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Les acides nucléiques sont des macromolécules, c’est-à-dire des 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, "bio" provenant de biologie, donc associé au vivant.
Les acides nucléiques sont des polymères dont l’unité de base, ou monomère, est le nucléotide. Ces nucléotides sont liés les uns aux autres par des liens phosphodiester.
| Sommaire |
Il existe deux types d’acide nucléique : l’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’acide ribonucléique (ARN). L’ADN contient l’information génétique. L’ARN quant à lui, joue des rôles plus variés. En fait, ce type d’acide nucléique « assiste » l’ADN dans une panoplie de tâche.
Dans chacune de nos cellules, on retrouve de l’ADN et de l’ARN. Toute cellule eucaryote et procaryote (donc cellules animales, cellules végétales, bactéries, mycètes (ou champignon) et même les mitochondries) contient 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.
L’ADN se retrouve strictement dans le noyau cellulaire. Il s’associe à des protéines comme des histones. Cet agencement d’ADN et de protéine 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 retrouve autant au niveau du noyau qu'au niveau du cytosol.
La composition des nucléotides formant les acides nucléiques varie dépendamment s’ils sont dans l’ADN ou dans l’ARN. Toutefois, que ce soit l'ADN ou l'ARN, les acides nucléiques possèdent toujours trois substances fondamentales: un sucre, un groupe phosphate, et une base azotée.
Le sucre (plus précisément un pentose) présent dans l’ADN est le désoxyribose. Le préfixe « désoxy » signifie qu’il y a un oxygène en moins. En fait, sur la position 2 de tous les sucres composant l’ADN, le groupement hydroxyle (OH) est remplacé par un hydrogène (H). Chez l’ARN, ce groupement hydroxyle est présent et par le fait même, le sucre demeure le ribose.
Voir la structure du ribose et du désoxyribose sur l'article des hydrates de carbone (communément appelés glucides).
Le groupe phosphate est le même chez l’ADN et chez l’ARN.
Il y a cinq bases azotées pouvant entrer dans la composition des nucléotides. Ces bases sont séparées en deux familles :
La base azotée thymine est présente seulement dans l’ADN. Lors de la transcription, tout nucléotide de l’ADN
possédant une thymine induit l’instauration dans l’ARN messager d’un nucléotide contenant
la base nommée uracile. Cette base azotée se retrouve seulement dans
l’ARN.
Puisque les phosphates et les sucres sont toujours les mêmes dans un acide nucléique donné, on voit que la nature du nucléotide est déterminé par la base azotée qu’il contient.
Ces bases sont dites complémentaires. En fait, L’adénine s’associe toujours avec la thymine ( dans l'ADN) ou l’uracile ( dans l'ARN) et la guanine s’associe toujours avec la cytosine.
Pour soutenir de telles molécules et les maintenir "en un morceau", des liaisons chimiques sont nécessaires. Ces liaisons doivent être fortes pour éviter les bris et pour rester stable, mais doivent également être faibles dans une certaine mesure où ces acides nucléiques doivent constamment être manipulés par diverses protéines, entre autre des enzymes, dans des processus comme la transcription ou la traduction.
Dans les acides nucléiques, les différents nucléotides sont placés bout à bout et liés les uns aux autres par des liens 3’- 5’ (prononcé 3 prime – 5 prime) phosphodiester. Ces chiffres donnent le sens de la liaison ; le phosphate se lie au carbone 3 du sucre du premier nucléotide et au carbone 5 du sucre du nucléotide suivant. Les liaisons phosphodiester sont des liens covalents, c'est-à-dire qu'il y a partage d'électrons entre les atomes. Le phosphate est donc le lien (ou le pont) entre chaque sucre.
Les bases azotées sont attachées sur le carbone 1 du sucre par des liaisons covalentes.
Aussi, comme mentionné plus haut, les liaisons phosphodiester sont des liaisons covalentes. (On peut dire que toutes les liaisons phophodiester sont des liaisons covalentes, mais toutes les liaisons covalentes ne sont pas des liaisons phophodiester).
Mise appart les liaisons hydrogène, que l'on nomme souvent intéractions hydrogène parce qu'en fait, il n'y a pas "liaison" proprement dit, toute autre liaisons présentes dans les acides nucléiques sont des liaisons covalentes.
L’alternance des phosphates et des sucres produit le squelette de l’acide nucléique sur lequel s’attache les bases azotées. Le polymère formé à 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.
Dans le cas de l’ADN, les deux brins (les deux cordes) sont disposées 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 (liens faibles, qui retiennent peu) qui se forment entre les bases azotées complémentaires; L’adénine s’associe toujours avec la thymine ( dans l'ADN) ou l’uracile ( dans l'ARN) à l’aide de deux liens hydrogène. La guanine s’associe toujours avec la cytosine à l’aide de trois liens hydrogène.
Les deux brins (dans l'ADN seulement) prennent la forme d'une double hélice (structure hélicoïdale). Cette structure est rendu possible grâce à la souplesse des liens hydrogène.
Cette structure souple est idéale pour permettre aux protéines telles des polymérases et des primases, de traduire ou de dupliquer l'ADN.
Ensembles, l’ADN et l’ARN jouent un rôle fondamental : ils stockent, entretiennent et traduisent l’information génétique. Ils assurent le maintient du génotype et du phénotype et ce en effectuant le travail qui est de passer d’un gène contenu dans le génome à une protéine.
L’ADN contient l’information génétique. Il s’assure également de la préservation de ces précieuses informations, par exemple lors de désintégrations naturelles ou lors de la mitose, en se dupliquant. L’ADN détermine aussi la nature de l’organisme (plante, grenouille ou humain).
L’ARN possède plus d’un rôle. En fait, il existe plusieurs types différents d’ARN et chacun d’entre eux joue un rôle spécifique.
Dans les cellules eucaryotes et procaryotes, l’ADN et l’ARN sont présents. Toutefois, chez les virus, il n’y a qu’un seul acide nucléique présent. Ce peut être soit l’ADN ou l’ARN, mais jamais les deux en même temps. On peut y retrouver de l’ADN à simple ou à double chaîne ou encore de l’ARN à simple ou à double chaîne.
