Que ce sont les acides nucléiques?

Il existe deux types d'acides nucléiques -L'A D N ou D N A acide désoxribonucleique qui est essentiellement dans le noyau des cellules (quand celui ci est individualisé comme chez les eucaryotes)Il contient l'information génétique nécessaire à la synthèse des protéines ainsi qu'a sa régulation -L'A R N ou R N A ( acide ribonucleique) qui est essentiellement retrouvé dans la cytoplasme des cellules .Le RNA joue un rôle fondamental dans l'expression au niveau protéique de l'information génétique contenue dans l'ADN. Les acides nucléiques(AN) sont de très grandes mol&cules formée par la répétition de sous-unités ou monomères , les nucléotides. Les nucléotides se distinguent des monomères constitutifs des autres macromolécules déjà étudiées(glucose de l'amidon ou du glycogène aminoacides des protéines) par le fait qu'ils peuvent être eux-mêmes encore hydrolysés en leurs trois constituants a savoir ,une base hétérocyclique azotée (base nucléique),un pentose (ribose ou désoxyribose)et un acide phosphorique. Etude des différents constituants des acides nucléiques - Les bases nucléiques ou les nucléobases: on trouve dans les nucléotides des acides nucléiques deux types de bases hétérocycliques azotés :les bases puriques et les bases pyrimidiques. *Les bases puriques elles dérivent du noyau purine par substitution des atomes d'hydrogène par des radicaux hydroxylés et ou aminés parfois même méthyles. Les deux principales bases puriques rencontrées dans les acides nucléiques sont : -L'adénine ou la 6-aminopurine -la guanine ou la 2-amino-6-oxypurine on rencontre l'adénine (A) et la guaninla fois dans le DNA et le RNA .La thymine (T)e (G) dans les deux types d'acides nucléiques le DNA et le RNA. *les bases pyrimidiques: Elles dérivent du noyau pyrimidine par substitution des atomes d’hydrogènes du noyau par des radicaux aminés et ou hydroxylés parfois méthyles. Les trois principales bases trouvées dans les acides nucléiques sont : -la cytosine ou la 2-oxy-4-aminopyrimidine -l'uracile ou la 2-4 dioxy -pyrimidine -la thymine ou la 5-méthyl-uracile On rencontre la cytosine (C) a se trouve uniquement dans le DNA,alors qu'elle est remplacée par l'uracile (U) dans le RNA . Les bases puriques et pyrimidiques peuvent exister sous des formes isométriques appelées formes tautomères dues aux déplacements des atomes d’hydrogène d'un atome azote ou d’oxygène du cycle a un autre .Chaque basse a une forme tautomérique préférentielle. Au pH physiologique,la forme tautomère (C=0)l'emporte sur la forme tautomère énolique (C-OH) tandis que la forme tautomère amino(-NH2) l'emporte sur la forme imino(C=NH). Il est essentiel au fonctionnement biologique du DNA que les atomes d’hydrogène aient des localisations relativement stables .Si les atomes d’hydrogène n'occupaient pas une position fixe ,l'adénine pourrait s'apparier a la cytosine et la guanine a la thymine ,et la séquence des deux chaines enroulées du DNA ne serait pas nécessairement complémentaires ce qui entraînerait des erreurs de lecture. Outre ces bases nucléiques habituelles il existe d'autres bases puriques et pyrimidiques rares ou mineures. On les rencontre en faible quantité dans certaines types de RNA. c'est ainsi qu'on peut trouver l'hypoxanthine(6-oxypurine HX). la xanthine '2,6dioxypurine,X) dihydrouracile (DHU) la thymine en faible quantité ainsi que des bases méthylées dans le RNA de transfert ou T-RNA. On distingue 2 types de pentoses dans les acides nucléiques: le ri bose dans les RNA et le 2 désoxyribose dans le DNA. c'est un tri-acide dont deux de ses trois fonctions acides sont estérifiées dans le RNA. un nucléoside est formé d'une base purique ou pyrimidique et d'un pentose (ribose ou 2 désoxyribose). ce dernier est lié par une liaison N-glycosidique établie entre son atome de carbone 1 et l'azote 9 des bases puriques ou l'azote 1 des bases pyrimidiques. le nom des nucléosides a bases puriques se terminent par le suffixe osine et celui a bases pyrimidiques par le suffixe idine nature base sucre nom du nucleoside symbole adénine R ou dR adénosine ou-d-adénosine A ou dA puriques guanine Rou dR guanosine ou d-guanosine G ou dG hypo- R inosine I xanthine thymine Rou dR d-thycydine ou thytidine dT ou T pyrimidiques cytocine Rou dR cytidine ou d-cytidine Cou dC uracile R uridine U les nucléotides sont les esters phosphoriques des nuclésides.. les nucléotides entrant dans la composition des acides nucléiques sont des nucléotides 5 monophosphates (AMP GMP IMP TMP CMP ET UMP) On connait aussi desnucléosides 5 diphosphatet 5 triphosphtates . (ATP) ectttt .............. ces nucléotides exitent dans la ellule a l'état libre ou ils jouent un role fondamental dans le métabolisme intermédiaire . Du point de vue nomenclature le nom des nucléotides puriques se terminent par le suffixe ylique et celui des nucléotides pyimidiques par le suffixe idylique exeemple l'adénosine 5 minophosphate (CMP) est l'acide cytidylique . les nucléotides sont des acides ceci est du en fait à l'ionisation a pH neutre des phosphates primaire et secondaire dont les pKa sont respectivement de l'ordre de 1a6.Ainsi les nucléotides sont chargés négativement a pH neutre . Notons qu'a ce pH ,aucune base ne porte de charge. nature nom abréviation acide nucléique acide adénylique AMP RNA acide désoxyadénylique CAMP DNA puriques acide guanylique GMP RNA acide désoxyguanylique CGMP DNA acide inosinique IMP RNA acide désoxythymidylique CTMP DNA pyrimi- acide cytidylique CMP RNA diques acide désoxycytidique CCMP DNA acide uridylique UMP RNA acide thymidylique TMP RNA elle constitue l"enchaînement séquentiel de nucléotides reliés par des liaisons phosohodiesters 3-5 qui se font d'autre part entre l'hydroxyle 3 du pentose d'un mononuclèotide et une première fonction acide du H3 PO4 et entre l'hydroxyle -5 du pentose du mononuclèotide adjacent et une deuxieme fonction acide de l’acide phosphoririque d'autre part . ainsi l'acide phosphorique engage deux fonctions acides dans lE liaisons phosphodiester ( une fonction ester servant à former le nucléotide et la 2ème à relier deux nucléotides entre eux) la 3 ème fonction acide H3 PO4 reste libre et confère donc des propriétés acides aux acides nucléiques dna et rna . de même que par convention ou lit protéines depuis l’extrémité NH2 vers l’extrémité COOH de meme on lira toujours par convention une chaîne d’acide nucléique (DNA OU RNA) depuis l'extrement 5 p qui contient un groupement phosphate avec deux fonctions acides libres vers l’entremets 3OH qui contient ou Oh llibre en 3 sur l'ose . il existe une manière très schématique pour représenter une séquence nucléotidique d'un acide nucléique le pentose est symbolisé par une barre verticale et le groupement phosphate par la lettre p la liaison phosphodiester est figurée par une ligne oblique joignant la position 3 d 'un pentose a la position 5 symbole respectif. ex/ la séquence nuclèotidiques dpaptpgpca ou simplement dpATGCA s’écrire de cette façon en respectant la polartié 5....>3 la structure primaire du DNA est alors définie par l’enchaînement séquentiel des dèsoxyribonuclèotides 'DAMP DGMP DTMP ET DCMP) selon la polarité 5..>3 celle des RNA est representèèe par des chaines polyribonuclèotidiques dont le mode d"enchaînement ets indique a celui de DNA avec toutefois deux différences essentielles l(ose est le ribose et l(uracile remplace la thymine. les trois autres basses étant les mêmes que dans le DNA Structure tridimensionnelle ou conformation moléculaire -Le DNA: sa structure spatiale a été connue grâce aux mesures fournies par les méthodes cristallographiques et grâce à l'observation faite par Chargaff qui a montré que dans les molécules de DNA ,la concentration en nucléotides contenant l'adénine (A) est égale a celle des nucléotides contenant la guanine(G) est égale a cee des nucléotides contenant la cytosine (C). Autrement dit ,le rapport entre purines(A+G) et pyrimidines (T+C)est toujours proche de l'unité Ainsi ,Watson et Crik en utilisant ces données ont proposé au tout début des années 50 le modèle célèbre de la molécule de DNA a double hélice . Cette double hélice est caractérisée par deux chaines dont la séquence en bases (nucléotides) est complètement l'une de l'autre .Ces deux chaines sont associées grâce a des liaisons hydrogène qui s'établissent entre les bases complémentaires C'est ainsi que A est appariée a T par deux liaisons hydrogène et G et C par 3 liaisons hydrogène. Cette complémentarité des bases permet d'expliquer que tous les DNA ont autant de A que de T en autant de G que de C. Par conséquent ,le rapport A+G/T+C sera toujours égale à 1 quelle que soit l’espèce.Par contre d'une espèce a l'autre , la valeur du rapport A+T/G+C varie beaucoup .De pus les deux chaines hélicoïdales complémentaires sont de polarité opposée . On dit qu'elles sont antiparallèles c'est a dire qu'elles sont orientées en sens inverse: une chaîne tourne dans le sens 5----->3 alors que l'autre tourne dans le sens inverse 3------>5 D'autre part e squelette hydrophile de la double hélice est formé par l'alternance des desoxyriboses et des groupements phosphatés chargés négativement et se trouve de ce fait face au milieu acqueux qui l'environne .La partie hydophobe est constituée par les bases puriques et pyrimidiques qui sont empilées les unes au dessus des autres et placées a l'interieur de la double hélice de telle sorte que les molécules des bases soient très proches les unes des autres. Les paramétrés de la double hélice décrite par watson et crick sont connus avec précision . es plans des bases sont perpendiculaires a l'axe hypothétique central autour duquel s'enroulent les deux chaines. ils sont distants l'un de l'autre 3,4 a. e pas de l’hélice est de 34 A il y a 10 paires de bases par tour de spire . la double hélice est droite et a un diamètre de 20 A la surface de l’hélice montre alternativement un grand sillon profond appelle sillon majeur et un petit sillon superflue nommai sillon mineur . On sait maintenant que e sillon majeur facilite les interactions avec les interactions avec les pro-teints qui reconnaissent des séquences nucléotidiques spécifiques sur le DNA et se fixent sur elles grâce surtout a des liaisons hydrogène .a double hélice B du DNA selon waston et crick.(forme compacte ) la conformation moléculaire du DNA telle que décrite par Watson et crick est une double hélice dextrogyre dite hélice B d'ou le nom de B-DNA. Elle représente la principale forme biologique in vivo .Cette forme caractérise les fibres de DNA a taux d'humidité élevée.Par contre a taux d'humidité faible,la fibre de DNA raccourcit.C'est la forme du A-DNA dans laquelle les paires de bases(11 par tour de spire) ne sont plus perpendiculaires a 'axe de l 'hélice et e pas se trouve réduit a 28 A.Il est possible que cette forme existe dans certains cas physiologiques en très faible quantité .Dans le B-DNA et le A-DNA, la liaison N-glycosidique a toujours la même conformation normale anti .En effet,les plans des bases peuvent pivoter par rapport a la liaison N-glycosidique ,ce qui permet l’existence de deux positions(deux conformations syn et anti) qu'une base donnée peut occuper par rapport au désoxyribose.