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Vidéo de la leçon : Les acides nucléiques Biologie

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire la structure des nucléotides et des acides nucléiques, et donner un aperçu de leur importance dans les organismes vivants.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons découvrir la structure et la fonction des acides nucléiques, de l’ADN et de l’ARN. Nous allons voir leurs similarités et leurs différences, et nous allons découvrir leur sous-unité moléculaire, le nucléotide.

Les acides nucléiques sont l’un des quatre types de macromolécules biologiques. Les acides nucléiques sont spécifiquement adaptés pour stocker et transférer des informations. Les acides nucléiques ont été nommés ainsi parce qu’ils ont été découverts initialement dans le noyau de la cellule. Il existe deux types d’acides nucléiques, l’ADN et l’ARN. Même s’ils ont originalement été découverts dans le noyau des cellules eucaryotes, les acides nucléiques existent dans tous les êtres vivants, y compris dans les procaryotes, qui ne possèdent aucun noyau. ADN signifie acide désoxyribonucléique et ARN signifie acide ribonucléique. Ces deux molécules sont étroitement liées, mais elles ont plusieurs différences importantes dans leur structure. Cela les rend adaptées à des fonctions connexes mais différentes.

Commençons par examiner la structure générale d’un acide nucléique. Les acides nucléiques sont des polymères, ce qui signifie que ce sont de grandes molécules composées de plusieurs sous-unités moléculaires, ou monomères, répétées. Ces monomères des acides nucléiques sont appelés les nucléotides. Le nucléotide lui-même est composé de trois parties: un groupe phosphate, un sucre à cinq atomes de carbone appelé pentose et une base azotée. Le groupe phosphate est toujours le même. Il y a deux types de pentoses dans les acides nucléiques, le ribose et le désoxyribose qui contient un atome d’oxygène en moins par rapport au ribose. Comme vous pouvez le déduire par leurs noms, le désoxyribose se trouve dans les nucléotides de l’ADN, et le ribose se trouve dans les nucléotides de l’ARN.

Enfin, il existe cinq types de bases azotées. Ce sont l’adénine, la guanine, la cytosine, la thymine et l’uracile. Les bases azotées sont souvent représentées par leurs initiales. La base thymine ne se retrouve que dans l’ADN, et la base uracile n’existe que dans l’ARN. L’adénine, la guanine et la cytosine se retrouvent dans les deux. La polarisation des nucléotides est ce qui fait un acide nucléique. Le pentose d’un nucléotide se lie au groupe phosphate du nucléotide adjacent. Les atomes de leurs deux groupes hydroxyles se réorganisent de sorte que les deux molécules partagent un atome d’oxygène. Les deux atomes d’hydrogène et l’atome d’oxygène qui sont libérés dans le processus se lient ensemble pour former une molécule d’eau. Ce processus chimique est appelé la réaction de condensation.

La liaison entre le groupe phosphate et ces deux sucres est appelée la liaison phosphodiester. Les liaisons entre les pentoses et les groupes phosphate forment une chaîne structurelle stable, appelée le squelette sucre-phosphate. Bon, nous savons que les acides nucléiques sont adaptés pour stocker et transférer des informations, et que ces informations sont contenues dans la séquence de la base nucléotidique. Et pour que cette information ait un sens, cette séquence doit suivre un ordre spécifique, ce qui nous amène à un concept appelé directionnalité.

Il est de convention scientifique courante de numéroter les atomes de carbone d’une molécule de sucre. Les atomes de carbone dans notre sucre pentose sont numérotés de un à cinq comme ceci. Le cinquième carbone est lié au groupe phosphate de son propre nucléotide. Donc, cette extrémité de la molécule s’appelle l’extrémité cinq prime. Le troisième atome de carbone dans le pentose est lié au groupe phosphate du nucléotide adjacent. Donc, cette extrémité de la molécule est appelée l’extrémité trois prime. Nous lisons les séquences de nucléotides de la direction cinq prime vers la direction trois prime parce que c’est ainsi que la polymérisation a lieu chez les êtres vivants.

Exerçons-nous rapidement en écrivant la séquence de nucléotides de notre exemple. De cinq prime à trois prime, on lit GATCG. Maintenant que nous avons appris la structure générale des nucléotides et comment ils sont capables de former une séquence de bases de nucléotides lisibles, regardons la structure spécifique de l’ADN et de l’ARN. L’ADN est un acide nucléique spécialement adapté pour stocker des informations et transmettre ces informations aux cellules de la descendance ou aux organismes. L’ADN est constitué de deux brins de nucléotides liés l’un à l’autre par leurs bases azotées. En raison de la structure des sous-unités moléculaires, l’ADN a une forme d’échelle torsadée, également appelée double hélice. Le squelette sucre-phosphate constitue les côtés de l’échelle, et les bases azotées liées sont les échelons.

Si nous défaisons cette échelle, nous pouvons voir la séquence de nucléotides plus clairement. Et j’ai également ajouté les lettres qui représentent les bases azotées. Si nous agrandissons un peu plus la structure, nous pouvons voir que les molécules d’un des brins sont orientées dans un sens et que les molécules du brin opposé pointent dans le sens opposé. Pour cette raison, l’un des brins se lit de cinq prime à trois prime, alors que si nous lisons dans la même direction sur le brin opposé, nous allons de trois prime à cinq prime. Cet arrangement est appelé antiparallèle, car les deux brins d’ADN sont alignés mais orientés dans des directions opposées. La direction dans laquelle nous lisons un brin d’ADN est importante, car la séquence des bases nucléotidiques est ce qui détermine l’information génétique.

Une autre caractéristique de la molécule d’ADN est que chacune des bases azotées ne se lie qu’à une base complémentaire. Dans l’ADN, l’adénine s’associe toujours avec la thymine, et la cytosine s’associe toujours avec la guanine. Vous remarquerez également qu’une base plus grande est toujours associée à une base plus petite. Cela permet à la molécule d’ADN de conserver la même largeur sur toute sa longueur. C’est ce que nous appelons les règles d’appariement entre paires de bases. J’ai laissé des espaces sur notre exemple de brin d’ADN afin que nous puissions pratiquer l’appariement des bases ensemble. Si la séquence de nucléotides sur un brin d’ADN, en lisant de la direction cinq prime à la direction trois prime, est CTA, alors quelle serait la séquence sur le brin complémentaire en lisant de la direction trois prime à la direction cinq prime? Eh bien, la séquence complémentaire de nucléotides serait GAT.

Les brins complémentaires d’ADN sont maintenus ensemble par des liaisons hydrogène. Contrairement aux liaisons phosphodiester présentes dans le squelette sucre-phosphate, ces liaisons hydrogène sont relativement faciles à rompre. Toutes ces caractéristiques de l’ADN lui permettent d’être répliqué rapidement et avec précision, ce qui est essentiel dans sa fonction d’information héréditaire. La fonction de l’ARN est différente de celle de l’ADN, car l’ARN est adapté au transfert d’informations d’un endroit à un autre. Nous savons également que les nucléotides de l’ARN contiennent du ribose au lieu du désoxyribose. L’ARN messager, dit ARNm, est responsable du transport des informations depuis l’ADN où elles sont stockées vers le ribosome, qui les traduit en protéines. Pour ce faire, l’ARNm suit des règles d’appariement de ses paires de bases similaire à l’ADN.

Ici, nous avons une molécule d’ADN où les deux brins de nucléotides complémentaires ont été séparés. Afin de transférer les informations, un brin d’ARN complémentaire doit être produit. Tout comme dans l’ADN, la petite cytosine est toujours associée à la grande guanine. Et là où nous avons la thymine sur la molécule d’ADN, l’adénine sera toujours la base complémentaire de l’ARN. Mais lorsque l’ADN possède de l’adénine, la base d’ARN complémentaire sera l’uracile au lieu de la thymine. Pourquoi n’essayez-vous pas de remplir vous-même les bases d’ARN complémentaires restantes?

Une fois que l’ARN a copié les informations du brin d’ADN, il se détache et se déplace vers le ribosome, où le processus de synthèse de la protéine commence et les deux brins d’ADN se rejoignent. Outre les différences que nous avons déjà notées, nous pouvons également voir ici que l’ADN a tendance à être présent sous la forme de deux brins liés de nucléotides, tandis que l’ARN tend à à exister sous la forme d’un seul brin de nucléotides. Toujours dans les cellules eucaryotes, l’ADN est stocké dans le noyau, tandis que l’ARN peut être retrouvé à l’intérieur du noyau et dans le cytoplasme. Maintenant que nous avons appris comment les différences dans la structure de l’ADN et de l’ARN permettent leurs différentes fonctions, essayons de résoudre une question d’entraînement.

L’ADN et l’ARN sont tous deux des exemples d’acides nucléiques. Comparez et opposez les structures de l’ADN et de l’ARN.

Cette question nous demande de comparer, ce qui consiste à décrire les similitudes, mais aussi à opposer, qui consiste à décrire les différences. Et il nous est demandé de décrire les similarités et les différences entre les structures de l’ADN et de l’ARN. On nous demande de nous concentrer spécifiquement sur la structure ou les différentes parties et non sur la fonction ou sur le rôle de ces molécules.

Une façon d’organiser vos informations lorsque vous travaillez sur une question de comparaison et de différences est de créer un tableau avec une colonne pour l’ADN, une colonne pour l’ARN et une colonne pour les deux. Ensuite, il vous suffit de remplir avec tout ce que vous savez qui vous aidera dans votre réponse. Une autre façon d’organiser vos informations consiste à créer un diagramme de Venn avec un cercle pour l’ADN, un cercle pour l’ARN et les informations valables pour les deux là où les deux cercles se chevauchent. Je préfère l’approche visuelle, donc je vais continuer avec le diagramme de Venn, mais vous pouvez utiliser la méthode qui vous convient le mieux. J’ai également ajouté quelques indices visuels que nous allons annoter ensemble avant d’écrire notre réponse finale.

Commençons par noter que cette question nous a déjà dit que l’ADN et l’ARN sont tous deux des acides nucléiques. Et nous savons que les acides nucléiques sont des polymères et qu’un polymère est une grande molécule composée par la répétition de sous-unités, que nous appelons des monomères. Les monomères d’acides nucléiques sont appelés des nucléotides, et chaque nucléotide est composé d’un groupe phosphate, d’un pentose et d’une base azotée. Cependant, l’ADN est constitué de deux brins d’acides nucléiques liés ensemble en une double hélice, tandis que l’ARN est généralement une molécule d’un seul brin.

Il existe également des différences entre les nucléotides de l’ADN et de l’ARN. Le pentose dans les nucléotides de l’ADN est le désoxyribose, tandis que dans l’ARN, il s’agit de ribose. Les bases de l’ADN sont l’adénine, la thymine, la cytosine et la guanine. Les molécules d’ARN possèdent de l’adénine, de la guanine et de la cytosine, mais la base thymine est remplacée par la base uracile. Maintenant que nous avons résumé les similitudes et les différences de structures de l’ADN et de l’ARN dans notre diagramme de Venn, nous sommes prêts à écrire notre réponse. Votre réponse, bien sûr, sera écrite avec vos propres mots, mais elle devrait ressembler à ceci.

L’ADN et l’ARN sont tous deux des polymères formés à partir de plusieurs sous-unités appelées nucléotides. Les nucléotides d’ADN et d’ARN sont tous deux formés à partir d’un pentose, d’un groupe phosphate et d’une base azotée. Cependant, le sucre dans l’ADN est le désoxyribose, et dans l’ARN il s’agit de ribose. Les bases azotées de l’ADN sont l’adénine, la thymine, la cytosine et la guanine, mais dans l’ARN, la thymine est remplacée par l’uracile. L’ADN forme une molécule à double brin, tandis que l’ARN forme des molécules à simple brin.

Terminons notre leçon en prenant un moment pour revoir ce que nous avons appris. Dans cette vidéo, nous avons découvert les acides nucléiques, qui sont des polymères constitués de monomères nucléotidiques. Nous avons appris à connaître l'acide désoxyribonucléique ou ADN et l'acide ribonucléique ou ARN. Nous avons appris la structure des deux. Nous avons également appris comment ces structures sont liées à leurs fonctions. La fonction de l’ADN est le stockage de l’information, et la fonction de l’ARN est le transfert de l’information.

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