Structure de la molecule d'ADN

Mots nouveaux et ce qu'il faut connaître

1 . mots nouveaux: souvent bien définis sur les sites Wikipedia.

Dans chaque cours, des mots nouveaux sont introduits, il vaut mieux les connaitre d'abord !

(ces mots peuvent faire l'objet de questions lors des examens à choix multiple)

spire, hélice, tour de spire,
séquence de sucres réunis par des phosphates .
antiparallèles 5' --- > 3' et 3' --- > 5'.
colonne vertébrale faite de sucres (sugar phosphate beckbone).
grand et petit sillon --- > groove en anglais Major et minor groove.
organisme.
bases purique: ici: adénine et guanine,
base pyrimidique, ici: cytosine et thymine (ADN) uracile (ARN).
bases azotées (nitrogenous bases).
Différence entre cristal et fibres d'ADN.
diffraction.
attraction électrostatique.
dipôle.

2 . Ce qu'il faut connaître:

la description du ß 2'-désoxy-ribobunucléotide (d-ribose)
la description d'un nucléotide.
la description d'une molécule d'ADN.
la distance entre les spires, les base.
parfois: dessiner chacun des 4 nucléotides.
le nombre de bases par tour de spires.
le diamètre de la double hélice d'ADN.
la loi de Chagaff.
les découvertes de Rosalind Franklin (photo 51).

La molécule d'ADN B



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Figure 001: schéma de la molécule d'ADN B. Backbone ---> colonne vertebrale. nitrogenous base --- > base azotée, ou simplement base. Sugar --- > sucre, ici le d-Ribose, Groove --- > gouttière et nm --- > nanomètre


La molécule de ADN B (B DNA) est représentée schématiquement comme une échelle à gauche et en double hélice à droite.

On dit qu'elle est bicaténaire (de catena: la chaîne), car elle est composée de deux "brins" ou "chaînes" ou "spires" ou "colonne vertébrale" (backbone).
Chaque colonne vertébrale est constituée d'une séquence de sucres unis par des phosphates (Sugar-phosphate). Les deux colonnes sont antiparallèles l'une va de 5' --- > 3', l'autre de 3' --- >5'. Les colonnes sont unies par des échelons constitués chacun d'un couple bases azotées mises bout à bout: ces couples sont: AT ou TA et GC ou CG.

Un tour de spire représente, pour une colonne vertébrale déterminée, l'espace qui sépare deux structures identiques successives Elle est de 3,4 nanomètres. Il y a dix échelons par tour de spires (il y a une erreur sur le dessins) et les échelons sont distants de 0,34 nm. La molécule est cylindrique. Son diamètre est de 2,0 nm. Elle présente un grand sillon (major groove) et un petit sillon (minor groove)

Ce schéma repose sur les travaux de Erwinn Chargaff et de Rosalind Franklin. Ils proviennent d'Internet.

a) Les travaux de Erwinn Chargaff



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Fig: 002: Erwinn Chargaff




Les travaux de Erwinn Chargaff montrent que dans l'ADN de tout organisme, les bases puriques et les bases pyrimidiques (A + G = C + T) sont dans un rapport de 1 pour 1. la quantité de guanine est égale à la quantité de cytosine (G = C), et celle d'adénine est égale à la quantité de thymine (A = T).

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b) Les travaux de Rosalind Franklin:



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Fig: 003: Rosalind Franklin




Rosalind Franklin a déterminé les propriétés de l'ADN à partir des fibre d'ADN. Ces fibres ne sont pas des cristaux, elle fit donc l'hypothèse que ces fibres pouvaient être traitées comme des cristaux. Les faits ont confirmés l'hypothèse. La photoindique un des résultats qu'elle obtint en analysant ces fibres par diffraction des Rayon X. Son doctorant, le Dr Grosling obtint sur ce matériel la fameuse photo 51 (communiquée à son insu à Watson et Crick, par un collaborateur indélicat):

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Le seul atome mis en évidence par l'appareillage de l'époque était le phosphate. Le noir n'indique donc que la présence de phosphate. Les "virgule" successives des barres sont donc des groupes phosphatés. En partant du centre clair, il y a une place, la quatrième, qui n'est pas occupée par une taches ... La taches n'apparaîtrait pas suite à une interférence entre les spires à ce niveau. Chaque barre du X est constituée de 10 places pour une barre.

Une structure en X signifiait que la molécule était spiralée. Cette photo fut volée par Wilkins et transmise à Watson qui avec Cricks ... un vol célèbre, récompensé par le Prix Nobel ...Rosalind Franklin mourrut à 37 ans d'un cancer de l'ovaire.

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Puisque la distance entre deus taches est de 0,34 nm, celle entre les spires est de 3,4 nm; on peut la mesurer ailleurs sur la photo.

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La pente de la spire est fonction de l'angle que forment les deux branches de l' X.

c) Des ponts hydrogène (hydrogen bonds).



Des ponts hydrogène (hydrogen bonds) unissent les deux colonnes vertébrale un pont hydrogène (hydrogen bon) est une attraction électrostatique entre deux groupements polaires. Elle survient quand un atome d'hydrogène (H) lié a un atome fortement électronégatif tel l'azote (N), l'oxygène (O) ou le fluor (F) est attiré par d'autres atomes fortement électronégatif. ils relient par exemple les molécule d'eau.

Mais ils existent aussi entre les base des brins de DNA qu'ils relient permettant la cohésion de la double hélice.

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Quand on chauffe le DNA, les brins se séparent, si l'on refroidit, il se réunissent. Entre A et T: il y a deux ponts, entre G et C il y a 3 ponts.

d) La parité est: A attire T et G attire C et vice versa. C'est ce qui explique qu'il n'y a que deus sortes de couples: AT et GC

Voici un résumé de ce qui précède:



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Sur le schéma, la molécule d'ADN et donc comme une échelle dont les bords son constitués d'une succession phosphate-sucre et les échelons chacun d'une base provenant d'un bord et rattaché en face par un pont hydrogène à la base provenant du bord d'en face.

d) Comment on représente la molécule de DNA



ADN linéaire

MSFfigure n : voici différentes représentations d'une molécule d'ADN, telles qu'on peut les trouver dans la littérature. Les dessins peuvent servir aux révisions

ADN circulaire

Les ADN circulaire servent souvent de chromosomes aux bactéries et aux mitochondries. On connait aussi des plamides circulaires ... Certains DNA linéaires peuvent se ciculariser.

e) modifications de la molécule de DNA



MSF figure n : les modifications