le cours parle de la Structure des acides nucléiques

1. 4.2 – Structure des
acides nucléiques
SBI 4U
Dominic Décoeur

2. Que signifie « ADN »?
Quelles sont ses différentes
composantes?
Quelles sont ses fonctions?

3. Reportage
 Les 50 ans de l’ADN (version vidéo)
http://www.radio-
canada.ca/actualite/decouverte/repo
rtages/2003/04-2003/03-04-
27/adn.html

4. La communication scientifique
 À la suite du reportage, les élèves
sont amenés à discuter de l'une des
découvertes les plus importantes du
20e siècle et de son rôle fondamental
dans la science d’aujourd’hui.

5. Animation
 Une visite dans l’ADN
http://www.pbs.org/wgbh/nova/geno
me/dna.html#
 Un retour à la base
http://learn.genetics.utah.edu/conte
nt/begin/tour/

6. Crick et Watson, 1953
Découverte de la
structure de la molécule
d'ADN
ADN = polymère de nucléotides
Acide DésoxyriboNucléique
Watson et Crick
Un peu d’histoire…

7. Ribose vs Désoxyribose
La structure du ribose présent dans l’ARN et la structure du
désoxyribose présent dans l’ADN. Dans le ribose, le carbone C2’ est
lié à un groupement hydroxyle. Dans le désoxyribose, ce carbone est
lié à un seul atome d’hydrogène plutôt qu’au groupement hydroxyle.

8. La structure générale d’un nucléotide. Dans l’ADN, le sucre est du
désoxyribose et la base azotée est l’une des suivantes : adénine (A),
guanine (G), cytosine (C) ou thymine (T). Dans l’ARN, le sucre du
ribose et la base azotée de l’uracile (U) remplace la thymine.
La structure d’un nucléotide

9. Les 4 sortes de bases azotées
 Purines :
 dont la structure
comporte deux
anneaux.
 Pyrimidines :
 dont la structure
comporte un seul
anneau.

10. Il y a donc 4 sortes de nucléotides : A, T, C, G
Les nucléotides peuvent se lier les uns aux autres
par leur sucre (désoxyribose) et leur groupement
phosphate.

11. Les bases azotées
Une purine se lie toujours avec une pyrimidine. Ainsi, les bases
appariées ont toujours une largeur totale constante de trois
anneaux.

12. Donc, si on sépare une molécule
d'ADN en nucléotides, on obtient
toujours:
Il peut y avoir plus de AT que de CG ou
l'inverse (ça varie selon les espèces),
mais il y a toujours autant de A que de T
et de C que de G.
Pourquoi ?
Structure de l’ADN

13. A peut s'apparier avec T et C avec G :
A avec T : deux
liaisons
hydrogène
(liaisons faibles)
C avec G :
trois liaisons
hydrogène
Les liaisons d’hydrogène

14. DONC…
Deux chaînes de nucléotides peuvent s'unir l'une à
l'autre si leurs bases sont complémentaires (A face
à T et C face à G).

15. L'orientation entre les liaisons
donne une structure en forme de
double hélice:

16. L’ADN : comme une échelle…
 L’ADN est 2 longs brins de nucléotides
reliés ensemble sous forme d’une double
hélice. Pas enroulé, l’ADN ressemblerait à
une échelle.
 Les « montants » sont formés par les
molécules de carbone et de phosphate
tandis que « les barreaux de l’échelle »
sont formés de bases azotées (A, C, G, T).
Ils sont liées par des liaisons d’hydrogène.

17. L’ADN : comme une échelle…
 Les groupements phosphate servent
de ponts entre les nucléotides.
 Le brin fait un tour complet de l’hélice
toutes les 10 paires de bases.
 Le carbone 5 (sucre de pentose à 5
atomes de carbone) d’un nucléotide
est relié à un groupement hydroxyle
sortie par le carbone 3 sur l’autre
nucléotide.

19. Sa stabilité
Trois types de force contribuent
à la stabilité de l’ADN :
lien P dans les côtés
lien H entre les bases
hydrophobe (bases azotés) et
hydrophiles (gr. P + sucre)

20. Ses fonctions
 Sa fonction principale est de stocker l’information
génétique, information qui détermine le développement et
le fonctionnement d'un organisme. Cette information est
contenue dans l'enchaînement non-aléatoire de nucléotides.
 Une autre fonction essentielle de l'ADN est la transmission
de cette information de génération en génération, et cela
avec la plus grande fidélité possible. C'est ce qu'on appelle
l'hérédité.
 L'information portée par l'ADN peut se modifier au cours du
temps. Ce sont des mutations dues principalement à des
erreurs lors de la réplication des séquences de l'ADN,
nécessaire avant chaque division cellulaire. C'est un des
moteurs principaux de l’évolution.
Source : Wikipédia

21. Direction de l’ADN
 L’orientation directionnelle d’un brin est
dans le sens contraire de celle de l’autre
brin de la double hélice. Donc, chaque
brin d’ADN a une extrémité de 5` et une
autre extrémité de 3`.
 Les 2 brins d’ADN ne sont pas identiques
mais plutôt complémentaires.
 Donc, si le brin A a la séquence nucléotide
GTACTAG, comment doit-on écrire la
séquence du brin B?

22. Deux chaînes de nucléotides peuvent s'unir l'une à l'autre si leurs
bases sont complémentaires, c'est à dire si le A d'une chaîne fait face
à un T de l'autre et si le C d'une chaîne fait face au G de l'autre.
Direction de l’ADN : le concept de
complémentarité

23. Direction de l’ADN
 Les brins sont aussi antiparallèle.
Donc, les 5 ponts phosphate 3`sont
orientés en direction inverse dans
chaque brin.
 Cela signifie que l’extrémité de
chaque molécule d’ADN à double brin
contient l’extrémité 5` d’un brin et
l’extrémité 3` de l’autre.

24. La direction de l’ADN : le concept « antiparallèle »

25. Animation
 Building DNA
http://www.explorelearning.com/ind
ex.cfm?method=cResource.dspView&
ResourceID=439

26. Labo réflexe (p. 227)

27. ARN vs ADN
 On retrouve l’ADN et l’ARN dans la plupart des
bactéries et dans le noyau des cellules
eucaryotes.
 On retrouve 3 différences remarquables entre
l’ARN et l’ADN :
 Le sucre de l’ARN est le ribose et non le désoxyribose.
 Il n’y a pas de nucléotide thymine dans l’ARN. Il est
remplacé par l’uracile.
 L’ARN est formé d’un seul brin (ou simple brin) même si
parfois, il se replie sur lui-même.
 Les différentes structures que peut prendre la
molécule d’ARN produisent différents types
d’ARN. (ARNm, ARNt, ARNr)

28. Sucre
(ribose tous ses OH)
Sucre
(désoxyribose manque OH)
Chaîne simple
Chaîne double en forme
d’hélice
Partout dans la cellule
(noyau + cytoplasme)
Seulement dans le noyau
Former de bases azotées
C, G, U, A
Former de bases azotées
C, G, A, T
Acide ribonucléique
Acide désoxyribonucléique
ARN
ADN

29. L’organisation du matériel
génétique
 Les cellules eucaryotes ont plus de 10 fois
plus d’ADN qu’une cellule procaryote.
 Chaque noyau cellulaire humain contient
environ 2 m d’ADN ou six milliards de
paires de bases.
 L’ADN doit donc s’organiser pour être
compacte lors de la mitose ou la méiose.
(ce qui revient à 50 km de corde qui
tiendrait dans le creux de ta main)

30. L’organisation du matériel génétique
L’ordonnance successive
du matériel génétique
dans la cellule
eucaryote :
1) La double hélice
s’enroule autour des
protéines appelées
« histone » et forment
un fil de nucléosome.
2) Les nucléosomes
s’organisent en réseau
et forme la chromatine.
3) La chromatine forme
des boucles qui
éventuellement vont se
repliées pour prendre la
forme d’un
chromosome.

31. Animation
 Du chromosome à l’ADN
http://www.biologieenflash.net/som
maire.html

32. On peut maintenant choisir le
sexe de son enfant…
 http://www.givf.com/

33. Cloner Mimi
 http://learn.genetics.utah.edu/conte
nt/tech/cloning/clickandclone/

34. Des petits jeux en ligne
 Fabriquez un clone, donnez des
cheveux bouclés à votre bébé, mutez
votre nom, effectuez des tests d'ADN
et synthétisez une protéine. Tentez
ces jeux en ligne.
http://www.nature.ca/genome/04/04
1/041_f.cfm

35. L’ADN d’une banane…
 http://fr.youtube.com/watch?v=Wdlc
F7o_8G8

36. Devoirs
 p. 231
(3, 4, 5, 6, 7)

37.  Correction du devoir
 Cloner Mimi
 Des petits jeux en ligne
Fables et faits
Mêli-mêlo de gènes
Passe-moi tes gènes
Course contre la cellule