Structure de l'ADN : 9 facteurs importants qui y sont liés

Table des matières

  • La chaîne de sucres reliée par des liaisons phosphodiester est considérée comme le squelette de l'acide nucléique. 
  • Bien que le squelette sucre-phosphate soit cohérent dans l'ADN et l'ARN, les bases nucléotidiques varient d'un monomère à l'autre. 
  • Les bases nucléotidiques sont dérivées de la purine guanine (G) et de l'adénine (A), tandis que les deux autres de la pyrimidine uracile (U, ARN uniquement) ou de la thymine (T, ADN uniquement) et de la cytosine (C).
  • Le N-1 d'une pyrimidine ou le N-9 d'une purine est relié au C-1 du sucre.
  • Un brin d'ADN a également des terminaux ou des extrémités similaires à un polypeptide (terminaux carboxy et amino). Une extrémité ou terminale du brin d'ADN a un 5′-hydroxyle libre (ou un groupe 5′-hydroxyle connecté à un groupe phosphate). L'extrémité ou l'extrémité opposée a un groupe 3 - hydroxyle. Aucune des extrémités n'est liée à un autre nucléotide. 
  • L'appariement des bases nucléotidiques aboutit à l'organisation de l'ADN en une structure hélicoïdale à deux brins.
  • Erwin Chargaff a proposé que les proportions de guanine à cytosine et d'adénine à la thymine étaient presque quelque chose de similaire dans toutes les espèces prises en considération. 
  • Le processus de réplication est appelé semi-conservateur de l'ADN.
  • Une structure tige-boucle simple est observée lorsqu'un acide nucléique a des séquences complémentaires dans la molécule et forme un appariement de bases intramoléculaire pour former des structures en double hélice à partir d'une seule molécule d'acide nucléique.

Quelle est la structure de l'ADN

Le sucre pentose désoxyribose est présent dans la structure de l'ADN (acide désoxyribonucléique). Son préfixe désoxy démontre que l'atome de carbone 2' du sucre désoxyribose n'a pas l'atome d'oxygène présent avec la molécule de carbone 2' du sucre ribose (le sucre de l'acide ribonucléique, ou ARN), comme le montre la figure ci-dessous. Les sucres pentose dans les acides nucléiques sont liés les uns aux autres par des liaisons phosphodiester.

docteur ribose
Figure : Structure du sucre ribose et désoxyribose trouvés respectivement dans l'ARN et l'ADN https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_difference_between_ribose_and_deoxyribose.png

En particulier, le groupe 3' hydroxyle (3 - OH) du sucre ribose d'un nucléotide forme une liaison ester avec le phosphate, ce groupe phosphate est également lié au groupe 5' OH du sucre ribose adjacent du nucléotide voisin. La chaîne de sucres reliée par des liaisons phosphodiester est considérée comme le squelette de l'acide nucléique. 

Bien que le squelette sucre-phosphate soit cohérent dans l'ADN et l'ARN, les bases nucléotidiques varient d'un monomère à l'autre. 

Deux des bases nucléotidiques sont dérivées de la purine guanine (G) et de l'adénine (A), tandis que les deux autres de la pyrimidine uracile (U, ARN uniquement) ou de la thymine (T, ADN uniquement) et de la cytosine (C). Pour en savoir plus sur les nucléotides cliquez ici

Structure moléculaire de l'ADN

Informations structurelles primaires : les acides nucléiques offrent des détails sur l'appariement des bases nucléotidiques, la structure et divers autres aspects essentiels de l'ADN et de l'ARN. 

La plus petite unité comprenant une base attachée à un sucre pentose est désignée comme un nucléoside. L'ARN contient quatre types d'unités nucléosidiques, à savoir :

la cytidine, l'uridine, la guanosine et l'adénosine, tandis que celles de l'ADN sont appelées désoxycytidine, désoxyguanosine, désoxyadénosine et thymidine (Oui, Thymidine, vous l'avez bien entendu. Comme elle n'est pas présente dans l'ARN, inutile d'écrire deoxy comme préfixe) . 

Le N-1 d'une pyrimidine ou le N-9 d'une purine est relié au C-1 du sucre. La base azotée est placée sur le plan du sucre pentose lorsque le dessin est vu à partir d'une direction et d'une orientation standard ; ce type d'arrangement de liaison N-glycosidique est appelé . 

Un nucléotide est un nucléoside qui est au moins lié à un groupe phosphate par une liaison ester. Le site d'estérification et de fixation du groupe phosphate le plus largement reconnu est généralement le groupe C-5 OH du sucre pentose. 

Le nucléotide a vu le jour lorsqu'un groupe phosphate se lie au C-5 du sucre présent dans le nucléoside. Ainsi, il est connu sous le nom de 5 – nucléotide ou de nucléoside 5 – phosphate. Disons, par exemple, que l'ATP est appelé adénosine 5 - triphosphate, et 3 - dGMP est connu sous le nom de désoxyguanosine 3 - monophosphate. 

Ce nucléotide est différent de l'ATP en ce qu'il contient de la guanine au lieu de l'adénine. Il contient du désoxyribose au lieu du ribose (démontré par le préfixe « d »). Il comprend un groupe phosphate au lieu de trois. Il a le phosphate estérifié au groupe OH 3' au lieu de la position 5'.

Les nucléotides sont des monomères qui se connectent entre eux pour synthétiser l'ARN et l'ADN. Les unités nucléotidiques présentes dans l'ADN sont de quatre types, à savoir :  

désoxycytidylate, désoxyguanylate, désoxyadénylate et désoxythymidylate (ou thymidylate). 

Note importante: Le thymidylate contient du désoxyribose. Mais, le préfixe deoxy n'est pas ajouté car les nucléotides de la thymine ne sont pas ou sont significativement moins présents dans l'ARN. 

Les abréviations comme pACG ou pApCpG signifient un trinucléotide d'ADN comprenant le désoxyadénylate monophosphate, le désoxycytidylate monophosphate et le désoxyguanylate monophosphate reliés par une liaison phosphodiester, ici « p » signifie un groupement phosphate. 

L'extrémité 5' aura généralement un phosphate lié au groupe 5 - hydroxyle. 

Note importante: Un brin d'ADN a également des terminaux ou des extrémités similaires à un polypeptide (terminaux carboxy et amino). 

Une extrémité ou terminale du brin d'ADN a un 5′-hydroxyle libre (ou un groupe 5′-hydroxyle connecté à un groupe phosphate). L'extrémité ou l'extrémité opposée a un groupe 3 - hydroxyle. Aucune des extrémités n'est liée à un autre nucléotide. 

En règle générale, la séquence de bases nucléotidiques de l'acide nucléique est écrite dans le sens 5' à 3'. 

Par conséquent, la séquence ACG montre que le groupe 5'-hydroxyle libre est présent sur le désoxyadénylate, tandis que le groupe 3;-hydroxyle libre est présent sur le désoxyguanylate. En raison de cette polarité, ACG et GCA sont considérés comme des ensembles de séquences différents.

Qui a découvert la structure de l'ADN

La présence d'appariements de bases complémentaires a été trouvée tout au long des études coordonnées pour décider de la conception 3-D de l'ADN. Rosalind Franklin et Maurice Wilkins ont obtenu des images de diffraction des rayons X de brins d'ADN.

Différence de rayons X ADN
Figure : Image de diffraction des rayons X de l'ADN https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ABDNAxrgpj.jpg#/media/File:ABDNAxrgpj.jpg

Les attributs de ces modèles de diffraction ont démontré que l'ADN était composé de deux chaînes qui s'enroulaient l'une avec l'autre dans une conception hélicoïdale standard. À partir de ces informations et d'autres informations pertinentes, James Watson et Francis Crick ont ​​construit un modèle primaire pour l'ADN qui représentait la conception de la diffraction et était en outre la source d'étonnantes un aperçu des connaissances sur la structure propriétés de l'ADN. 

Structure d'ADN
Figure : Modèle Watson et Crick de la structure de l'ADN
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_scale_model.png

Les points saillants du modèle Watson-Crick de l'ADN interprété à partir des conceptions de diffraction sont : 

  1. Les brins polynucléotidiques à double hélice sont enroulés autour d'un seul axe. Les chaînes polynucléotidiques s'exécutent dans des voies anti-parallèles ou dans des directions opposées. 
  2. Le squelette composé de sucre et de phosphate est présent à la surface externe de l'ADN et, de cette manière, la purine et la pyrimidine sont placées à l'intérieur de la double hélice de l'ADN. 
  3. Les bases azotées sont placées presque perpendiculairement à l'axe de l'hélice, et les commandes suivantes sont séparées de 3.4 Å. Ainsi, un tour de la structure en spirale est effectué après chaque 34 . Ainsi, dix bases par tour d'hélice (34 par tour/3.4 par base). Par conséquent, un virage de 36 degrés par base (360 degrés pour chaque virage total/10 bases pour chaque virage) est expérimenté après chaque incorporation de base ultérieure. 
  4. 4. La distance entre les deux brins de la double hélice d'ADN est de 20 Å.

Structure et réplication de l'ADN

L'ADN et l'ARN sont de longs polymères (généralement linéaires) généralement appelés acides nucléiques, qui sont responsables du transfert d'informations génétiques (ou héréditaires) à la progéniture des parents. Ces bio-macromolécules comprennent de nombreux nucléotides connectés, chacun constitué d'un sucre pentose, d'un groupe phosphate et d'une base azotée. Les sucres ribose reliés par des groupes phosphates forment un squelette typique et commun de l'ADN. Les bases azotées présentes dans l'ADN sont de quatre types de base. L'information génétique héréditaire est stockée dans une séquence nucléotidique du brin polynucléotidique (acide nucléique).

Les bases ont une propriété extra exceptionnelle : elles s'apparient explicitement les unes aux autres qui sont stabilisées et fixées par des interactions non covalentes comme les liaisons hydrogène. 

L'appariement des bases nucléotidiques aboutit à l'organisation de l'ADN en une structure hélicoïdale à deux brins. Ces paires de bases de nucléotides cèdent la place à la réplication des informations héréditaires (génétiques) présentes dans le brin d'acide nucléique matrice vers le brin d'acide nucléique nouvellement synthétisé. 

Schéma de réplication de l'ADN
Figure : Représentation schématique de la réplication de l'ADN
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:0323_DNA_Replication.jpg

Bien que l'ARN ait probablement fonctionné comme matériel héréditaire beaucoup plus tôt, selon l'histoire de l'évolution, les gènes de nombreux virus et cellules sont composés d'ADN. ADN polymérase est responsable de la synthèse (réplication) de l'ADN. Ces enzymes parfaitement explicites dupliquent les séquences nucléotidiques des matrices d'ADN avec un rythme d'erreur inférieur à 1 sur 100 millions de bases nucléotidiques.

Structure en double hélice de l'ADN

La structure des acides nucléiques représente leur capacité à transmettre l'information génétique sous la forme d'un arrangement de bases nucléotidiques le long d'une chaîne d'acides nucléiques. Une autre propriété de l'acide nucléique est la réplication, c'est-à-dire la 

Synthèse de deux doubles d'acide nucléique à partir d'une seule copie en utilisant comme matrice. Ces caractéristiques dépendent des types de bases nucléotidiques trouvées dans les acides nucléiques pour former des appariements de bases complémentaires pour la synthèse de conception hélicoïdale comprenant deux brins. Ainsi, le ADN double hélice structure favorise la réplication du matériel héréditaire.

Comment une construction remarquablement régulière est-elle prête à accueillir une séquence de bases affirmée, étant donné les différentes formes et tailles des pyrimidines et des purines ? En essayant de répondre à cette question, Watson et Crick ont ​​découvert que la guanine peut être combinée à la cytosine et que l'adénine peut s'apparier à la thymine pour encadrer un appariement de bases de forme similaire. 

Appariement de bases
Figure : Appariement de bases azotées dans l'ADN https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_chemical_structure.svg

Ces paires de bases de nucléotides sont maintenues ensemble par des forces non covalentes qui sont des liaisons hydrogène. Ce plan d'appariement des bases a été confirmé par des recherches antérieures sur la composition en bases de l'ADN de diverses espèces. 

En 1950, Erwin Chargaff a proposé que les proportions de guanine à cytosine et d'adénine à thymine étaient presque quelque chose de similaire dans toutes les espèces prises en considération. 

L'importance de ces équivalences n'était pas évidente jusqu'à ce que le modèle Watson-Crick soit donné lorsqu'il s'est avéré clair qu'elles traitent d'un aspect fondamental de la structure de l'ADN. 

La séparation d'environ 3.4 Â entre les paires de bases suivantes est très évidente dans le schéma de diffraction de l'ADN en double hélice. 

L'empilement des bases nucléotidiques apporte une stabilité supplémentaire à la structure de l'ADN d'une double manière.

En premier lieu, les paires de bases voisines sont attirées l'une vers l'autre par les forces de van der Waals. Cependant, les forces de Van der Waals sont minimes, à tel point que ces associations contribuent de 0.5 à 1.0 kcal par atome par mole. 

Dans la double hélice de l'ADN, en tout cas, d'innombrables atomes sont sous l'influence des forces de van der Waals, et l'impact net ajouté sur ces atomes est important. De plus, la double hélice d'ADN est également stabilisée par les interactions hydrophobes résultant de l'exposition de groupes polaires à la surface de la double hélice d'ADN et de groupes hydrophobes à l'intérieur de la structure. 

L'empilement des bases dans l'ADN est préféré en se conformant aux cycles rigides à cinq chaînons présents dans le squelette sucre-phosphate. La nature rigide des sucres influence à la fois les structures simple brin et double brin de l'ADN.

Différences structurelles entre l'ADN et l'ARN

L'ARN, similaire à l'ADN, est un polymère long et non ramifié comprenant des nucléotides reliés par des liaisons phosphodiester 3' 5'. 

La conception covalente de l'ARN diffère de celle de l'ADN à deux égards. Comme mentionné précédemment et comme son nom l'indique, les sous-unités de sucre dans l'ARN sont le ribose par opposition aux désoxyriboses. Deuxièmement, le ribose contient un groupe 2' OH, qui n'est pas présent dans le désoxyribose. 

Différence ADN et ARN
Figure : Image pour illustrer la différence structurelle entre l'ADN et l'ARN
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Difference_DNA_RNA-EN.svg

En conséquence, avec la liaison phosphodiester 3' 5' standard, une autre liaison phosphodiester 2' 5' est réalisable pour l'ARN. Cette liaison phosphodiester 2' 5' est importante dans l'expulsion des introns et la jonction des exons pour l'arrangement de l'ARNm mature. 

L'autre contraste est que l'une des quatre bases nucléotidiques trouvées dans L'ARN est l'uracile (U) plutôt que la thymine (T). 

Note importante: Chaque liaison phosphodiester a une charge négative. Cette charge négative repousse les espèces nucléophiles, par exemple, 

ions hydroxyde; par la suite, les liaisons phosphodiester sont considérablement moins réactives vis-à-vis de l'attaque hydrolytique que les autres esters comme les esters d'acide carboxylique. 

Cette obstruction est essentielle pour maintenir l'intégrité de l'information génétique stockée dans les acides nucléiques. De plus, le groupe 2'-hydroxyle dans l'ADN renforce sa protection contre l'hydrolyse. 

La stabilité plus supérieure de l'ADN représente vraisemblablement son utilisation au lieu de l'ARN comme matériel génétique dans chaque cellule et la majorité des virus.

Un acide nucléique se compose de quatre types de bases liées à un squelette sucre-phosphate

L'ARN et l'ADN sont appropriés pour fonctionner en tant que transporteurs d'informations génétiques utilisant leurs constructions covalentes. Ces macromolécules (polymères) sont développées à partir de connexions bout à bout de leurs unités monomères. Chaque unité monomérique (nucléotide) à l'intérieur du polymère (acide nucléique : ADN ou ARN) comprend trois composants fondamentaux : une base azotée, un sucre pentose et un groupe phosphate. L'arrangement des bases dépeint exceptionnellement un acide nucléique et aborde une forme linéaire d'information génétique.

Les gènes traduisent le type de protéines nécessaires aux cellules. Cependant, l'ADN n'est pas le modèle immédiat pour la synthèse des protéines. 

Le modèle immédiat pour la synthèse des protéines est l'ARN (acide ribonucléique). Plus précisément, une classe d'ARN, connue sous le nom d'ARN messager (ARNm), agit comme un support d'informations pour synthétiser les protéines. D'autres ARN, tels que l'ARN ribosomique (ARNr) et l'ARN de transfert (ARNt), jouent également un rôle essentiel dans la synthèse des protéines. Les ARN polymérases synthétisent tous les types d'ARN cellulaires pour prendre des instructions à partir de matrices d'ADN. L'ARNm est produit en réponse à des événements de transcription, tandis que cet ARNm agit comme un modèle pour la traduction, qui aboutit finalement à la formation de protéines.

Cette progression de l'information génétique dépend uniquement du code génétique, qui caractérise la connexion entre la séquence de bases nucléotidiques dans l'ADN (ou dans l'ARNm transcrit) et la séquence d'acides aminés dans une protéine. 

Le code génétique est presque identique dans toutes les formes de vie : un groupement de trois bases, appelé codon, détermine un acide aminé. Les codons de l'ARNm sont parcourus consécutivement par les molécules d'ARNt, qui agissent comme une molécule adaptatrice lors de la synthèse de de protéines sur les ribosomes. 

Les ribosomes sont des associations complexes d'ARNr et d'environ 50 autres types de protéines. 

Le dernier sujet à considérer est la propriété interrompue de la plupart des gènes trouvés chez les eucaryotes ; ils présentent des exons et des introns, qui agissent comme des mosaïques de séquences d'acides nucléiques. Les exons et les introns sont transcrits par l'ADN. Cependant, les introns sont retirés des molécules d'ARNm matures. Ainsi, la présence d'introns et d'exons a une importance critique dans l'évolution des protéines.

Capacité de transport d'informations génétiques de l'ADN

Un attribut frappant d'un brin ou d'un fragment d'ADN est sa longueur. Un brin d'ADN doit impliquer de nombreux nucléotides pour véhiculer l'information génétique vitale pour l'organisme. Par exemple, l'ADN de 

polyomavirus, qui peut provoquer une malignité chez plusieurs micro-organismes, son ADN mesure jusqu'à 5100 nucléotides. 

On peut calculer l'information génétique véhiculant la capacité des acides nucléiques de manière accompagnante. 

Chaque position dans une double hélice d'ADN est une paire de bases nucléotidiques, la reliant à deux bits d'information (22 = 4). 

si, une chaîne d'acide nucléique a 5100 nucléotides, elle se rapporte à 2 × 5100 = 10,200 XNUMX bits d'information 

ou 1275 octets d'informations sous forme (1 octet = 8 bits)

Le génome d'E. coli est une molécule d'ADN sous la forme d'un seul chromosome circulaire. Il comprend deux chaînes de 4.6 millions de nucléotides qui concernent 9.2 millions de bits, soit 1.15 mégaoctets, de données. 

L'ADN chez les vertébrés supérieurs sont des molécules beaucoup plus grosses. Par exemple, le génome humain comprend environ 3 milliards de nucléotides, répartis entre 24 chromosomes [22 autosomes, allosomes x et y (chromosomes sexuels)] de différentes tailles. 

L'une des molécules d'ADN connues les plus importantes est un cerf asiatique (le muntjak indien). Son génome est aussi vaste que le génome humain, mais il n'est présent que dans trois chromosomes. 

Le plus gros de ces chromosomes compte plus d'un milliard de nucléotides. Si une telle particule d'ADN pouvait être entièrement développée, elle s'étendrait sur plus de 1 pied de longueur. Quelques plantes contiennent également des particules d'ADN considérablement plus grosses.

Transmission de l'information génétique

La structure en double hélice de l'ADN et la présence de paires de bases nucléotidiques illustrent le processus de réplication du matériel génétique. La séquence de bases nucléotidiques d'un brin de la double hélice d'ADN décide de la séquence de bases nucléotidiques de l'autre brin ; l'appariement des bases du brin complémentaire s'effectue selon la règle de Chargaff. De cette façon, 

La ségrégation des brins de la double hélice d'ADN agit comme une matrice pour la synthèse de deux nouveaux brins. Ces brins nouvellement formés ont la même séquence que celle de l'ADN parent car les deux brins subissent une réplication.

Par la suite, au fur et à mesure que l'ADN est synthétisé (répliqué), l'une des chaînes de chaque ADN fille proviendrait de l'ADN parent, et une autre chaîne est nouvellement synthétisée. Un mécanisme de réplication de l'ADN semi-conservateur accomplit cette dissémination des brins d'ADN parentaux. 

Franklin Stahl et Matthew Meselson ont fait un essai d'introduction de cette théorie en 1958. Tout d'abord, ils ont marqué l'ADN parent avec 15N, un isotope plus lourd de l'azote, de sorte que l'ADN synthétisé devienne plus dense que l'ADN normal. Ensuite, l'ADN marqué a été produit par E. coli, en croissance dans un milieu contenant du 15NH4Cl comme seule source d'azote. Une fois l'étape de réplication utilisant l'azote plus lourd terminée, les cellules d'E. coli ont ensuite été déplacées dans un milieu contenant du 14N, l'isotope standard de l'azote. 

Une question générale dans tous les esprits en ce moment est la suivante : quelle est la dissémination du 14N et du 15N dans les particules d'ADN après les cycles de réplication ultérieurs ? 

L'arrangement de 14N et 15N a été découvert par la stratégie de centrifugation à gradient de densité ou de sédimentation. Tout d'abord, une petite quantité d'ADN a été solubilisée dans une solution concentrée de chlorure de césium de densité (1.7 g cm 3 ) proche de l'épaisseur de l'ADN. 

Cette solution a ensuite été centrifugée et équilibrée. L'équilibrage et la diffusion ont formé un gradient de concentration de chlorure de césium dans le tube à centrifuger, ce qui a entraîné la formation d'un gradient de densité (1.66 – 1.76 g cm3).

Les fragments d'ADN se déplacent (sous l'influence de la force centrifuge) selon leurs densités respectives dans le tube à centrifuger contenant un gradient de densité de chlorure de césium.

L'ADN s'est accumulé et a formé une bande étroite qui a été identifiée par sa propriété intrinsèque d'absorber la lumière ultraviolette. L'hybride de brins d'ADN 14N et d'ADN 15N a montré une bande discrète car il a une densité entre le duplex 14N et le duplex 15N. 

L'ADN a été obtenu à partir des cellules d'E. coli à différents moments après passage d'un milieu de croissance contenant 15N à un milieu de croissance contenant 14N, puis centrifugé. 

L'étude des échantillons d'ADN a montré qu'une seule bande d'ADN hybride a été observée après une génération. La bande a été trouvée quelque part entre les bandes de densité d'ADN 14N et d'ADN 15N. L'absence de la bande d'ADN 15N reflète que l'ADN parental n'a pas été totalement conservé pendant la réplication. 

De plus, l'absence d'une bande d'ADN 14N suggère que tout l'ADN fille est composé d'un brin d'ADN 15N. Ce rapport devrait être la moitié parce que la densité de la bande hybride d'ADN se situait quelque part entre les densités de l'ADN 14N et de l'ADN 15N. 

Après deux divisions chez les bactéries, il y avait une quantité équivalente de bandes d'ADN. L'une était la bande d'hybride d'ADN, et la deuxième bande était l'ADN 14N. Stahl et Meselson ont interprété à partir de ces recherches « qu'une division égale de l'azote dans la molécule d'ADN a lieu et que chaque molécule fille reçoit un brin d'ADN avec 14 N et un autre avec 15N. Ainsi, le processus de réplication est appelé semi-conservateur de l'ADN.

Les résultats de l'expérience de Meselson et Stahl suivent les Réplication de l'ADN modèle proposé par Watson et Crick.

meselson et stahl 1
Figure : Conception expérimentale de l'expérience de Meselson et Stahl
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:OSC_Microbio_11_02_MesStahl.jpg

Structure tertiaire de l'ADN

Certaines molécules d'ADN sont circulaires et superenroulées

L'ADN chez l'homme les chromosomes ont une structure linéaire. Cependant, des études comme la microscopie électronique ont révélé que des molécules d'ADN circulaires se trouvent également dans certains organismes. 

Note importante: Le mot circulaire est utilisé pour mentionner la continuité de la molécule d'ADN, pas pour son aspect morphologique.

La molécule d'ADN présente dans l'environnement cellulaire se trouve généralement sous une forme minimale et compacte.

Remarque:  Un chromosome complètement étiré d'E. coli fait environ 1000 fois son diamètre. 

Une autre caractéristique unique est apparue lorsque l'ADN se transforme en une forme circulaire de linéaire. L'axe hélicoïdal se tord pour produire une super-hélice. 

Une molécule d'ADN circulaire sans tours superhélicoïdaux est appelée molécule d'ADN circulaire détendue. 

Le superenroulement est un phénomène biologique qui se produit pour les deux raisons suivantes :

– L'ADN superenroulé est bien plus compact que l'ADN relaxé. 

– Deuxièmement, le superenroulement régule les capacités de déroulement et d'interaction de la double hélice d'ADN.

Analyse structurale de l'ADN simple brin

Les molécules simple brin d'acides nucléiques présentent généralement un chevauchement intramoléculaire pour adopter des structures différentes. Ainsi, au cours de l'évolution, les acides nucléiques ont adapté diverses structures et conformations pour leur transmission et ont stocké l'information génétique, en particulier les molécules d'ARN. 

Ces confirmations et structures sont également essentielles pour les organismes supérieurs, tels que les ribosomes, qui sont une association complexe d'ARN et de protéines et jouent un rôle crucial dans la synthèse des protéines. 

Il est fréquemment observé qu'une structure tige-boucle simple est observée lorsqu'un acide nucléique a des séquences complémentaires dans la molécule et forme un appariement de bases intramoléculaire pour former des structures en double hélice à partir d'une seule molécule d'acide nucléique.

Généralement, ces structures à double hélice sont réalisées selon le modèle d'appariement de bases Watson-Crick. Cependant, ces structures contiennent également des bases non appariées (apparaissent comme une région bombée) et des paires de bases non appariées.

Ce mésappariement affecte le fonctionnement et le repliement d'ordre supérieur de la double hélice d'ADN en induisant des écarts par rapport à la structure standard et en déstabilisant la structure locale des acides nucléiques.

Les acides nucléiques simple brin peuvent atteindre des structures beaucoup plus complexes que les tiges-boucles en interagissant avec les bases éloignées les unes des autres. A cet effet, au moins trois bases peuvent s'associer à la stabilisation de ces structures. 

structure de boucle de tige
Figure : Structure tige-boucle généralement trouvée dans les acides nucléiques
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stem-loop.svg

Dans de tels cas, les accepteurs et les donneurs de liaisons hydrogène qui participent généralement à l'appariement de bases Watson-Crick peuvent également participer à la liaison hydrogène dans des paires de bases non standard. De plus, des ions de métaux forts comme le magnésium (Mg2+) participent activement à la stabilisation de ces structures.

Conclusions

dans cet article, nous avons discuté de la structure de l'ADN dans détails pour mieux comprendre dans la composition et la structure de l'ADN et de l'ARN. Pour en savoir plus sur la structure d'ordre supérieur cliquez ici

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