les deux brins antiparallèles
- associés par des liaisons hydrogène entre bases complémentaires :
- A (Adénine) est apparié à T (Thymine) par 2 liaisons hydrogène
- G (Guanine) est apparié à C (Cytosine) par 3 liaisons hydrogène
Ainsi, la connaissance d'un brin permet de déduire l'autre brin.
La double hélice B
Dans la cellule, la forme biologique dominante est l'ADN-B.
- Hélice droite,
- bases hydrophobes au centre,
- squelette sucre-phosphate chargé négativement à l'extérieur.
La double hélice présente :
- un grand sillon (site majeur de reconnaissance des protéines)
- un petit sillon.
Représentation simplifiée d'un ADN double brin.
Structure tertiaire : organisation spatiale de l'ADN
Superenroulement
Dans la cellule, l'ADN est compacté par superenroulement (processus contrôlé par les topoisomérases). Ce niveau d'organisation permet :
- de réduire son encombrement
- de le protéger
- de jouer sur l'expression des gènes
Formes topologiques de l'ADN
Caractéristiques des 4 types de conformations d'ADN :
- FI : ADN double brin circulaire, fermé et surenroulé.
- FIr : ADN double brin circulaire, fermé et relâché.
- FII : ADN double brin circulaire, ouvert et relâché.
- FIII : ADN double brin linéaire.
Ces formes se distinguent facilement par électrophorèse.
