Acides nucléiques Flashcards
Qu’est-ce que le génome?
L’ensemble de l’information moléculaire qui code les instructions nécessaires à la fabrication d’un organisme
Dépositaires de l’info génétique
-ADN = acide désoxyribonucléique
-ARN = acide ribonucléique (certains virus)
Composition d’un nucléotide
-Sucre à 5 carbones : ribose (ribonucléotide) ou désoxyribose (désoxyribonucléotide)
-Base azotée : pyrimidines (uracile, thymidine, cytosine), purines (adénine, guanine)
-groupe phosphoryle
Nucléoside
Base azotée + sucre
Dessiner purines et pyrimidines
Qu’est-ce qui change entre ribose et désoxyribose?
OH : ribose
H seulement : désoxyribose
Groupe phosphate peut être …
Nucléotide monophosphate, di ou tri
NOMS : Base + nucléoside + nucléotide
-Adénine, adénosine, adénosine monophosphate (AMP)
-Guanine, guanosine, guanosine monophosphate (GMP)
-cytosine, cytidine, cytosine monophosphate (CMP)
-uracile, uridine, uridine monophosphate (UMP)
-thymine, désoxythymidine, désoxythymidine monophosphate (dTMP)
ATP vs AMP vs ADP
Atp : 3 phosphate
AMP : 1 phosphate
ADP : 2 phosphates
Les aides nucléiques vont s’associer ensemble et former quoi
Des polymères de nucléotides (assemblage en longues chaines) -> ex : ADN
Support de l’info génétique?
ADN
Règle de Chargaff
1) Les quantités d’adénosine et de thymine / celles de guanine et de cytosine sont identiques
QA = QT
QG = QC
2) La composition en base de l’ADN est caractéristique d’un organisme et non des tissus de cet organisme. Elle est indépendante de l’âge, du sexe, de l’état nutritionnel et des facteurs environnementaux
Combien de liaisons d’hydrogène entre l’adénine et la thymine?
2
(pas un lien covalent)
Combien de liaisons d’hydrogène entre la guanine et la cytosine?
3
(pas un lien covalent)
ADN, caractéristiques
-double hélice (deux brins = complémentaires)
-association anti-parallèle
Monocaténaire ?
un seul brin
Liaison N-glycosidique entre qui et qui?
base azotée et sucre
Liaison phosphodiester entre qui et qui?
sucre et groupe phosphate
séquence CGAT, la dessiner
Groupement phosphate dans ADN et ARN
toujours monophosphaté
Conformères de l’ADN (savoir les reconnaitre)
-ADN A (observée in vivo)
-ADN B
-ADN Z (observée in vivo)
La conformation adoptée par l’ADN bicaténaire dépend de quoi?
-son degré d’hydratation
-sa séquence
-son taux de surenrouelement
-modifications chimiques des bases qui la composent
-la nature et concentration des ions métalliques ne solution
ADN B, caractéristiques
-forme la + courante dans les conditions physiologiques
-hélice vers la droite (torsion engendrée par les bases qui sont hydrophobes)
-paires de base perpendiculaires à l’axe de l’hélice passant au centre de l’appariement de ces dernières
-présence d’un petit sillon et un grand sillon = site de reconnaissance des protéines qui lisent l’ADN
ADN B : enroulement de l’hélice, diamètre, nucléotide/tour, pas de l’hélice, rotation de l’hélice/pb
-droit
-2.4nm
-10 pb/tour
-3.4 nm
-36 degrés
Où sont le plus accessibles les atomes des bases dans l’ADN B?
Dans le grand sillon
ADN Z, caractéristiques
-forme plus contrainte que les formes A et B (plus tordue/serrée)
-s’observe surtout dans les régions riches en paires guanine-cytosine lors de la transcription de l’ADN en ARN (pourrait jouer un rôle dans transcription des gènes)
-double hélice gauche, dont l’axe s’écarte significativement des paires de bases (et plus étroite)
ADN Z : enroulement de l’hélice, diamètre, pas de l’hélice, rotation de l’hélice/pb
-gauche
-1.8 nm
-4.5 nm
-12 pb/tour (= paires de base / tour)
ADN A, caractéristiques
-s’observe dans les échantillons d’ADN plus faiblement hydraté, à force ionique plus élevée, en présence d’éthanol ainsi qu’avec les hybrides bicaténaires d’ADN et d’ARN
-double hélice droite dont l’axe ne passe plus par les paires de bases (et plus large)
ADN A : enroulement de l’hélice, diamètre, pas de l’hélice, rotation de l’hélice/pb
-droite
-2.3 nm
-2.8 nm
-11 pb/tour
Reconnaitre les différentes conformations de l’ADN
Forces qui stabilisent la double hélice d’ADN
-forces hydrophobes (forces de van der waals) résultant de l’empilement des bases au centre de l’hélice (+ fort dans double brin)
-liaison d’hydrogène entre les bases complémentaires (juste dans double brin)
-interactions électrostatiques entre les groupements phosphates et MG2+ ou des protéines cationiques (dans simple et double brins)
-> toutes ces forces sont + fortes dans le double brin donc ADN bicaténaire = + stable que ADN monocaténaire en solution
Forces qui déstabilisent la double hélice d’ADN
-répulsion électrostatique directement lie à la présence de charges négatives tout le long de chaque molécule (phosphates)
Dénaturation de l’ADN
-in vivo :
-in vitro :
Les 2 brins complémentaires sont séparés
In vivo :
-lors de la réplication et de la transcription
In vitro :
-augmentation de la température -> rupture des ponts H -> désappariement des bases
-agents chaotropes (urée et chlorure de duanidium)
Comment peut-on suivre la dénaturation de l’ADN?
En UV (paires de bases permettent l’absorbance en UV)
Voir graphique p.23
Effet hyperchrome
ADN monocaténaire possède une absorbance à 260nm plus élevée que l’ADN bicaténaire (plus grande accessibilité des bases)
Dénaturation thermique de l’ADN DB
- Le processus de dénaturation peut facilement être visualisé par l’augmentation de l’absorption au fur et à mesure de la conversion des acides nucléiques bicaténaires en monocaténaires
- L’absorption de l’ADN natif, à 260 nm en fonction de la température (courbe de fusion), présente l’allure d’une sigmoïde : le point d’inflexion de cette courbe qui correspond à la demi-variation d’absorbance, est la température de fusion de la molécule, notée Tm
Tm = To où [ADNdb] = [ADNsb]
voir graphique p.24
La fusion de l’ADN db est …
coopérative → la dénaturation des extrémités et des régions internes riches en AT déstabilise les régions adjacentes de l’hélice et conduit à une désorganisation progressive et concertée de toute la structure.
Dénaturation de l’ADN db
Si le paramètre augmente : coefficient de chargaff %GC
Il augmente :
Il stabilise l’ADN et augmente la TM?
-nombre de liaisons d’hydrogène
-oui
Dénaturation de l’ADN db
Si le paramètre augmente : le pH ionise les phosphates
Il augmente :
Il stabilise l’ADN et augmente la TM?
-force de répulsion électrostatique
-non = dénaturant
Dénaturation de l’ADN db
Si le paramètre augmente : la concentration en cation, force ionique
Il augmente :
Il stabilise l’ADN et augmente la TM?
-neutralise les charges
-oui = effet stabilisant
Dénaturation de l’ADN db
Si le paramètre augmente : la concertation en urée, formamide
Il augmente :
Il stabilise l’ADN et augmente la TM?
-compétiteur des liaisons d’hydrogène entre bases
-non
Dénaturation de l’ADN db
Si le paramètre augmente : concentration en ADN, activité de l’eau
Il augmente :
Il stabilise l’ADN et augmente la TM?
-affecte la constante diélectrique
-oui
Dénaturation de l’ADN db
Si le paramètre augmente : longueur de la molécule d’ADN
Il augmente :
Il stabilise l’ADN et augmente la TM?
-nombre de zones riches en GC
-oui
La dénaturation thermique de l’ADN peut-elle être inversée?
Oui par le refroidissement de la solution (renaturation ou hybridation)
-> la vitesse de refroidissement influence le résultat
Refroidissement rapide
– Permet seulement la formation de régions locales d’ADN bicaténaire
– La diminution dans l’absorbance à 260 nm est donc plus petite
Refroidissement lent
– Laisse suffisamment de temps au brins d’ADN complémentaires pour se retrouver
– ADN retrouve sa forme complétement bicaténaire et la solution présente la même absorbance qu’à l’origine.
ADN mitochondrial, caractéristiques
- Présent dans la matrice des mitochondries
- Chez l’humain, circulaire et bicaténaire
- Mais quantité non-négligeable: une cellule contient 2000 mitochondries contenant 2-4 molécules d’ADN (4000 molécules d’ADN par cellule!)
- Séquences codantes (37 gènes), aucun intron et aucune séquence répétée.
- Système de réparation incomplet
- Transmis de mère à enfant
- Plus résistante à la dégradation de ADNn et fort polymorphisme (mute plus rapidement)
ADN circulaire
*procaryote
l’ADN mitochondrial code pour quoi ?combien d’ARNT, ARNr et protéines membranaires
22 ARNt, 2 ARNr, 13 protéines membranaires
– Cytochrome oxydase, ATP synthase, NADH deshydrogénase
(protéines impliquées dans la phosphorylation oxidative!)
ADN chloroplaste
-cellule eucaryote primitive
+ cyanobactérie -> mitochondrie
+ a-protobactérie -> mitochondrie
-50-100 copies/chloroplaste
Endosymbiose
ADN chloroplaste code pour quoi
Une centaine de gènes : ARNr, ARNt, ARN polymérase, protéines ribosomiques, protéines impliquées dans la photosynthèse
ARN composition
- Sucre = ribose
– Rend l’ARN plus instable chimiquement que ADN (dégradé en nucléotide lors d’un traitement alcalin) - Base azotée Thymine remplacée par Uracile
- Brin monocaténaire
Qu’est-ce qu’un duplex?
Brin monocaténaire peut s’apparier et former des régions bicaténaires appelées duplex
Structure secondaire de l’ARN
C’est la description de l’ensemble des appariements internes au sein d’une molécule simple brin
-structure en tige : suite consécutive de bases appariées
-structure de boucle interne : boucle entourée par 2 tiges
-structure de bulge (renflement) : bases non appariées que d’un côté d’une tige
-structure de tige-boucle ou en épingle à cheveux : boucle à l’extrémité d’une tige
EN FORME DE TRÈFLE
voir p. 30
Qu’est-ce qui permet la formation de structures secondaires secondaires au sein d’un ARN simple-brin
L’existence de régions contenant des séquences répétées inversées, qui peuvent s’apparier pour former localement une structure en double hélice
(appariement de manière antiparallèle)
Structure tertiaire de l’ARN
En forme de L
Les structures secondaires plus ou moins distantes dans la molécule d’ARN peuvent interagir entre elles et entraîner un repliement de la molécule dans l’espace (structure tertiaire)
Strcutures secondaires et tertiaires essentielles à la fonction
Caractéristiques des principaux ARN
voir tableau p.33
Condensation nucléaire de l’ADN nucléaire chez les eucaryotes
- L’ADN est composé d’environ 3x109 désoxyribonucléotides pour un génome humain haploïde, ce qui représente une longueur d’environ 2 m pour l’ADN humain.
- Cet ADN doit être contenu dans un compartiment de 120 mum3: le noyau,
- Il doit donc y avoir un compactage important!
étape 1 de la compression
Collier de perles :
- Les histones se combinent à l’ADN pour constituer les nucléosomes
- Caractéristiques des histones:
– Protéines basiques riches en Lys et Arg qui neutralisent les charges négatives de l’ADN
– Leur séquence en aa est très bien conservée (4 aa différents entre H4bœuf et
H4pois)
– 5 Types d’histones: H1, H2A, H2B, H3 et H4
Cœur du nucléosome = complexe ADN (146 pb)* histones (octamère)
Nucléosome = cœur + H1 + ADN de liaison (54 pb) = 200 pb
étape 2 de la compression
Solénoïde :
- L’histone H1 vient se positionner sur le double tour d’ADN et stabilise la structure du nucléosome
- Les nucléosomes stabilisés peuvent maintenant s’empiler pour former la fibre de 30 nm → solénoïde
étape 3 de la compression
- La fibre de 30 nm forme des boucles qui se fixent à leur base sur un squelette nucléaire ou matrice nucléaire pour donner la forme la plus compacte: le chromosome métaphasique
- Dans le noyau, la chromatine est en partie →
– Euchromatine (forme décondensée où la fibre de 30 nm est accessible aux enzymes de réplication et de transcription)
– Hétérochromatine (forme condensée qui n’est plus accessible aux enzymes)- Constitutive (région du génome qui ne sera jamais transcrite, ex: centromère)
- Facultative (état transitoire qui bloque l’expression des gènes)
voir p.38-39
