Structure secondaire de l'ADN et de l'ARN, complémentarité, brins anti paralleles lies par des liaisons hydrogène

Structure secondaire de l'ADN


L'ADN est constitué de 2 brins d'acides nucléiques complémentaires et anti-parallèles.


Complémentarité : les bases des acides nucléiques
s'apparient grâce à des liaisons H (hydrogène). Il se forme 3 liaisons H
entre C et G et 2 liaisons H entre A et T:


Donc si on a A sur un brin, en face on a T et réciproquement.
Si ona G sur un brin, en face on aura un C et réciproquement : A / T = C / G = 1, c'est la loi de Chargaff.



Anti-parallèle : les 2 brins sont dits
anti-parallèle, car leur polarité est inversée. Dans une double hélice
d'ADN, un brin est dans le sens 5'->3' alors que le brin
complémentaire est en sens 3'->5'.
Lorsque l'on regarde une double hélice d'ADN, on peut déterminer le sens
d'un brin en regardant l'oxygène du ribose : il n'indique pas le nord
mais pointe vers l'extrémité 5'.
Si tout va bien, comme les brins sont anti-parallèle, pour 2 bases appariées ensemble les riboses sont en sens inverse.



Les paires de bases forment des plateaux, de ce fait, l'hélice est un
ensemble de plateaux qui forment un espèce d'escalier. La rotation
entre 2 plateaux consécutifs est de l'ordre de 36°.
Il y a donc 10 paires de bases par tour d'hélice. Ce même tour d'hélice
fait 34 å de long pour un diamêtre de 20 å. On a donc 3.4 å entre 2
paires de bases consécutives.


L' hélice d'ADN peut avoir plusieurs configurations (formes) suivant la séquence et la concentration ionique des milieux :

ADN forme A	ADN forme B	ADN forme Z (zigzag)
Hélice droite	Hélice droite	Hélice gauche
grand sillon : grand petit sillon : écrasé, inaccessible	grand sillon : grand petit sillon : petit	les 2 sillons sont équivalents
paires de bases inclinées de 19° par rapport au plan perpendiculaire à l'axe de l'hélice	paires de bases perpendiculaires au plan de l'axe de l'hélice	paires de bases perpendiculaires au plan de l'axe de l'hélice
liaison osidique anti	liaison osidique anti	liaison osidique : purine : syn pyrimidine :anti
présence relativement fréquente	présence très fréquente	rare

La forme Z n'est en fait qu'une séquence alternée de C et de G : CGCGCGCG

Vous pouvez voir ces 3 hélices en 3D sur mon site : www.stereographie.fr


Une base reliée à un sucre peut être en position anti ou en syn, évidemment la position la plus courante dans l'ADN est anti.


Le sucre contient est un cycle à 5 atomes (4 carbones et 1 oxygène).
Comme on a des carbones sp3(tétraédrique), le cycle ne peut pas être
plan, il y aura toujours un atome au dessus du plan ou en dessous. En
général c'est soit le C2' soit le C3' qui est en dehors du plan. Si
l'atome est au dessus du plan on dit qu'il est en position endo, si il
est en dessous du plan on dit qu'il est en position exo. On peut aussi
avoir ces deux atomes en dehors du plan, un au dessus et l'autre en
dessous.
En général dans l'ADN on a un C2' endo et dans l'ARN un C3'endo.


Les plateaux de bases peuvent être décalés entre eux, c'est à dire
non parallèles. Il existe 3 types de rotation d'un plateau de paire de
bases par rapport à la normale : roulis, tangage et lacet.





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Structure secondaire de l'ARN


L'ARN peut former une hélice identique à celle de l'ADN grâce à 3
liaisons H entre C et G et 2 entre A et U. La différence avec l'ADN est
la présence d'un seul brin (l'ADN par contre est formé de 2 chaînes),
donc il peut se replier sur lui même.
La plupart du temps on a des liaisons H dites Watson Crick qui sont à l'origine des structures en tige boucle.
Watson et Crick sont les biologistes qui ont découvert la structure en double hélice d'ADN en 1958.



On peut aussi avoir des liaisons H de type Hoogsteen, mais c'est plus
rare, on les trouve principalement dans des tRNA, par exemple entre les
boucles t phi et d :


Ou encore dans les pseudonoeuds :


Les structures secondaires de l'ARN permettent d'obtenir des
molécules plus stables, ayant une structure tertiaire donnée, donc
d'avoir une fonction catalytique donnée.