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Vidéo de question : Indiquer le nombre de liaisons hydrogène reliant les paires de bases guanine et cytosine Chimie

L’appariement des bases dans l’ADN entre les molécules de guanine et de cytosine est illustré dans la structure donnée. Combien de liaisons hydrogène peuvent-elles être formées entre les molécules de guanine et de cytosine ?

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Transcription de vidéo

L’appariement des bases dans l’ADN entre les molécules de guanine et de cytosine est illustré dans la structure donnée. Combien de liaisons hydrogène peuvent-elles être formées entre les molécules de guanine et de cytosine ?

La question porte sur les liaisons hydrogène entre les paires de bases guanine et cytosine dans l’ADN. L’ADN, qui désigne l’acide désoxyribonucléique, est une molécule organique géante à double brin présente dans les cellules des organismes vivants. Il détient les codes de synthèse des protéines ; l’ADN contrôle donc de nombreux processus dans les cellules vivantes. Chaque brin est constitué d’un squelette sucre-phosphate avec des bases azotées fixés le long de la chaîne.

On trouve quatre bases azotées dans l’ADN, dont les noms sont simplifiés par A pour l’adénine, T pour la thymine, G pour la guanine et C pour la cytosine. Une paire de bases complémentaires se forme entre l’adénine d’un brin et la thymine d’un autre brin. De la même manière, les molécules adjacentes de cytosine et de guanine sur des brins opposés s’associent. Les paires de bases forment des liaisons hydrogène les unes avec les autres. Et c’est ainsi que les deux brins sont maintenus ensemble. La question nous demande combien de liaisons hydrogène sont formées entre les molécules de guanine et de cytosine. On ne nous dit pas quelle molécule est la guanine et laquelle est la cytosine. Néanmoins, on peut tout de même déterminer le nombre de liaisons hydrogène pouvant se former entre ces deux bases azotées.

Une liaison hydrogène est une interaction dipôle-dipôle qui existe entre un atome d’hydrogène lié par covalence à un atome fortement électronégatif et un doublet non liant porté par autre atome fortement électronégatif. Les atomes fortement électronégatifs concernés sont l’oxygène, l’azote et le fluor. En d’autres termes, quand un atome d’hydrogène est lié de manière covalente à un atome fortement électronégatif - par exemple, l’oxygène, l’azote ou le fluor - un dipôle se forme en raison de la différence d’électronégativité entre les deux atomes.

Et l’hydrogène 𝛿 plus peut interagir de manière électrostatique, soit former une liaison hydrogène avec le doublet non liant d’un atome fortement électronégatif d’une autre molécule, par exemple l’oxygène, l’azote ou le fluor. Ceci est dû au fait que les doublets non liants fournissent à cet atome une charge 𝛿 moins. Seules les parties pertinentes des deux molécules qui sont liées par une liaison hydrogène sont représentées.

Maintenant, observons nos deux bases pour voir où les liaisons hydrogène peuvent se produire. Voici un atome d’hydrogène lié de manière covalente à un atome fortement électronégatif. La différence d’électronégativité produit un dipôle 𝛿 plus et un dipôle 𝛿 moins. De la même manière, un dipôle se forme entre l’azote et l’hydrogène sur la première base, ainsi qu’ici. Cet atome d’oxygène porte deux doublets non liants, et l’oxygène a une électronégativité assez élevée par rapport à l’atome de carbone auquel il est lié. L’oxygène porte donc une charge 𝛿 moins. De la même manière, cet atome d’oxygène a également une charge 𝛿 moins. Et cet atome d’azote a un doublet non liant et une électronégativité assez élevée. Il porte donc aussi une charge 𝛿 moins.

Maintenant, nous sommes prêts à déterminer combien de liaisons hydrogène peuvent se former entre ces deux molécules. Une liaison hydrogène peut se former entre l’atome d’oxygène 𝛿 moins de la première molécule et l’atome d’hydrogène 𝛿 environnant de la deuxième molécule. De même, une liaison hydrogène peut se former entre cet hydrogène et cet azote et entre cet hydrogène et cet atome d’oxygène.

Combien de liaisons hydrogène peuvent-elles être formées entre les molécules de guanine et de cytosine ? La réponse est trois liaisons hydrogène.

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