Nucléotide

avril 30, 2021admin

Définition du nucléotide

Un nucléotide est une molécule organique qui constitue l’élément constitutif de l’ADN et de l’ARN. Ils ont également des fonctions liées à la signalisation cellulaire, au métabolisme et aux réactions enzymatiques. Un nucléotide est constitué de trois parties : un groupe phosphate, un sucre à 5 carbones et une base azotée. Les quatre bases azotées de l’ADN sont l’adénine, la cytosine, la guanine et la thymine. L’ARN contient de l’uracile, au lieu de la thymine. Un nucléotide dans une chaîne constitue le matériel génétique de tous les êtres vivants connus. Ils remplissent également un certain nombre de fonctions en dehors du stockage de l’information génétique, en tant que messagers et molécules déplaçant l’énergie.

Une série de trois nucléotides au sein de l’ADN est connue sous le nom de codon, et indique aux protéines de la cellule d’attacher une protéine spécifique à une série spécifiée par le reste de l’ADN. Les codons spéciaux indiquent même à la machinerie où arrêter et démarrer le processus. La traduction de l’ADN, comme on l’appelle, convertit les informations de l’ADN en langage des protéines. Cette chaîne d’acides aminés peut alors être correctement repliée et assurer l’une des nombreuses fonctions au sein de la cellule.

Structure des nucléotides

La structure des nucléotides est simple, mais la structure qu’ils peuvent former ensemble est complexe. Vous trouverez ci-dessous une image de l’ADN. Cette molécule est constituée de deux brins qui s’enroulent l’un autour de l’autre, formant des liaisons hydrogène au milieu de la structure pour la soutenir. Chaque nucléotide qui la compose possède une structure spécifique qui permet cette formation.

Nucléotides de l'ADN

Base azotée

La base azotée est la partie centrale porteuse d’informations de la structure des nucléotides. Ces molécules, qui ont des groupes fonctionnels exposés différents, ont des capacités différentes à interagir entre elles. Comme dans l’image, l’arrangement de l’idée est la quantité maximale de liaisons hydrogène entre les nucléotides impliqués. En raison de la structure du nucléotide, seul un certain nucléotide peut interagir avec d’autres. L’image ci-dessus montre la thymine se liant à l’adénine, et la guanine se liant à la cytosine. C’est l’arrangement approprié et typique.

Cette formation régulière provoque une torsion dans la structure, et est lisse s’il n’y a pas d’erreurs. L’une des façons dont les protéines sont capables de réparer l’ADN endommagé est qu’elles peuvent se lier à des points inégaux dans la structure. Les points inégaux sont créés lorsque la liaison hydrogène ne se produit pas entre les molécules de nucléotides opposées. La protéine va couper un nucléotide et le remplacer par un autre. La nature dupliquée des brins génétiques garantit que les erreurs de ce type peuvent être corrigées avec un haut degré de précision.

Sucre

La deuxième partie du nucléotide est le sucre. Quel que soit le nucléotide, le sucre est toujours le même. La différence se situe entre l’ADN et l’ARN. Dans l’ADN, le sucre à 5 carbones est le désoxyribose, tandis que dans l’ARN, le sucre à 5 carbones est le ribose. C’est ce qui donne leur nom aux molécules génétiques ; le nom complet de l’ADN est acide désoxyribonucléique, et l’ARN est acide ribonucléique.

Le sucre, avec son oxygène exposé, peut se lier au groupe phosphate de la molécule suivante. Ils forment alors une liaison, qui devient le squelette sucre-phosphate. Cette structure ajoute de la rigidité à la structure, car les liaisons covalentes qu’ils forment sont beaucoup plus fortes que les liaisons hydrogène entre les deux brins. Lorsque les protéines viennent traiter et transposer l’ADN, elles le font en séparant les brins et en ne lisant qu’un côté. Lorsqu’elles passent le relais, les brins de matériel génétique se recollent, sous l’effet de l’attraction entre les bases nucléotidiques opposées. Le squelette sucre-phosphate reste connecté pendant tout ce temps.

Groupe phosphate

La dernière partie de la structure des nucléotides, le groupe phosphate, est probablement familière à une autre molécule importante, l’ATP. L’adénosine triphosphate, ou ATP, est la molécule énergétique sur laquelle s’appuie la plupart des formes de vie sur Terre pour stocker et transférer l’énergie entre les réactions. L’ATP contient trois groupes phosphates, qui peuvent stocker beaucoup d’énergie dans leurs liaisons. Contrairement à l’ATP, les liaisons formées à l’intérieur d’un nucléotide sont connues sous le nom de liaisons phosphodiester, car elles se produisent entre le groupe phosphate et la molécule de sucre.

Lors de la réplication de l’ADN, une enzyme connue sous le nom d’ADN polymérase assemble les bonnes bases nucléotidiques, et commence à les organiser contre la chaîne qu’elle lit. Une autre protéine, l’ADN ligase, termine le travail en créant la liaison phosphodiester entre la molécule de sucre d’une base et le groupe phosphate de la suivante. Cela crée l’épine dorsale d’une nouvelle molécule génétique, capable d’être transmise à la génération suivante. L’ADN et l’ARN contiennent toutes les informations génétiques nécessaires au fonctionnement des cellules.

Exemples de nucléotides

Adénine

L’adénine est une purine, qui est l’une des deux familles de bases azotées. Les purines ont une structure à double anneau. Dans l’ADN, l’adénine se lie à la thymine. Dans l’ARN, l’adénine est liée à l’uracile. L’adénosine triphosphate, comme nous l’avons vu précédemment, utilise le nucléotide adénine comme base. À partir de là, trois groupes phosphates peuvent être attachés. Cela permet de stocker une grande quantité d’énergie dans les liaisons. Pour la même raison que le squelette sucre-phosphate est si solide, les liaisons de l’ATP le sont également. Lorsqu’elles sont combinées à des enzymes spéciales qui se sont formées pour libérer l’énergie, celle-ci peut être transférée à d’autres réactions et molécules.

Guanine

Comme l’adénine, la guanine est un nucléotide purique ; elle possède un double cycle. Elle se lie à la cytosine dans l’ADN et l’ARN. Comme on le voit dans l’image ci-dessus, la guanine se lie à la cytosine par trois liaisons hydrogène. Cela rend la liaison cytosine-guanine légèrement plus forte que la liaison thymine-adénine, qui ne forme que deux liaisons hydrogène.

Cytosine

Les pyrimidines sont l’autre classe de nucléotides. La cytosine est un nucléotide pyrimidine ; elle n’a qu’un seul cycle dans sa structure. La cytosine se lie à la guanine dans l’ADN et l’ARN. En se liant avec le nucléotide guanine, les deux forment une paire solide.

Thymine

Comme le nucléotide cytosine, la thymine est un nucléotide pyrimidine et possède un seul anneau. Elle se lie à l’adénine dans l’ADN. La thymine n’est pas présente dans l’ARN. Dans l’ADN, elle ne forme que deux liaisons hydrogène avec l’adénine, ce qui en fait la paire la plus faible.

Uracile

L’uracile est également une pyrimidine. Lors de la transcription de l’ADN en ARN, l’uracile est placé partout où une thymine devrait normalement aller. La raison de ce phénomène n’est pas entièrement comprise, bien que l’uracile présente des avantages et des inconvénients distincts. La plupart des créatures n’utilisent pas l’uracile dans l’ADN, car il a une courte durée de vie et peut se dégrader en cytosine. Cependant, dans l’ARN, l’uracile est le nucléotide préféré, car l’ARN est également une molécule à courte durée de vie.

Fonction du nucléotide

En plus d’être l’unité de base du matériel génétique de tous les êtres vivants, un nucléotide peut également avoir d’autres fonctions. Un nucléotide peut être une base dans une autre molécule, comme l’adénosine triphosphate (ATP), qui est la principale molécule énergétique de la cellule. On les trouve également dans des coenzymes comme le NAD et le NADP, qui proviennent de l’ADP ; ces molécules sont utilisées dans de nombreuses réactions chimiques qui jouent un rôle dans le métabolisme. Une autre molécule qui contient un nucléotide est l’AMP cyclique (cAMP), une molécule messagère qui joue un rôle important dans de nombreux processus, notamment la régulation du métabolisme et le transport de signaux chimiques vers les cellules. Les nucléotides ne constituent pas seulement les éléments constitutifs de la vie, mais forment également de nombreuses molécules différentes qui fonctionnent pour rendre la vie possible.

Quiz

1. Lequel des éléments suivants ne fait pas partie de la structure des nucléotides ?
A. Un sucre à 5 carbones
B. Groupement phosphate
C. Phospholipide

Réponse à la question n°1

C est correct. Les trois composants d’un nucléotide sont un sucre à 5 carbones, un groupe phosphate et une base azotée. Un nucléotide ne contient pas de phospholipides ; ce sont des molécules qui composent la membrane cellulaire et l’enveloppe nucléaire.

2. Quel est le bon appariement ?
A. A-G
B. C-G
C. T-U
D. U-C

Réponse à la question n°2

B est correct. La cytosine s’apparie toujours avec la guanine dans l’ADN et l’ARN, et vice versa. La cytosine est une pyrimidine, ce qui lui permet de s’apparier avec la guanine, qui est une purine. Rappelez-vous que les lettres hautes, A, T et U, s’apparient toutes, tandis que les lettres rondes s’apparient également. Ainsi, C-G est la seule réponse qui suit cette règle.

3. Quel nucléotide ne se trouve pas dans l’ADN ?
A. Uracil
B. Thymine
C. Adénine

Réponse à la question n°3

A est correct. L’uracile ne se trouve pas dans l’ADN. On le trouve uniquement dans l’ARN, où il remplace la thymine (qui n’est pas présente dans l’ARN). Uracil binds with adenine in RNA.