TD1 Biochimie

UE BIOCHIMIE – GENETIQUE

TD N°1 LES ACIDES NUCLEIQUES

Les parties en rouge seront travaillées en séance, le reste doit être préparé avant.

1- Comparaison fine ADN-ARN

2- Résumé des catégories de structures des acides nucléiques et leurs rôles-importances biologiques

3- La catalyse de la liaison phosphodiester

• Quelles molécules sont impliquées dans la formation de cette liaison dans un ADN et un ARN ?

• Dans le noyau quelles enzymes catalysent cette réaction de synthèse ?

• Quel effet sur la polarité des acides nucléiques ?

• Deux applications biologiques dépendent de cette liaison : schématiser leur principe

i. La PCR

ii. Le clonage de l’ADN dans un plasmide

4- Trouver la séquence du fragment cloné

a. La méthode enzymatique (de Sanger)

• Chercher le principe basé sur les ddNTP - le marquage de dNTP - la séparation électrophorétique

• Cette méthode permet de comparer les séquences : chercher des exemples applicables aux domaines de la santé, de l’environnement, des organismes

• Quels types d’information peuvent être portés par une séquence d’ADN ?

• Comment appliquer cette méthode aux ARN ?

b. Les méthodes de séquençage de nouvelle génération : NGS

• Niveau L3-Master

• Rechercher quelques applications (piste COVID-19)

• Pourquoi la méthode enzymatique reste utilisée ?

Introduction :

Les acides nucléiques sont des macromolécules biologiques, ce sont des enchaînements de nucléotides (monomères)

– ADN acide désoxyribonucléique

– ARN acide ribonucléique

Rôles : Support, expression, régulation de l’expression génétique.

Ils sont impliqués du génotype au phénotype des organismes.

L’ADN est assez bien connu dans la société, sa structure a inspiré de nombreux artistes dont Salvator Dali.

Cependant l’ARN, ou les ARN ne sont bien connus probablement que des biologistes (médecins, pharmaciens, agronomes).

Pourtant sur le plan évolutif l’ARN est très important, nous le verrons plus tard. Et certains virus utilisent l’ARN comme support de leur information génétique et non l’ADN (exemple du VIH qui est un rétrovirus)

1962 : Prix Nobel : découverte de la structure de l’ADN par Rosalind Franklin

L’histoire de la biologie moléculaire prend son envol après la seconde guerre mondiale.

En 1962, le prix Nobel couronne 3 chercheurs dont les recherches antérieures ont permis de comprendre la structure de l’ADN dont on connaissait le rôle comme support de l’information génétique (cf experiences Griffith-Avery-MacLeod-McCarty)

Il faut aller chercher les expériences de Griffith et celles de Avery-MacLeod-McCarty

I. Les nucléotides : monomères de base de haute énergie

Les éléments constitutifs – nature biochimique et liaisons intramoléculaires, constituent les acides nucléiques

Potentiel d’énergie qui leur permet de s’accrocher entre elle

Un nucléotide est une molécule constituée d’un sucre portant une base azotée sur son carbone 1 par une liaison N-osidique et portant un ou 3 groupements phosphates sur son carbone 5.

Ce sucre est un pentose

• Deux sucres à 5 carbones (pentoses) :

Ribose et désoxyribose

Ribose Désoxyribose

Un pentose est un sucre à 5C.

La structure biochimique de ces 2 sucres est à connaître.

Le ribose est le C5 des ARN, le désoxyribose est le C5 de l’ADN.

Desoxy signifie perte de OH (groupe hydroxyl), ici sur le C2.

3 positions seront importantes :

 C1 liaison à la base azotée

 C3 OH libre pour la liaison phosphodiester

 C5 porteur des phosphates qui réagiront pour former la liaison phosphodiester

• Bases azotées :

Puriques (hétérocycle double) Pyrimidiques (hétérocycle simple)

2 types en fonction de l’hétérocycle (N+C)

Initiale pour nom des bases

ADN : ATGC

ARN : AUGC

• Nucléosides

Nucléoside : Un sucre + une base azotée : adénosine, guanosine, cytidine, thymidine, uridine

Liaison N-osidique

Ne pas oublier le préfixe désoxy pour les nucléosides du désoxyribose

• Nucléotides

Monomères de base de la composition des acides nucléiques

Les ribonucléotides composent l’ARN

• Adénosine mono, di et triphosphate : AMP, ADP, ATP

• Guanosine mono, di et triphosphate : GMP, GDP, GTP

• Cytidine

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