4.2 – Structure des 4.2 – Structure des acides nucléiquesacides nucléiques

SBI 4USBI 4U

Dominic DécoeurDominic Décoeur

Que signifie « ADN »?Que signifie « ADN »?

Quelles sont ses différentes Quelles sont ses différentes composantes?composantes?

Quelles sont ses fonctions?Quelles sont ses fonctions?

ReportageReportage

Les 50 ans de l’ADN (version vidéo)Les 50 ans de l’ADN (version vidéo)

http://www.radio-canada.ca/actualite/http://www.radio-canada.ca/actualite/decouverte/reportages/2003/04-2003decouverte/reportages/2003/04-2003/03-04-27/adn.html/03-04-27/adn.html

La communication scientifiqueLa communication scientifique

À la suite du reportage, les élèves À la suite du reportage, les élèves sont amenés à discuter de l'une des sont amenés à discuter de l'une des découvertes les plus importantes du découvertes les plus importantes du 2020ee siècle et de son rôle fondamental siècle et de son rôle fondamental dans la science d’aujourd’hui. dans la science d’aujourd’hui.

AnimationAnimation

Une visite dans l’ADNUne visite dans l’ADN

http://www.pbs.org/wgbh/nova/http://www.pbs.org/wgbh/nova/genome/dna.html#genome/dna.html#

Un retour à la baseUn retour à la base

http://learn.genetics.utah.edu/http://learn.genetics.utah.edu/content/begin/tour/content/begin/tour/

Crick et Watson, 1953Crick et Watson, 1953

Découverte de la Découverte de la structure de la molécule structure de la molécule d'ADNd'ADN

ADNADN = polymère de = polymère de nucléotidesnucléotides

AAcide cide DDésoxyriboésoxyriboNNucléiqueucléiqueWatson et CrickWatson et Crick

Un peu d’histoire…Un peu d’histoire…

Ribose vs DésoxyriboseRibose vs Désoxyribose

La structure du ribose présent dans l’ARN et la structure du La structure du ribose présent dans l’ARN et la structure du désoxyribose présent dans l’ADN. Dans le ribose, le carbone C2’ est désoxyribose présent dans l’ADN. Dans le ribose, le carbone C2’ est lié à un groupement hydroxyle. Dans le désoxyribose, ce carbone est lié à un groupement hydroxyle. Dans le désoxyribose, ce carbone est lié à un seul atome d’hydrogène plutôt qu’au groupement hydroxyle.lié à un seul atome d’hydrogène plutôt qu’au groupement hydroxyle.

La structure générale d’un nucléotide. Dans l’ADN, le sucre est du La structure générale d’un nucléotide. Dans l’ADN, le sucre est du désoxyribose et la base azotée est l’une des suivantes : adénine (A), désoxyribose et la base azotée est l’une des suivantes : adénine (A), guanine (G), cytosine (C) ou thymine (T). Dans l’ARN, le sucre du guanine (G), cytosine (C) ou thymine (T). Dans l’ARN, le sucre du ribose et la base azotée de l’uracile (U) remplace la thymine.ribose et la base azotée de l’uracile (U) remplace la thymine.

La structure d’un nucléotideLa structure d’un nucléotide

Les 4 sortes de bases azotéesLes 4 sortes de bases azotées

Purines : Purines : dont la structure dont la structure

comporte deux comporte deux anneaux.anneaux.

Pyrimidines :Pyrimidines : dont la structure dont la structure

comporte un seul comporte un seul anneau.anneau.

Il y a donc 4 sortes de nucléotides : A, T, C, GIl y a donc 4 sortes de nucléotides : A, T, C, G

Les nucléotides peuvent se lier les uns aux autres Les nucléotides peuvent se lier les uns aux autres par leur sucre (désoxyribose) et leur groupement par leur sucre (désoxyribose) et leur groupement phosphate.phosphate.

Les bases azotéesLes bases azotées

Une purine se lie toujours avec une pyrimidine. Ainsi, les bases Une purine se lie toujours avec une pyrimidine. Ainsi, les bases appariées ont toujours une largeur totale constante de trois appariées ont toujours une largeur totale constante de trois anneaux.anneaux.

Donc, si on sépare une molécule Donc, si on sépare une molécule d'ADN en nucléotides, on obtient d'ADN en nucléotides, on obtient toujours:toujours:

Il peut y avoir plus de AT que de CG ou l'inverse (ça varie selon les espèces), mais il y a toujours autant de A que de T et de C que de G.

Pourquoi ?Pourquoi ?

Structure de l’ADNStructure de l’ADN

AA peut s'apparier avec peut s'apparier avec TT et et CC avec avec G G ::

AA avec avec TT : deux : deux liaisons liaisons hydrogène hydrogène (liaisons faibles)(liaisons faibles)

CC avec avec GG : : trois liaisons trois liaisons hydrogènehydrogène

Les liaisons d’hydrogèneLes liaisons d’hydrogène

DONC…DONC…

Deux chaînes de nucléotides peuvent s'unir l'une à Deux chaînes de nucléotides peuvent s'unir l'une à l'autre l'autre si leurs bases sont complémentairessi leurs bases sont complémentaires (A face (A face à T et C face à G).à T et C face à G).

L'orientation entre les liaisons L'orientation entre les liaisons donne une structure en forme de donne une structure en forme de double hélicedouble hélice::

L’ADN : comme une échelle…L’ADN : comme une échelle…

L’ADN est 2 longs brins de nucléotides L’ADN est 2 longs brins de nucléotides reliés ensemble sous forme d’une double reliés ensemble sous forme d’une double hélice. Pas enroulé, l’ADN ressemblerait à hélice. Pas enroulé, l’ADN ressemblerait à une échelle. une échelle.

Les « Les « montantsmontants » sont formés par les » sont formés par les molécules de carbone et de phosphate molécules de carbone et de phosphate tandis que « tandis que « les barreaux de l’échelleles barreaux de l’échelle » » sont formés de bases azotées (A, C, G, T). sont formés de bases azotées (A, C, G, T). Ils sont liées par des liaisons d’hydrogène.Ils sont liées par des liaisons d’hydrogène.

L’ADN : comme une échelle…L’ADN : comme une échelle…

Les groupements phosphate servent Les groupements phosphate servent de ponts entre les nucléotides.de ponts entre les nucléotides.

Le brin fait un tour complet de l’hélice Le brin fait un tour complet de l’hélice toutes les 10 paires de bases.toutes les 10 paires de bases.

Le carbone 5 (sucre de pentose à 5 Le carbone 5 (sucre de pentose à 5 atomes de carbone) d’un nucléotide atomes de carbone) d’un nucléotide est relié à un groupement hydroxyle est relié à un groupement hydroxyle sortie par le carbone 3 sur l’autre sortie par le carbone 3 sur l’autre nucléotide.nucléotide.

Sa stabilitéSa stabilité

Trois types de force contribuent Trois types de force contribuent à la stabilité de l’ADN :à la stabilité de l’ADN :

lien P dans les côtés lien P dans les côtés lien H entre les baseslien H entre les baseshydrophobe (bases azotés) et hydrophobe (bases azotés) et

hydrophiles (gr. P + sucre)hydrophiles (gr. P + sucre)

Ses fonctionsSes fonctions Sa fonction principale est de stocker l’information Sa fonction principale est de stocker l’information

génétique, information qui détermine le développement et génétique, information qui détermine le développement et le fonctionnement d'un organisme. Cette information est le fonctionnement d'un organisme. Cette information est contenue dans l'enchaînement non-aléatoire de contenue dans l'enchaînement non-aléatoire de nucléotides. nucléotides.

Une autre fonction essentielle de l'ADN est la transmission Une autre fonction essentielle de l'ADN est la transmission de cette information de génération en génération, et cela de cette information de génération en génération, et cela avec la plus grande fidélité possible. C'est ce qu'on appelle avec la plus grande fidélité possible. C'est ce qu'on appelle l'hérédité. l'hérédité.

L'information portée par l'ADN peut se modifier au cours du L'information portée par l'ADN peut se modifier au cours du temps. Ce sont des mutations dues principalement à des temps. Ce sont des mutations dues principalement à des erreurs lors de la réplication des séquences de l'ADN, erreurs lors de la réplication des séquences de l'ADN, nécessaire avant chaque division cellulaire. C'est un des nécessaire avant chaque division cellulaire. C'est un des moteurs principaux de l’évolution. moteurs principaux de l’évolution.

SourceSource : Wikipédia : Wikipédia

Direction de l’ADNDirection de l’ADN

L’orientation directionnelle d’un brin est L’orientation directionnelle d’un brin est dans le sens contraire de celle de l’autre dans le sens contraire de celle de l’autre brin de la double hélice. Donc, chaque brin de la double hélice. Donc, chaque brin d’ADN a une extrémité de 5` et une brin d’ADN a une extrémité de 5` et une autre extrémité de 3`. autre extrémité de 3`.

Les 2 brins d’ADN ne sont pas identiques Les 2 brins d’ADN ne sont pas identiques mais plutôt complémentaires. mais plutôt complémentaires.

Donc, si le brin A a la séquence nucléotide Donc, si le brin A a la séquence nucléotide GTACTAG, comment doit-on écrire la GTACTAG, comment doit-on écrire la séquence du brin B?séquence du brin B?

Deux chaînes de nucléotides peuvent s'unir l'une à l'autre si leurs Deux chaînes de nucléotides peuvent s'unir l'une à l'autre si leurs bases sont bases sont complémentairescomplémentaires, c'est à dire si le A d'une chaîne fait face , c'est à dire si le A d'une chaîne fait face à un T de l'autre et si le C d'une chaîne fait face au G de l'autre.à un T de l'autre et si le C d'une chaîne fait face au G de l'autre.

Direction de l’ADN : le concept de Direction de l’ADN : le concept de complémentaritécomplémentarité

Direction de l’ADNDirection de l’ADN

Les brins sont aussi Les brins sont aussi antiparallèleantiparallèle. . Donc, les 5 ponts phosphate 3`sont Donc, les 5 ponts phosphate 3`sont orientés en direction inverse dans orientés en direction inverse dans chaque brin. chaque brin.

Cela signifie que l’extrémité de Cela signifie que l’extrémité de chaque molécule d’ADN à double chaque molécule d’ADN à double brin contient l’extrémité 5` d’un brin brin contient l’extrémité 5` d’un brin et l’extrémité 3` de l’autre.et l’extrémité 3` de l’autre.

La direction de l’ADN : le concept « antiparallèle »La direction de l’ADN : le concept « antiparallèle »

AnimationAnimation

Building DNABuilding DNA

http://www.explorelearning.com/http://www.explorelearning.com/index.cfm?index.cfm?method=cResource.dspView&Resourmethod=cResource.dspView&ResourceID=439ceID=439

Labo réflexe (p. 227)Labo réflexe (p. 227)

ARN vs ADNARN vs ADN On retrouve l’ADN et l’ARN dans la plupart des On retrouve l’ADN et l’ARN dans la plupart des

bactéries et dans le noyau des cellules bactéries et dans le noyau des cellules eucaryotes.eucaryotes.

On retrouve 3 différences remarquables entre On retrouve 3 différences remarquables entre l’ARN et l’ADN :l’ARN et l’ADN :

Le sucre de l’ARN est le ribose et non le désoxyribose.Le sucre de l’ARN est le ribose et non le désoxyribose. Il n’y a pas de nucléotide thymine dans l’ARN. Il est Il n’y a pas de nucléotide thymine dans l’ARN. Il est

remplacé par l’uracile.remplacé par l’uracile. L’ARN est formé d’un seul brin (ou simple brin) même si L’ARN est formé d’un seul brin (ou simple brin) même si

parfois, il se replie sur lui-même.parfois, il se replie sur lui-même.

Les différentes structures que peut prendre la Les différentes structures que peut prendre la molécule d’ARN produisent différents types molécule d’ARN produisent différents types d’ARN. (ARNm, ARNt, ARNr)d’ARN. (ARNm, ARNt, ARNr)

Sucre Sucre

(ribose tous ses OH)(ribose tous ses OH)Sucre Sucre

(désoxyribose manque OH)(désoxyribose manque OH)

Chaîne simpleChaîne simpleChaîne double en forme d’héliceChaîne double en forme d’hélice

Partout dans la cellule Partout dans la cellule

(noyau + cytoplasme)(noyau + cytoplasme)Seulement dans le noyauSeulement dans le noyau

Former de bases azotéesFormer de bases azotées

C, G, U, AC, G, U, AFormer de bases azotéesFormer de bases azotées

C, G, A, TC, G, A, T

Acide ribonucléiqueAcide ribonucléiqueAcide désoxyribonucléiqueAcide désoxyribonucléiqueARNARNADNADN

L’organisation du matériel L’organisation du matériel génétiquegénétique

Les cellules eucaryotes ont plus de 10 fois Les cellules eucaryotes ont plus de 10 fois plus d’ADN qu’une cellule procaryote.plus d’ADN qu’une cellule procaryote.

Chaque noyau cellulaire humain contient Chaque noyau cellulaire humain contient environ 2 m d’ADN ou six milliards de environ 2 m d’ADN ou six milliards de paires de bases. paires de bases.

L’ADN doit donc s’organiser pour être L’ADN doit donc s’organiser pour être compacte lors de la mitose ou la méiose. compacte lors de la mitose ou la méiose. (ce qui revient à 50 km de corde qui (ce qui revient à 50 km de corde qui tiendrait dans le creux de ta main)tiendrait dans le creux de ta main)

L’organisation du matériel génétiqueL’organisation du matériel génétique

L’ordonnance L’ordonnance successive du matériel successive du matériel génétique dans la génétique dans la cellule eucaryote :cellule eucaryote :

1) La double hélice 1) La double hélice s’enroule autour des s’enroule autour des protéines appelées protéines appelées « histone » et forment « histone » et forment un fil de nucléosome.un fil de nucléosome.

2) Les nucléosomes 2) Les nucléosomes s’organisent en réseau s’organisent en réseau et forme la chromatine.et forme la chromatine.

3) La chromatine forme 3) La chromatine forme des boucles qui des boucles qui éventuellement vont se éventuellement vont se repliées pour prendre la repliées pour prendre la forme d’un forme d’un chromosome.chromosome.

AnimationAnimation

Du chromosome à l’ADNDu chromosome à l’ADN

http://www.biologieenflash.net/http://www.biologieenflash.net/sommaire.htmlsommaire.html

On peut maintenant choisir le On peut maintenant choisir le sexe de son enfant…sexe de son enfant…

http://www.givf.com/http://www.givf.com/

Cloner MimiCloner Mimi

http://learn.genetics.utah.edu/http://learn.genetics.utah.edu/content/tech/cloning/clickandclone/content/tech/cloning/clickandclone/

Des petits jeux en ligneDes petits jeux en ligne

Fabriquez un clone, donnez des Fabriquez un clone, donnez des cheveux bouclés à votre bébé, mutez cheveux bouclés à votre bébé, mutez votre nom, effectuez des tests d'ADN votre nom, effectuez des tests d'ADN et synthétisez une protéine. Tentez et synthétisez une protéine. Tentez ces jeux en ligne.ces jeux en ligne.

http://www.nature.ca/genome/http://www.nature.ca/genome/04/041/041_f.cfm04/041/041_f.cfm

L’ADN d’une banane…L’ADN d’une banane…

http://fr.youtube.com/watch?http://fr.youtube.com/watch?v=WdlcF7o_8G8v=WdlcF7o_8G8

DevoirsDevoirs

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(3, 4, 5, 6, 7)(3, 4, 5, 6, 7)

Correction du devoirCorrection du devoir

Cloner MimiCloner Mimi

Des petits jeux en ligneDes petits jeux en ligneFables et faitsFables et faitsMêli-mêlo de gènesMêli-mêlo de gènesPasse-moi tes gènesPasse-moi tes gènesCourse contre la celluleCourse contre la cellule