Acide nucléique - Définition
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Introduction
Les acides nucléiques sont des macromolécules, c’est-à-dire de grosses molécules relativement complexes. Ils entrent dans la famille des biomolécules puisqu’ils sont d’une très grande importance dans le règne de la vie, « bios » signifiant vie en grec.
Les acides nucléiques sont des polymères dont l’unité de base, ou monomère, est le nucléotide. Ces nucléotides sont reliés par des liaisons phosphodiester.
Types d'acide nucléique
- Il existe deux types d’acides nucléiques : l'acide désoxyribonucléique (ADN) et l'acide ribonucléique (ARN). L’ADN contient l’information génétique. L’ARN est la copie de l'ADN (souvent en un seul brin alors que l'ADN est une double hélice = deux brins).
- Différence entre l'ADN et l'ARN : l'ADN est le support de l'information génétique, il contient le génome, tout ce qui est nécessaire à la formation des protéines, mais ne peut sortir du noyau. L'ARN joue plusieurs rôles: il peut être le messager qui copie l'information génétique de l'ADN, il peut aussi jouer un rôle catalytique, ce qui est lié à sa capacité à former de structures complexes. Il est exporté du noyau par les pores nucléaires pour fournir l'information et permettre la synthèse des protéines par les ribosomes.
Localisation
On trouve des acides nucléiques (ADN et ARN) dans les cellules de presque chaque organisme. Toute cellule eucaryote ou procaryote, soit les cellules animales, les cellules végétales, les bactéries, les mycètes (ou champignons) et même les mitochondries et les chloroplastes contiennent les deux types d’acide nucléique. Toutefois, les virus peuvent contenir de l’ADN ou de l’ARN, mais jamais les deux en même temps.
Chez les eucaryotes, l’ADN se trouve dans le noyau cellulaire, dans la matrice des mitochondries et dans le stroma des plastes. Il s’associe à des protéines comme des histones. Cet agencement d’ADN et de protéines forme la chromatine que l’on retrouve sous forme de chromosomes linéaires chez les eucaryotes (bien visibles durant la mitose) et sous forme de chromosome circulaire unique chez les procaryotes.
Pour sa part, l’ARN se trouve dans le noyau et dans le cytosol.
Propriétés physiques
Absorbance : 260 nm
Liaisons
On trouve différents types de liaisons dans les acides nucléiques : les liaisons fortes permettent la stabilité de la molécule, tandis que les liaisons faibles assurent la flexibilité nécessaire aux processus cellulaires comme la réplication, la transcription ou la traduction.
Liaisons phosphodiester
Dans les acides nucléiques, les différents nucléotides sont placés bout à bout et liés les uns aux autres par des liens 5’- 3’ (prononcé 5 prime – 3 prime) phosphodiester (PO4) : ces chiffres donnent le sens de la liaison : 5' - Nucléotide 1 - PO4 - Nucléotide 2 - PO4 - ... - 3'.
Le phosphate se lie au carbone 3 du sucre du premier nucléotide et au carbone 5 du sucre du nucléotide suivant ; tout ceci par l'intermédiaire de deux liaisons ester. Les liaisons phosphodiester sont des liens covalents. Le phosphate est donc le lien entre chaque sucre.
Liaisons covalentes
Les bases azotées sont attachées sur le carbone 1' des sucres par des liaisons covalentes.
Les sucres du squelette par sont reliés par des liaisons phosphodiester. Ce sont des liaisons ester covalentes entre un une fonction alcool du sucre (5'-OH ou 3'-OH) et l'acide phosphorique.
Création du squelette
L’alternance des phosphates et des sucres produit le squelette de l’acide nucléique sur lequel s’attachent les bases azotées. Le polymère formé se nomme un brin et a l’allure schématique d’une « corde ».
Le squelette est une partie relativement rigide puisqu'il est composé de liens covalents, des liens chimiques très forts.
Liaisons hydrogène
Dans le cas de l’ADN, les deux brins sont disposés de telle sorte que toutes les bases azotées se retrouvent au centre de la structure. Cette structure appelée double hélice est maintenue par des liaisons hydrogène qui se forment entre les bases azotées complémentaires; l’adénine s’associant toujours avec la thymine (dans l'ADN) ou l’uracile (dans l'ARN) à l’aide de deux liens hydrogène et la guanine s’associant toujours avec la cytosine à l’aide de trois liens hydrogène. Les liaisons hydrogènes sont des liaisons faibles que la cellule peut aisément défaire.
Création de la structure hélicoïdale
Les deux brins (plus souvent retrouvés dans l'ADN rares dans l'ARN) prennent la forme d'une double hélice (structure hélicoïdale). Cette structure souple est idéale pour permettre aux protéines telles les polymérases, les primases et les ligases, de dupliquer l'ADN.