nucléotides

généralité

Les nucléotides sont les molécules organiques qui composent les acides nucléiques d'ADN et d'ARN.

Les acides nucléiques sont des macromolécules biologiques d’une importance fondamentale pour la survie d’un organisme vivant, et les nucléotides en sont les éléments constitutifs.

Tous les nucléotides ont une structure générale qui comprend trois éléments moléculaires: un groupe phosphate, un pentose (c'est-à-dire 5 atomes de carbone) et une base azotée.

Dans l'ADN, le pentose est le désoxyribose; dans l'ARN, par contre, il s'agit du ribose.

La présence de désoxyribose dans l'ADN et de ribose dans l'ARN représente la principale différence entre les nucléotides constituant ces deux acides nucléiques.

La deuxième différence importante concerne les bases azotées: les nucléotides de l'ADN et de l'ARN ne partagent que 3 des 4 bases azotées associées en commun.

Que sont les nucléotides?

Les nucléotides sont les molécules organiques constituant les monomères des acides nucléiques ADN et ARN .

Selon une autre définition, les nucléotides sont les unités moléculaires constituant les acides nucléiques d'ADN et d'ARN.

Les produits chimiques et biologiques définissent les unités moléculaires comme des monomères qui, étant disposés en longues chaînes linéaires, constituent de grandes molécules ( macromolécules ), mieux connues sous le nom de polymères .

Structure générale

Les nucléotides ont une structure moléculaire qui comprend trois éléments:

• Un groupe phosphate, qui est un dérivé de l'acide phosphorique;
• Un sucre avec 5 atomes de carbone, c'est-à-dire un pentose ;
• Une base azotée, qui est une molécule hétérocyclique aromatique.

Le pentose est l'élément central des nucléotides, car il est associé au groupe phosphate et à la base azotée.

Figure: Éléments constituant un nucléotide générique d’un acide nucléique. Comme on peut le constater, le groupe phosphate et la base azotée sont liés au sucre.

La liaison chimique qui maintient le pentose et le groupe phosphate ensemble est une liaison phosphodiestérique (ou liaison phosphodiestérique ), tandis que la liaison chimique qui unit le pentose et la base azotée est une liaison N-glycosidique (ou liaison N-glycosidique). ).

QUELS CARPONS DE PENTOSO SONT IMPLIQUÉS DANS DIVERS OBLIGATIONS?

Prémisse: les chimistes ont pensé numéroter les atomes de carbone qui constituent les molécules organiques, de manière à simplifier l’étude et la description. Ici, alors, les 5 atomes de carbone d'un pentose deviennent: carbone 1, carbone 2, carbone 3, carbone 4 et carbone 5. Le critère d'attribution des nombres est assez complexe, nous estimons donc qu'il convient de le laisser de côté.

Parmi les 5 atomes de carbone qui forment le pentose des nucléotides, ceux impliqués dans les liaisons avec la base azotée et le groupe phosphate sont respectivement le carbone 1 et le carbone 5 .

• Carbone 1 de pentose → liaison N-glycosidique → base azotée
• Carbone 5 de liaison → liaison phosphodiestérique → groupe phosphate

LES NUCLEOTIDES SONT DES NUCLEOSIDES A GROUPE PHOSPHATE

Figure: Structure d'un pentose, numérotation des charbons constitutifs et liaisons avec une base azotée et un groupe phosphate.

Sans l'élément du groupe phosphate, les nucléotides deviennent des nucléosides .

En fait, un nucléoside est une molécule organique, issue de l’union d’un pentose et d’une base azotée.

Cette annotation sert à expliquer certaines définitions de nucléotides, qui déclarent: "les nucléotides sont des nucléosides qui ont un ou plusieurs groupes phosphate liés au carbone 5".

Différence entre ADN et ARN

Les nucléotides de l'ADN et de l'ARN diffèrent l'un de l'autre d'un point de vue structural.

La principale différence réside dans le pentose : dans l'ADN, le pentose est le désoxyribose ; dans l'ARN, par contre, il s'agit du ribose .

Le désoxyribose et le ribose sont différents pour un seul atome: en fait, sur le carbone 2 du désoxyribose, il n’ya pas d’atome d’oxygène (NB: il n’ya qu’un hydrogène), qui est au contraire présent sur le ribose carbone 2 (NB: ici, l'oxygène se combine avec un hydrogène, formant un groupe hydroxyle OH).

Cette différence unique a une énorme importance biologique: l’ADN est le patrimoine génétique dont dépendent le développement et le bon fonctionnement des cellules d’un organisme vivant; L'ARN, quant à lui, est la macromolécule biologique principalement responsable du codage, du décodage, de la régulation et de l'expression des gènes de l'ADN.

L'autre différence importante entre les nucléotides de l'ADN et de l'ARN concerne les bases azotées .

Pour bien comprendre cette seconde inégalité, il est nécessaire de faire un petit pas en arrière.

Figure: les sucres à 5 atomes de carbone qui forment les nucléotides de l'ARN (ribose) et de l'ADN (désoxyribose).

Les bases azotées sont des molécules de nature organique qui, dans les acides nucléiques, représentent l’élément distinctif des différents types de nucléotides constitutifs. En fait, dans les nucléotides de l'ADN ainsi que dans les nucléotides de l'ARN, le seul élément variable est la base azotée; le squelette sucre-phosphate reste inchangé.

Dans l’ADN et l’ARN, les bases azotées possibles sont 4; par conséquent, les types de nucléotides, pour chaque acide nucléique, sont au total 4.

Ceci dit, revenant à la deuxième différence importante entre les nucléotides de l’ADN et de l’ARN, ces deux acides nucléiques n’ont en commun que 3 bases azotées sur 4. Dans ce cas, l’adénine, la guanine et la cytosine sont les 3 bases azotées. présent à la fois dans l'ADN et l'ARN; la thymine et l'uracile, d'autre part, sont respectivement la quatrième base azotée de l'ADN et la quatrième base de l'ARN.

Par conséquent, à part les pentoses, les nucléotides de l'ADN et les nucléotides de l'ARN sont égaux pour 3 types sur 4.

Classes d'appartenance aux bases azotées

L'adénine et la guanine appartiennent à la classe des bases azotées connues sous le nom de purines . Les purines sont des composés hétérocycliques aromatiques à double cycle.

La thymine, la cytosine et l’uracile, au contraire, appartiennent à la classe des bases azotées, appelées pyrimidines . Les pyrimidines sont des composés hétérocycliques aromatiques à un cycle.

UN AUTRE NOM NUCLEOTID DE L'ADN ET DE L'ARN

Les nucléotides avec le sucre désoxyribose, c'est-à-dire les nucléotides de l'ADN, prennent le nom alternatif de désoxyribonucléotides, précisément en raison de la présence du sucre susmentionné.

Pour des raisons similaires, les nucléotides avec le sucre ribose, c'est-à-dire les nucléotides d'ARN, prennent le nom alternatif de ribonucléotide .

Organisation en acides nucléiques

Lors de la composition d'un acide nucléique, les nucléotides sont organisés en longs filaments, semblables à des chaînes.

Chaque nucléotide formant ces longs brins se lie au nucléotide suivant, au moyen d'une liaison phosphodiestérique entre le carbone 3 de son pentose et le groupe phosphate du nucléotide immédiatement suivant.

EXTREMITES

Les filaments de nucléotides (ou de brins de nucléotides), qui forment des acides nucléiques, ont deux extrémités, appelées extrémités 5 ' (nous lisons "extrémité cinq en premier") et extrémité 3' (nous lisons "extrémité trois en premier"). Par convention, les biologistes et les généticiens ont établi que l' extrémité 5 'représente la tête d'un filament d'acide nucléique, tandis que l' extrémité 3' représente sa queue .

Du point de vue chimique, l'extrémité 5 'coïncide avec le groupe phosphate du premier nucléotide de la chaîne, tandis que l'extrémité 3' coïncide avec le groupe hydroxyle (OH) placé sur le carbone 3 du dernier nucléotide.

Il est basé sur cette organisation que, dans les ouvrages de biologie génétique et moléculaire, les filaments nucléotidiques sont décrits comme suit: P-5 '→ 3'-OH.

* Remarque: la lettre P indique l’atome de phosphore du groupe phosphate.

Rôle biologique

L' expression des gènes dépend de la séquence nucléotidique de l'ADN. Les gènes sont des segments plus ou moins longs de l'ADN (donc des segments de nucléotides), qui contiennent les informations essentielles à la synthèse des protéines . Composées d' acides aminés, les protéines sont des macromolécules biologiques, qui jouent un rôle fondamental dans la régulation des mécanismes cellulaires d'un organisme.

La séquence nucléotidique d'un gène donné spécifie la séquence d'acides aminés de la protéine apparentée.