La structure de l’ADN Flashcards
Vrai ou faux : L’atome est la plus petite unité possédant les propriétés d’un élément.
Vrai
- Chaque élément est constitué d’un type d’atome qui lui est propre.
De quoi est constitué un atome (3)?
Chaque atome est constitué d’environ 200 particules élémentaires, mais nous ne citerons que 3: le neutron, le proton(+) et l’électron(-).
*Les deux premiers forment le noyau de l’atome.
À quelle vitesse les électrons gravitent-ils autour du noyau?
Les électrons gravitent autour du noyau pratiquement à la vitesse de la lumière: 300 000 km/s
Comment se fait la configuration électronique des 18 premiers éléments (2 règles)?
o Les rangées indiquent le nombre de couches d’électrons. En générale: la couche n peut contenir jusqu’à 2n2 électrons
o La dernière couche (dernier niveau énergétique) est celle de la valence et permet les interactions entre les atomes(formation de liaisons chimiques).
Quels sont les éléments les plus importants pour les molécules organiques (6)?
- Hydrogène
- Carbone
- Azote
- Oxygène
- Phosphore
- Soufre
Vrai ou faux : La couche de valence peut avoir un max de 8 é.
Faux : La couche de valence peut avoir un max de 2 ou de 8 é.
De quoi dépendent les propriétés d’un atome et sa capacité à former des liaisons chimiques?
Les propriétés d’un atome et sa capacité à former des liaisons chimiques dépendent de sa dernière couche électronique: les électrons de valence.
Qu’est-ce que la règle de l’octet?
Règle de l’octet: pour être stable, l’atome cherchera à compléter sa dernière couche avec 8 électrons (*excepté H et He) et ce en faisant des liaisons chimiques avec d’autres atomes.
À l’état électriquement neutre, le nombre de protons est ________ au nombre d’électrons pour un atome donné.
Égal
Vrai ou faux : À l’état électriquement neutre, le nombre de protons est égal au nombre d’électrons pour un atome donné. C’est l’équivalent d’être énergétiquement stable.
Faux : Ce n’est pas l’équivalent d’être énergétiquement stable.
Moins de mouvement = ___________
Plus de stabilité
Pendant une liaison, quand faut-il dégager de l’énergie et quand faut-il en fournir?
o La formation d’une liaison chimique entre 2 atomes dégage de l’énergie (les 2 atomes bougent moins)
o Pour briser une liaison, il faut fournir de l’énergie (les 2 atomes retournent à leur mouvement initial)
Quels sont les types de liaisons chimiques (classées en ordre de la plus forte à la moins forte) (5)?
o Covalentes (≈ -80 kcal/mole) polaires et non polaires
o Ioniques (-3 kcal/mole)
o Hydrogènes (-1 à -5 kcal/mole)
o Interaction hydrophobe
o Forces d’attraction Van der Waals (-0.1 kcal/mole)
Avec quel type de liaisons se fait la formation des chaînes carbonées?
La formation des chaînes carbonées s’effectue avec des liaisons covalentes non polaires.
Les atomes de carbone peuvent s’associer entre eux par des liaisons simples, doubles ou triples et finissent par former des chaînes parfois longues et rectilignes, ramifiées ou cycliques.
- Ce sont les squelettes des macromolécules biologiques.
Vrai ou faux : En plus de la disposition des C, les diverses propriétés d’une molécule organique dépendent des autres atomes qui s’y lient.
Vrai
Définir groupements fonctionnels. Quelles sont les liaisons qui participent à ces groupements.
Les groupements fonctionnels sont les groupements d’atomes qui participent le plus aux réactions chimiques des molécules organiques.
Ils contiennent des liaisons covalentes polaires et ils sont parfois ionisés!
Définir hydroxyle.
Classe = Alcool
Formule = R—OH
Définir carbonyle.
Classes =
—> Aldéhydes, formule R—C=O
|
H
—>Cétones, formule R—C—R
||
O
Définir carboxyle.
Classe = Acides carboxyliques
Formule = R—C=O
|
OH (ou O- ionisé)
Définir amine.
Classe = Amines
Formule = R—N—2H (ou N+—3H ionisé)
Définir thiol.
Classe = Thiols
Formule = R—SH
Définir phosphate.
Classe = Phosphates organiques
Formule = R—O—P=O
|
2O-
Qu’est-ce qu’une macromolécule? Comment sont liés les différents monomères?
Une macromolécule est une structure 3D dont la forme est déterminée par la séquence.
Les différents monomères sont liés les uns aux autres par des liaisons covalentes et la structure 3D est stabilisée par des liaisons covalentes et non covalentes.
De quoi dépend la survie de la cellule?
La survie de la cellule dépend des nombreuses interactions entre les molécules qui la composent.
Par quel type de liaisons vont interagir généralement les molécules?
En général, elles vont interagir ensemble par des liaisons non covalentes.
—> Plus les deux molécules s’assemblent bien (la complémentarité), plus elles forment des liens non covalents entre elles.
—> Ce sont des interactions de faible énergie, mais elles peuvent être nombreuses
En 1956, _________ décrit le _________ (base de la biologie moléculaire)
- Crick
- Dogme central
Qu’est-ce que le dogme central?
ADN —> (Tanscription) —> ARN —> (Traduction) —> Protéine
Qu’est-ce qu’un nucléotide vs un nucléoside?
Le nucléotide = sucre + base azotée + gr. phosphate
Le nucléoside = sucre + base azotée
Vrai ou faux : Un nucléotide ne peut avoir qu’un seul groupement phosphate.
Faux : Un nucléotide peut avoir 1 à 3 P (mono, di ou triphosphate)
Quelle est la différence entre l’ARN et l’ADN?
ARN = ß-D-ribose (monosaccharide pentose) avec un OH sur le C2
ADN = ß-D-désoxyribose (monosaccharide pentose) avec un H sur le C2
Quels sont les 2 types de bases azotées et que retrouve-t-on dans chacun?
—> Purines = Adénine et Guanine
—> Pyrimidines = Cytosine et Thymine (remplacée par Uracile dans l’ARN)
Par quelle réaction se fait le lien phosphoester et sur quel C du pentose?
Réaction de condensation : une molécule d’H2O est libérée
Sur le C5
Par quelle réaction se fait le lien glycosidique et sur quel C du pentose?
Réaction de condensation : une molécule d’H2O est libérée
Sur C1
Que nécessite la polymérisation d’ADN?
La polymérisation d’ADN nécessite un apport en nucléotides (3-p)
Nommer les bases de purines et de pyrimidines ainsi que leur nomenclature de nucléosides, nucléotides et leur abréviation.
Purines :
—> Adénine (A), Désoxyadénosine, désoxyadénosine 5’ triphosphate, dATP
—> Guanine (G), Désoxyguanosine, désoxyguanosine 5’ triphosphate, dGTP
Pyrimidines :
—> Cytosine (C), Désoxycytidine, Désoxycytitidine 5’ triphosphate, dCTP
—> Thymine (T), Désoxythymidine, Désoxythymidine 5’ triphosphate, dTTP
Quelles sont les fonctions des nucléotides (3)?
o Source d’énergie chimique via la liaison entre les groupements phosphate facilement hydrolysable.
—> Exemple : ATP
o Association avec différents groupements chimiques pour former des coenzymes.
—> Exemple : Coenzyme A (CoA)
o Molécules de signalisation intracellulaire ou second messager.
—> Exemple : AMP cyclique
Qu’est-ce que l’hydrolyse de l’ATP? Quel est le rendement énergétique?
L’hydrolyse de l’ATP (hydrolyse = briser un lien en ajoutant l’eau) donne-7.3 kcal/mol à pH7.
*Les liaisons covalentes ne sont pas égales entre elles en termes d’énergie.
—> Flèches bleues: investissement d’énergie
—> Flèche rouge: gain d’énergie, dont un surplus de 7.3 kcal/mol par rapport à l’investissement
Qu’est-ce que l’ADN? Grâce à quoi se fait la polymérisation?
L’ADN est un polymère de nucléotides.
La polymérisation se fait grâce à la formation du lien phosphodiester qui relie les deux sucres de deux nucléotides différents via le groupement phosphate.
Que requiert le processus de poymérisation (2)?
Le processus de polymérisation requiert :
o une enzyme, polymérase
o un apport en nucléotides triphosphates.
Dans quel sens se fait la poymérisation?
—> La polymérisation se déroule du 5’ vers 3’
—> Chaque nouveau nucléotide est ajouté sur le carbone 3’(sucre) du nucléotide précédant et une molécule du pyrophosphate est libérée.
Quelle est la charge globale de l’ADN? Pourquoi?
La charge négative à pH neutre sur le gr. p. confère une charge globale négative à l’ADN une fois la molécule polymérisée.
______________ entre les nucléotides assurent la polymérisation de la charpente sucre-phosphate d’un brin d’ADN.
Les liaisons phosphodiesters
Définir dNTP
dNTP : désoxyribonucléotides triphosphate, sans information sur la base azotée.
Définir brin
Brin : chaîne de désoxyribonucléotides.
Définir ADN monocaténaire
ADN monocaténaire (simple brin) : une seule chaîne de désoxyribonucléotides.
Définir ADN bicaténaire
ADN bicaténaire (double brin) : association de 2 brins complémentaires.
Définir nature antiparallèle
Nature antiparallèle = polarité inversée des 2 brins complémentaires.
Que retrouve-t-on à l’extrémité C5’ et C3’ dans les chaînes de nucléotides?
Les chaînes de nucléotides ont à leurs extrémités un groupe phosphate (C5’) et un groupe hydroxyle libre (C3’) à partir duquel l’élongation peut se poursuivre.
*Comme les sucres sont identiques, mais les bases diffèrent, la séquence est identifiée avec les bases, du 5’ vers 3’.
Qu’est-ce qui assure la formation de la structure secondaire bicaténaire de l’ADN?
Les liaisons hydrogènes assurent la formation de la structure secondaire bicaténaire de l’ADN.
- Les liaisons H sont faibles, mais leur grand nombre donne beaucoup de stabilité à l’ensemble. La complémentarité des bases azotées est essentielle à la réplication de l’ADN.
Quelles sont les bases azotées qui se lient entre elles et combien de liens H pour chacun des liens?
Adénine – thymine (A-T) : 2 liens H
Cytosine- Guanine (C-G) : 3 liens H
Quelles sont les règles de Chargaff sur la composition en nucléotides de l’ADN (avant le modèle de l’ADN de Watson et Crick) (2)?
1ère règle : Peu importe la source, la composition de l’ADN comporte une égalité entre les résidus adénine (A) et les résidus thymine (T), ainsi qu’entre les résidus guanine (G) et les résidus cytosine (C): %A = %T et %G = %C.
2ème règle : Le rapport de purines sur pyrimidines est toujours ~ 1.
*Règle (G+C)%: Le % de guanine et de cytosine sur le total des bases d’un génome dépend de l’espèce. Mais, dans un même génome, ce % demeure constant.
Que faut-il pour former des ponts H entre les nucléotides (leurs bases)?
o Il faut avoir un couple compatible : A ne peut lier que T (avec 2 liens H), et G ne peut lier que C (avec 3 liens H)
o Même dans les couples compatibles, les liens H ne se forment que si l’orientation des deux nucléotides est antiparallèle (c’est à dire C5’ de l’un en face du C3’ de l’autre).
Vrai ou faux : Le couple A-T n’a pas la même géométrie que le couple G-C.
Faux : La complémentarité est aussi au niveau de la forme: le couple A-T a la même géométrie que le couple G-C (la charpente sucre-P demeure stable)
Description des chaînes hélicoïdales de l’ADN (3).
o Les bases sont situées vers l’intérieur de la molécule d’ADN.
o Tous les gènes ont la même forme générale 3D.
o Le nombre et l’ordre précis de bases constituent l’information génétique
*Pour lire la séquence d’un gène, il faut donc avoir accès aux bases.
Que se passe-t-il lors de l’ouverture de la double hélice d’ADN? Et sans?
Ouverture de la double hélice d’ADN:
—> Durant la réplication de l’ADN(et la transcription), il est nécessaire d’ouvrir la molécule en brisant les liens H entre les bases.
Sans l’ouverture de la double hélice l’ADN:
—> La présence de la charpente Sucre+P, ne permet aux protéines de reconnaitre la séquence qu’à travers des sillions: majeur et mineur.
À cause de quoi sont formés les sillons majeurs et mineurs des chaînes hélicoïdales de l’ADN? Qu’est-ce qui correspond au sillon mineur et celui majeur?
Les sillons majeurs et mineurs sont formés à cause de l’angle entre 2 liens glycosidiques d’un couple de nucléotides.
—> Les sucres ressortent de la molécule à l’angle de 120 ̊ d’un côté et à 240 ̊ de l’autre.
L’empilement des couples de nucléotides(un par-dessus l’autre) produit les sillons.
- Le côté 120 ̊ correspond au sillon mineur et le côté 240 ̊ au sillon majeur.
- La molécule d’ADN tourne en double hélice et cela provoque la périodicité de 2 sillons.
En observant les groupes chimiques qui sont exposés dans chaque sillon, dans chaque paire de nucléotides, qu’est-ce que cela permet de distinguer?
Le sillon mineur permet de distinguer entre les paires AT (AHA) et CG (ADA).
Le sillon majeur permet de distinguer entre les paires AT (ADAM), TA (MADA), CG (HDAA) et GC (AADH).
Légende:
A: gr. Accepteur du lien H (charge partielle-)
D: gr Donneur du lien H (charge partielle+)
H: gr non polaire
M: gr méthyl (non polaire également)
Comment lire l’information sans ouvrir la double hélice d’ADN?
Une protéine a plus d’espace pour approcher l’ADN et lier les bases azotées dans le sillon majeur. Elle y obtient plus d’information aussi.
Définir dénaturation.
Dénaturation: perte de la structure quaternaire, tertiaire ou secondaire présente dans la forme «native» de la molécule.
Quels sont les liens des nucléotides et leur force? Pour les chaînes antiparallèles?
- les nucléotides sont assemblés par des liens covalents phosphodiesters forts
- les chaînes antiparallèles sont maintenues ensemble par des liens H faibles
Qu’arrive-t-il si on chauffe (ou applique un traitement alcalin) une molécule d’ADN double brin (bicaténaire)? Lorsque la température redescend?
On brise les liens H et on obtient 2 chaînes à un brin(monocaténaire) ayant leurs liens phosphodiesters intacts
—> la dénaturation.
Lorsque la température redescend, les brins se réassocient selon la complémentarité de leurs bases
—> l’hybridation (renaturation)
L’hybridation peut se faire entre __________ OU _________.
- les deux brins initiaux
- avec d’autres molécules monocaténaires d’ADN ou d’ARN ajoutées dans la solution
Vrai ou faux : L’hybridation est possible entre un brin de départ et un brin ajouté.
Vrai
Que permet les propriétés de l’hybridation de l’ADN?
Cette propriété permet de détecter la présence d’une séquence spécifique dans un échantillon :
o Production d’une « sonde », c’est à dire une séquence d’ADN monocaténaire (ou d’ARN)
complémentaire à la séquence recherchée.
o Hybridation de cette séquence avec l’ADN de l’échantillon
o Un résultat positif indique que la séquence d’intérêt est présente.
Vrai ou faux : La sonde doit être complémentaire à l’ADN pour la reconnaître.
Vrai
Définir spécificité. De quoi dépend-elle?
SPÉCIFICITÉ: le degré de complémentarité entre deux molécules.
Lorsque deux molécules se reconnaissent et se lient ensemble, la spécificité de l’union dépend de la complémentarité de formes et du nombre de liens chimiques formés (plus de liens permettent une spécificité plus grande)
La spécificité de l’hybride est régie par __________.
- la température d’hybridation
- plus la température est élevée (donc proche de la température de la dénaturation) plus l’hybride est spécifique.
Comment utiliser le caryotype comme une technique d’hybridation in situ?
Le gène A se trouve normalement sur le chromosome 1. Il est donc possible d’utiliser sa séquence (qui est connue, peut être produite synthétiquement et marquée par fluorochromes) comme «sonde» pour identifier le chromosome 1 dans un caryotype.
Comment utiliser la fluorescence comme technique d’hybridation in situ?
Fluorescent In Situ Hybridization (FISH) sur chromosomes condensés.
Sonde complémentaire au gène recherché. Puis, hybridation de cette sonde avec l’ADN de l’échantillon —> un résultat positif indique que la séquence d’intérêt est présente.
Expliquer l’électrophorèse d’ADN et à quoi elle sert.
L’électrophorèse d’ADN: visualisation des fragments
L’ADN est chargé (-) et migre vers le pôle (+) dans un champ électrique. Cette migration est effectuée sur un gel d’agarose (substance poreuse): les petites molécules migrent plus vite que les grosses et ainsi les différents fragments d’ADN se séparent selon leur taille.
- Le bromure d’éthidium est une molécule fluorescente sous les UV et qui s’intercale entre les pb (aide à visualiser les fragments dans le gel).
Vrai ou faux : Les pores du gel sont plus petites s’il y a plus d’agarose.
Vrai
Expliquer la procédure pour faire un Southern ou un Northern.
L’ADN (d’un individu ou d’une population) est isolé et coupé en petits fragments par les nucléases. Il est également dénaturé. Dans le cas de l’ARN cette étape est omise ( chaine courte et en 1 seul brin).
Puis, le matériel est déposé sur un gel d’agarose. De plus, toujours ajouter échantillon connu qui sert d’échelle de grandeur (quelques fragments d’acides nucléiques dont la taille est connue).
Les échantillons sont ensuite soumis à un courant électrique pour séparer les acides nucléiques. électrophorèse de la borne négative vers la borne positive. Les fragments plus courts se déplacent plus vite à travers la matrice du gel.
Après 40 min , l’ADN ou l’ARN est séparé selon sa taille : les segments longs se trouvent plus haut et les segments courts sont plus bas. Il est possible d’estimer la taille en comparant la position d’un segment(une bande) à l’échelle.
Après l’électrophorèse, le gel est couvert par une membrane de de nitrocellulose et placé dans un tampon. Toutes les bandes sont transférées sur la membrane par capillarité en suivant le mouvement d’eau et en gardant leur position respective.
Maintenant on peut vérifier la présence de l’ADN ou l’ARN d’intérêt.
Différence entre un Southern et un Northern.
Southern se fait avec de l’ADN et Northern avec de l’ARN
o L’ADN provenant de 2 tissus humains différents est soumis à une sonde complémentaire à un gène donné
o L’ARN provenant de 2 tissus précédant est soumis à une sonde complémentaire à l’ARNm correspondant au gène recherché durant le Southern.
