Section 12 · Chimie de la vie
L'acide désoxyribonucléique, communément appelé ADN, est utilisé par toutes les formes de vie comme support de stockage de l'information génétique. L'ADN contient les plans fondamentaux du développement et du maintien d'un organisme donné. Bien que l'ADN soit chimiquement très similaire à l'ARN, il en diffère par certains aspects essentiels.
Cette section donne un aperçu de sa structure chimique, qui est inextricablement liée à sa fonction.
Les unités monomères de l'ADN sont les désoxyribonucléotides, qui sont constitués d'un sucre désoxyribose, d'un groupe phosphate et d'une des quatre nucléobases. Le groupe phosphate est attaché à l'atome de carbone 5' du désoxyribose, tandis que la base respective est connectée au carbone 1'. Contrairement à l'ARN, qui contient du sucre ribose, le désoxyribose de l'ADN ne comporte pas de groupe hydroxyle (OH) sur son carbone 2'. Cela a des implications importantes pour la structure générale de l'ADN, que nous aborderons prochainement.
Comme pour l'ARN, les quatre bases standard de l'ADN peuvent être divisées en deux types : les purines et les pyrimidines. La cytosine (C) et la thymine (T) sont des pyrimidines avec leur structure typique à un seul cycle, contenant deux atomes d'azote. La thymine correspond à l'uracile dans l'ARN. En fait, la thymine peut également être appelée 5-méthyluracile, car elle contient un groupe méthyle sur l'atome 5' du cycle pyrimidine. La liaison avec le désoxyribose se fait au niveau de l'azote inférieur dans cette représentation.
Les bases puriques adénine (A) et guanine (G) sont chacune constituées de deux anneaux contenant de l'azote. Avec la pyrimidine cytosine, ces bases sont identiques dans l'ADN et l'ARN. Dans cette représentation, l'azote en bas à gauche de chaque purine est attaché au désoxyribose.
La polymérisation de l'ADN s'effectue entre le groupe hydroxyle (OH) 3' du désoxyribose d'une terminaison d'ADN existante ou d'un désoxyribonucléotide unique et le groupe phosphate qui est fixé au carbone 5' d'un désoxyribonucléoside triphosphate entrant. Pendant la formation de la liaison, deux groupes phosphates sont libérés sous forme de diphosphate (PPᵢ), ce qui fournit simultanément de l'énergie pour la réaction elle-même.
L'ADN polymère qui en résulte est continuellement relié par son squelette sucre-phosphate, tandis que les nucléobases s'étendent sur le côté du brin. L'une des extrémités d'une molécule d'ADN se termine par un groupe phosphate, qui est fixé au carbone 5' du sucre désoxyribose. On l'appelle donc l'extrémité 5' du brin d'ADN. L'extrémité opposée se termine par un groupe OH 3' libre et est donc appelée extrémité 3'. Les nucléotides supplémentaires ne peuvent être ajoutés qu'à l'extrémité 3' d'un brin d'ADN.
L'ADN est généralement bicaténaire sur toute sa longueur, contrairement à l'ARN. Deux brins d'ADN s'associent grâce à un appariement spécifique des bases, où A ne s'apparie qu'avec T et G qu'avec C, et sont reliés par deux et trois liaisons hydrogène, respectivement. Les deux brins vont en sens inverse, ce qui est communément défini comme allant de l'extrémité 5' à l'extrémité 3'. Par conséquent, les deux brins d'ADN sont antiparallèles l'un à l'autre et complémentaires à l'inverse dans leur séquence de bases, car chaque base a sa propre correspondance d'appariement.
L'ADN a une structure hélicoïdale. Plus précisément, ses deux brins forment une double hélice, avec les squelettes sucre-phosphate (représentés en gris) situés à l'extérieur et les paires de bases à l'intérieur, qui sont reliées par des liaisons hydrogène. La double hélice d'ADN présente un sillon majeur, où les squelettes sucre-phosphate sont plus éloignés les uns des autres, et un sillon mineur, où ils sont plus proches les uns des autres.
La structure de l'ADN est particulièrement adaptée à sa copie et à sa fonction première, à savoir le stockage de l'information génétique. Cette information, qui sert de plan pour la construction et le maintien des organismes, se trouve dans la séquence spécifique de bases de l'ADN avec ses quatre "lettres" A, G, C et T.
Vous en apprendrez davantage sur la copie, la lecture et la traduction de l'information génétique dans le module suivant sur la génétique.
L'ADN peut être modifié de diverses manières, mais la modification la plus importante est la méthylation de l'ADN. Plus précisément, il s'agit de la méthylation de la cytosine au niveau de l'atome 5' du cycle pyrimidine. La base résultante est appelée 5-méthylcytosine et s'apparie toujours avec la guanine, bien que ce petit changement chimique ait des effets profonds sur la régulation du matériel génétique. Il s'agit d'un exemple de modification épigénétique, que nous aborderons plus en détail ultérieurement.
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