Structure primaire
L’ADN est un polynucléotide, l’unité de base est le nucléotide ou plus exactement désoxyribonucléotide.
Ce dernier est formé par :
Composants
1 Bases azotées
Base pyrimidique ou purique.
1 Base pyrimidique
Base pyrimidique représentée par la cytosine (C) et la thymine (T).
Elles sont formées par un noyau aromatique hexagonal (6 atomes) avec 4C et 2N.
Figure -2 : Cytosine
La cytosine porte une fonction cétone au C2 et une fonction amine au C4, alors que la thymine (Uracile méthylé) porte 2 fonctions cétone au niveau du C2 et C4 et une fonction méthyle au niveau du C5.
thymine
Figure -3 : Thymine
2 Base purique
Base purique représentée par l’adénine (A) et la guanine (G).
Elles sont formées par 2 noyaux cycliques accolés, un à 6 atomes et l’autre à 5 atomes (pentagonal) ayant 2 carbones en commun au milieu.
Figure -4 : Adénine
L’adénine porte une fonction amine au niveau de C6 et c’est la seule base dépourvue d’oxygène, alors que la guanine porte une fonction amine au niveau de C2 et une fonction cétone au C6.
Figure -5 : Guanine
2 Sucres
C’est le désoxyribose qui est un pentose.
3 Groupement phosphate : Acide phosphorique
Agencement
Ces éléments s’agencent de la manière suivante pour former la structure primaire de l’ADN :
- Le groupement phosphate se lie au sucre au niveau du C5′ (Liaison phosphodiester) et la base azotée se lie au C1′ avec une liaison N-osidique.
- Chaque nucléotide se lie a un autre de la façon suivante :
Le premier nucléotide se lie au groupement phosphate du 2ème au niveau de C3′ ainsi de suite formant une succession de liaison 3′-5′ phosphodiester, ce qui va donner un enchaînement linéaire qui constitue la structure primaire de l’ADN.
brin adn
Remarque:
Par convention, le sens d’un brin d’ADN commence par l’extrémité 5′ phosphate libre et se termine par l’extrémité 3′-OH libre du dernier nucléotide.
Le nucléotide se décompose en nucléoside (Base + sucre) et un acide phosphorique donc le nucléotide d’ADN est un nucléoside monophosphate.
Structure secondaire
In vivo, l’ADN se présente sous la forme d’un double brin dont chaque brin présente une orientation opposée.
Les brins sont maintenus par des liaisons « H » qui s’établissent entre les bases azotées.
L’adénine se lie toujours à la thymine avec 2 liaisons H, alors que la guanine se lie avec 3 liaisons H avec la cytosine.
Cette liaison peut être facilement rompue par la chaleur ou les agents chimiques.
Les 2 brins d’ADN sont dits complémentaires et anti-parallèle (sens opposés).
On oriente toujours les brins selon la direction 5′-3′ qui respecte l’orientation des sucres.
On compare l’ADN double brin à une échelle dont les montant constituent le squelette sucre-phosphate et les marches constituent les paires de bases.
L’échelle va se tordre pour donner la fameuse configuration en double hélice représentant ainsi la structure IIaire de l’ADN.
• Les différentes formes de l’ADN
Il existe plusieurs formes d’ADN chez les eucaryotes.
Il différent essentiellement par le nombre de nucléotides par tour d’hélice et par la distance entre 2 bases azotées adjacentes.
1 ADNB
ADN physiologique donc c’est la forme la plus abondante et c’est elle qui a été décrite par Crick et Watson.
C’est une double hélice droite, l’appariement des bases conduit à la formation d’un grand et petit sillon.
- La distance entre deux bases successives est de 0.34 nm.
- La longueur d’un tour complet de spire est de 3.4nm (10bases par tour de spire).
2 ADNA
Forme rare, ADN cristallisé en cas de déshydratation.
C’est une double hélice à enroulement droit contenant des bases très inclinées constituant une hélice plus courte et plus large que la précédente. Son pas (une tour de spire) est de 2.8nm.
3 ADNZ
Forme a enroulement gauche, la distance entre 2 bases adjacentes est de 0.77nm, le squelette sucro-phosphate de la double hélice à une forme en zigzags.
Elle est parfois retrouvée sous certaines conditions. Son intérêt exact n’est pas encore connu.
4 ADNC
Ressemble a l’ADNB avec un tour de spire de 3.3nm et 9 paires de base par tour de spire.
5 ADND
Obtenu par synthèse, ne contient pas de G-C.
6 ADNP
Retrouvé chez le virus Pfl, 3.62 paires de bases par tour de spire.
Structure tertiaire
L’ADN est étroitement lié à certaines protéines pour qu’elle soit condensée un maximum.
Dans le cas contraire, elle ne tiendrait pas dans le noyau (Si on déroulait l’ADN humain, il mesurerait 2m).
La liaison entre l’ADN et les protéines va nous donner la structure tertiaire.
Elle représente en faite : La fibre chromatinienne.
Les principales protéines associées à l’ADN sont des protéines basiques caractérisées par leur richesse en lysine et argenine appelées :
Histone.
• On en distingue 5 types : H1, H2a, H2b, H3, H4.
Lorsqu’on isole la fibre chromatinienne, elle apparaît comme un collier de perles dont le fil serait l’ADN reliant des structures nommées nucléosomes.
Un nucléosome comporte un octamère d’histone constitué de 2 molécules de chacune des protéines histones suivantes : H2a, H2b, H3, H4 et un segment d’ADN de 200 paires de bases.
On peut subdiviser le nucléosome en :
• Un noyau nucléosomique représenté par l’octamère ainsi qu’un segment d’ADN de 140 paires de base qui fait un tour et ¾ autour de l’octamère.
• Deux liens internucléosomiques, c’est les 2 segments d’ADN qui relient les 2 noyaux nucléosomiques (30 paires de chaque côté).
nucleosome
- Le nucléosome représente le 1er degré de condensation de l’ADN, on parle de la fibreA.
- Le 2ème degré de condensation est l’enroulement d’une succession de nucléosomes en un segment hélicoïdal pour former une fibre solénoïde, on parle alors de fibreB.
La condensation fait intervenir les histones H1 qui agissent au niveau des liens internucléosomiques.
- Le degré final de condensation est dû à l’enroulement de la fibre solénoïde en une super boule.
