Contenu
- La structure de l'ADN
- Liaison spécifique paire de bases
- Où se trouve l'ADN?
- Réplication de l'ADN
- Introns et Exons
- Transcription d'ARN
- Comment la structure de l'ADN a-t-elle été découverte?
ADN, ou acide désoxyribonucléique, est un acide nucléique (un des deux acides de ce type que l’on trouve dans la nature) qui sert à stocker l’information génétique sur un organisme de manière à pouvoir être transmise aux générations suivantes. L'autre acide nucléique est ARN, ou acide ribonucléique.
L'ADN porte le code génétique de chaque protéine fabriquée par votre corps et agit donc comme un modèle pour l'ensemble de vous. Une chaîne d’ADN codant pour un seul produit protéique est appelée gène.
L’ADN est constitué de très longs polymères d’unités monomères appelés nucléotides, qui contiennent trois régions distinctes et se déclinent en quatre saveurs distinctes dans l’ADN, en raison des variations dans la structure de l’une de ces trois régions.
Chez les êtres vivants, l'ADN est associé à des protéines appelées histones pour créer une substance appelée chromatine. La chromatine dans les organismes eucaryotes est divisée en un certain nombre de morceaux distincts, appelés chromosomes. L’ADN est transmis par les parents à leur progéniture, mais une partie de votre ADN a été transmise par votre mère exclusivement, comme vous le verrez.
La structure de l'ADN
L'ADN est composé de nucléotides et chaque nucléotide comprend une base azotée, un à trois groupes phosphate (dans l'ADN, il n'y en a qu'un) et une molécule de sucre à cinq carbones appelée désoxyribose. (Le sucre correspondant dans l'ARN est le ribose.)
Dans la nature, l'ADN existe sous forme d'une paire de molécules avec deux brins complémentaires. Ces deux brins sont joints à chaque nucléotide au milieu, et "l’échelle" résultante est tordue en une forme double hélice, ou une paire de spirales offset.
Les bases azotées existent en quatre variétés: l'adénine (A), la cytosine (C), la guanine (G) et la thymine (T). L'adénine et la guanine appartiennent à une classe de molécules appelées purines, qui contiennent deux cycles chimiques joints, alors que la cytosine et la thymine appartiennent à la classe de molécules appelées pyrimidines, qui sont plus petites et ne contiennent qu'un cycle.
Liaison spécifique paire de bases
C'est la liaison des bases entre les nucléotides dans les brins adjacents qui crée les "barreaux" de l'ADN "échelle". En l'occurrence, une purine ne peut se lier qu'à une pyrimidine dans ce cadre, et elle est encore plus spécifique que cela: A se lie à et uniquement à T, alors que C se lie à et uniquement à G.
Cette appariement de base un à un signifie que si la séquence de nucléotides (synonyme de "séquence de bases" à des fins pratiques) pour un brin d'ADN est connue, la séquence de bases de l'autre, le brin complémentaire peut facilement être déterminé.
La liaison entre des nucléotides adjacents dans le même brin d'ADN est provoquée par la formation de liaisons hydrogène entre le sucre d'un nucléotide et le groupe phosphate du suivant.
Où se trouve l'ADN?
Dans les organismes procaryotes, l'ADN se trouve dans le cytoplasme de la cellule, car les procaryotes n'ont pas de noyau. Dans les cellules eucaryotes, l'ADN se trouve dans le noyau. Ici, il est cassé dans chromosomes. Les humains ont 46 chromosomes distincts, dont 23 de chaque parent.
Ces 23 chromosomes différents se distinguent tous par leur apparence physique au microscope. Ils peuvent donc être numérotés de 1 à 22, puis X ou Y pour le chromosome sexuel. Les chromosomes correspondants de différents parents (par exemple, le chromosome 11 de votre mère et le chromosome 11 de votre père) sont appelés chromosomes homologues.
L'ADN est également trouvé dans les mitochondries des eucaryotes en général ainsi que dans les chloroplastes de cellules végétales Plus précisément. Cela en soi confirme l'idée prédominante selon laquelle ces deux organites existaient déjà en tant que bactéries autonomes avant d'être engloutis par les premiers eucaryotes il y a plus de deux milliards d'années.
Le fait que l'ADN dans les mitochondries et les chloroplastes codent pour les produits protéiques que l'ADN nucléaire ne confère pas plus de crédibilité à la théorie.
Parce que l'ADN qui entre dans la mitochondrie ne provient que de l'ovule de la mère, grâce à la manière dont le sperme et l'ovule sont générés et combinés, tout l'ADN mitochondrial passe par la lignée maternelle, ou les mères de tout ADN d'organisme examiné.
Réplication de l'ADN
Avant chaque division cellulaire, tout l’ADN du noyau cellulaire doit être copié, ou répliqué, afin que chaque nouvelle cellule créée dans la division à venir puisse en avoir une copie. Étant donné que l'ADN est double brin, il doit être déroulé avant que la réplication puisse commencer, afin que les enzymes et autres molécules qui participent à la réplication aient suffisamment de place le long des brins pour effectuer leur travail.
Lorsqu'un seul brin d'ADN est copié, le produit est en réalité un nouveau brin complémentaire du brin matrice (copié). Il possède donc la même séquence d'ADN de base que le brin qui était lié à la matrice avant le début de la réplication.
Ainsi, chaque ancien brin d’ADN est associé à un nouveau brin d’ADN dans chaque nouvelle molécule d’ADN double brin répliquée. Ceci est appelé réplication semi-conservative.
Introns et Exons
L'ADN consiste en introns, ou des sections d’ADN qui ne codent aucun produit protéique et exons, qui sont des régions codantes qui fabriquent des produits protéiques.
La manière dont les exons transmettent des informations sur les protéines passe par transcription ou la fabrication de l'ARN messager (ARNm) de l'ADN.
Lorsqu'un brin d'ADN est transcrit, le brin d'ARNm résultant a la même séquence de bases que le complément d'ADN de brins matrice, à une différence près: où la thymine est présente dans l'ADN, uracile (U) se produit dans l'ARN.
Avant que l'ARNm puisse être envoyé pour être traduit en une protéine, les introns (la partie non codante des gènes) doivent être retirés du brin. Les enzymes "épissent" ou "coupent" les introns hors des brins et relient tous les exons ensemble pour former le brin codant final de l'ARNm.
C'est ce qu'on appelle le traitement post-transcriptionnel de l'ARN.
Transcription d'ARN
Lors de la transcription de l'ARN, l'acide ribonucléique est créé à partir d'un brin d'ADN séparé de son partenaire complémentaire. Le brin d'ADN ainsi utilisé est appelé brin de matrice. La transcription elle-même dépend d’un certain nombre de facteurs, notamment des enzymes (par exemple, ARN polymérase).
La transcription se produit dans le noyau. Lorsque le brin d’ARNm est terminé, il quitte le noyau à travers l’enveloppe nucléaire jusqu’à ce qu’il se fixe à un ribosome, où se déroulent la traduction et la synthèse des protéines. Ainsi, la transcription et la traduction sont physiquement séparées les unes des autres.
Comment la structure de l'ADN a-t-elle été découverte?
James Watson et Francis Crick sont connus pour être les co-découvreurs de l’un des mystères les plus profonds de la biologie moléculaire: la structure et la forme de l’ADN à double hélice, la molécule responsable du code génétique unique porté par chacun.
Alors que le duo a gagné sa place dans le panthéon de grands scientifiques, son travail était subordonné aux conclusions de divers autres scientifiques et chercheurs, passés et présents, à l'époque de Watsons et de Cricks.
Au milieu du 20ème siècle, en 1950, l’autrichien Erwin Chargaff ont découvert que la quantité d'adénine dans les brins d'ADN et la quantité de thymine présente étaient toujours identiques, et qu'une relation similaire était maintenue pour la cytosine et la guanine. Ainsi, la quantité de purines présentes (A + G) était égale à la quantité de pyrimidines présentes.
Aussi, scientifique britannique Rosalind Franklin utilisé la cristallographie aux rayons X pour supposer que les brins d’ADN forment des complexes contenant du phosphate situés le long de l’extérieur du brin.
Cela correspondait à un modèle à double hélice, mais Franklin ne l’a pas reconnu car personne n’avait aucune raison valable de soupçonner cette forme de l’ADN. Mais en 1953, Watson et Crick avaient réussi à tout mettre en oeuvre en utilisant les recherches de Franklins. Ils ont été aidés par le fait que la construction de modèles à base de molécules chimiques était en soi une entreprise en rapide amélioration à l'époque.