Structura mol ADN; cular
Acidul dezoxiribonucleic (ADN) ESTE informația genetică a majorității organismelor vii (în schimb, unii viruși, retrovirusuri, folosesc acidul ribonucleic (ARN) ca informație genetică).
- ADN-ul poate fi copiat prin generații succesive de celule: replicarea ADN-ului
- ADN-ul poate fi tradus în proteine: transcrierea ADN-ului în ARN, ulterior tradus în proteine
- ADN-ul poate fi reparat atunci când este necesar: repararea ADN-ului.
Acizii ribonucleici (m-ARN, r-ARN, t-ARN) vor fi descriși într-un alt capitol.
- ADN-ul este un polimer, format din unități numite nucleotide (sau mononucletide).
- Nucleotidele au alte funcții (purtători de energie: ATP, GTP; respirație celulară: NAD, FAD; transducție de semnal: AMP ciclic; coenzime: CoA, UDP; vitamine: nicotinamid mononucleotid, Vit B2).
Conform nomenclaturii utilizate pentru proteine, am putea vorbi în termeni de structuri primare, secundare, terțiare și cuaternare ale moleculei:
I Structura primară a moleculei: coloana vertebrală covalentă și bazele exterioare
Nucleozida este formată dintr-un zahăr + o bază azotată.
Nucleotida este alcătuită dintr-un fosfat + un zahăr + o bază azotată. În ADN, nucleotida este o dezoxiribonucleotidă (în ARN, nucleotida este o ribonucleotidă).
I-1 Acid fosforic:
Oferă o grupare fosfat.
I-2 Zahar:
Deoxiriboză, care este o pentoză ciclică (zahăr cu 5 carbon). Notă: zahărul ARN este riboză.
Carbonii zahărului se notează de la 1 'la 5'. Un atom de azot al bazei azotate se leagă de C1 '(legătură glicozidică), iar fosfatul se leagă de C5' (legătură ester) pentru a forma nucleotida. Prin urmare, nucleotida este: fosfat - C5 „C1 zahăr” - bază.
I-3 Bazele azotate:
Heterocicluri aromatice; sunt purine și pirimidine.
- Purine: adenină (A) și guanină (G).
- Pirimidine: citozină (C) și timină (T) (Notă: timina este înlocuită cu uracil (U) în ARN).
Notă: există alte baze azotate, în special bazele metilate derivate din bazele menționate mai sus; metilarea bazei joacă un rol funcțional (vezi capitolul ad hoc).
Glosar:
- Denumiri de nucleozide: dezoxiribonucleozide în ADN: dezoxiadenozină, dezoxiguanozină, deoxicitidină, dezoxitimidină (ribonucleozide din ARN: adenozină, guanozină, citidină, uridină).
- Denumiri de nucleotide: dezoxiribonucleotide în ADN: acid dezoxiadenilic, acid dezoxiganylic, acid deoxicididilic, acid dezoxitimidilic (ribonucleotide din ARN: acid adenilic, acid guanilic, acid citidilic, acid uridilic).
II Structuri secundare și terțiare ale moleculei - Conformația tridimensională a ADN-ului
II.1 Dinucleotide
Dinucleotidele sunt formate prin legătura fosfodiesterică între 2 mononucleotide. Fosfatul unui mononucleotid (la C5 'din zahărul său) se leagă de C3' din zahărul mononucleotidei precedente. Astfel, începem cu un fosfat, apoi un zahăr de 5 '(+ bază) și 3' din acest zahăr, legat de un al doilea fosfat - zahăr de 5 ', al cărui 3' este gratuit pentru următoarea etapă de alungire. Legătura - și, prin urmare, orientarea moleculei - este, prin urmare, 5 '-> 3'.
Polinucleotidele sunt obținute din adăugarea succesivă de monomeri într-o configurație generală de 5 '-> 3'. Coloana vertebrală a moleculei este realizată din succesiunea de zahăr fosfat (n nucleotidă) - zahăr fosfat (nucleotidă n + 1) și așa mai departe, legate covalent, bazele fiind la exterior.
II.2 Molecula ADN
ADN-ul este alcătuit din 2 lanțuri („ADN duplex”) sau fire spiralate dextrorotatoare (ca un filet cu șurub), înfășurate în jurul unei axe pentru a forma o spirală dublă de 20A ° diametru.
Cele 2 fire sunt antiparalele: orientările lor de 5 '-> 3' sunt în direcția opusă. Aspectul general al polimerului prezintă o periodicitate de 3,4 A ° corespunzătoare distanței dintre 2 baze și o altă de 34 A ° corespunzătoare 1 rotație a elicei (și 10 perechi de baze).
II.2.1 Legături de hidrogen: asocierea bazelor
Bazele (hidrofobe) sunt stivuite în interior; planul lor este perpendicular pe axa helixului dublu. Exteriorul (fosfat și zahăr) este hidrofil.
Legăturile de hidrogen dintre bazele unei fire și bazele celeilalte fire mențin cele 2 fire unite (linii punctate pe desen).
O purină pe un fir se leagă în mod necesar de o pirimidină pe celălalt fir. Ca corolar, numărul de reziduuri de purină este egal cu numărul de reziduuri de pirimidină.
A se leagă de T (prin 2 legături de hidrogen).
G se leagă de C (cu 3 legături de hidrogen: legătură mai stabilă: 5,5 kcal vs 3,5 kcal).
Notă: compoziția din A a ADN-ului este, prin urmare, egală cu compoziția din T, iar compoziția din ADN este egală cu compoziția din C.
Această corespondență strictă (A T și G C) înseamnă că cele 2 fire sunt complementare. Una este șablonul, matrița, matrița celuilalt și invers, viceversa și viceversa: această proprietate permite replicarea exactă (replicarea semi-conservatoare: un fir - matrița - este păstrat, unul nou este sintetizat ("de novo") pe această matriță, în același mod pentru cealaltă fir, o altă matriță, păstrată, permițând sintetizarea unei fire de novo; vezi capitolul ad hoc).
Note:
Legăturile de hidrogen utilizate pentru împerecherea bazelor sunt uneori diferite de cele definite în modelul Watson și Crick descris mai sus; astfel se folosește atomul N7 de purină în locul N1 în modelul Hoogsteen.
II.2.2 brazdă majoră și brazdă minoră
Helixul dublu este o moleculă foarte rigidă și vâscoasă de o lungime imensă și un diametru foarte mic.