Définition

nom
pluriel : acide nucléique
nu-cle-ic ac-id, nuˈkleɪ.ɪk ˈæsɪd
Any of the group of complex compounds consisting of linear chains of monomeric nucleotides whereby each monomeric unit is composed of phosphoric acid, sugar and nitrogenous base, and involved in the preservation, replication, et l’expression de l’information héréditaire dans chaque cellule vivante

Détails

Aperçu

Une biomolécule désigne toute molécule produite par des organismes vivants. En tant que telles, la plupart d’entre elles sont des molécules organiques. Les quatre principaux groupes de biomolécules sont les acides aminés et les protéines, les glucides (en particulier, les polysaccharides), les lipides et les acides nucléiques. Un acide nucléique désigne l’un des groupes de composés complexes constitués de chaînes linéaires de nucléotides monomères. Chaque composant nucléotidique, à son tour, est constitué d’acide phosphorique, de sucre et de base azotée. Les acides nucléiques sont impliqués dans la préservation, la réplication et l’expression de l’information héréditaire. Les deux principaux types d’acides nucléiques sont l’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’acide ribonucléique (ARN).

Histoire et terminologie

La découverte des acides nucléiques est attribuée au médecin et biologiste suisse, Friedrich Miescher 1844 -1895, en 1868. Il est parvenu à isoler une molécule biologique qui n’était ni une protéine, ni un glucide, ni un lipide à partir des noyaux de globules blancs. Il a nommé le composé nucléine en se basant sur l’endroit d’où il l’a dérivé.1 Les propriétés acides du composé ont été découvertes par le chimiste allemand Albrecht Kossel, 1853-1927. Il est également connu pour avoir été le premier à identifier les nucléobases : adénine, cytosine, guanine, thymine et uracile. Plus tard, la nucléine a été remplacée par l’acide nucléique ; le terme a été inventé en 1889 par le pathologiste allemand Richard Altmann (1852-1900).2 La nucléine découverte par Miescher a ensuite été identifiée comme étant l’ADN. Le modèle à double hélice de l’ADN a été attribué aux biologistes moléculaires James Watson (américain) et Francis Crick (britannique) en 1953. Leur modèle à double hélice de l’ADN était basé en grande partie sur l’image de diffraction des rayons X (appelée photo 51) de Rosalind Franklin 1920 – 1958 et Raymond Gosling en1952.

Structure

Un acide nucléique est un biopolymère composé d’unités monomères de nucléotides. Chaque nucléotide qui constitue un acide nucléique est composé d’acide phosphorique, de sucre (5-carbone) et de base azotée. Les chaînes de nucléotides d’un acide nucléique sont liées par des liaisons 3′, 5′ phosphodiester. Cela signifie que le groupe 5′-phosphorique d’un nucléotide est estérifié avec le 3′-hydroxyle du nucléotide adjacent.

Types

Les deux principaux types d’acides nucléiques sont l’ADN et l’ARN. L’ADN est un acide nucléique double brin contenant l’information génétique d’un être vivant. Il est essentiel pour la croissance, la division et le fonctionnement des cellules d’un organisme. L’ARN est un acide nucléique simple brin, à l’exception de certains ARN viraux et de l’ARNsi qui sont double brin.

	ADN	ARN
Structure	L’ADN est composé de deux brins qui s’enroulent en hélice, formant une structure en échelle. Chaque brin est constitué d’une alternance de phosphate (PO4) et de sucre pentose (2-désoxyribose), et fixée sur le sucre, une base azotée, qui peut être l’adénine, la thymine, la guanine ou la cytosine. Dans l’ADN, l’adénine s’apparie avec la thymine et la guanine avec la cytosine. Tous les ADN ne sont pas à double brin. Par exemple, un groupe de virus a un génome d’ADN simple brin.	L’ARN est constitué d’une longue chaîne linéaire de nucléotides. Chaque unité nucléotidique est composée d’un sucre, d’un groupe phosphate et d’une base azotée. Il diffère de l’ADN en ayant le ribose comme sucre, (désoxyribose dans l’ADN) et les bases sont l’adénine, la guanine, la cytosine et l’uracile. Dans l’ARN, l’adénine se couple avec l’uracile et la guanine avec la cytosine. Les ARN sont monocaténaires à l’exception de certains virus dont le génome est constitué d’ARN double brin.
Localisation	Chez les eucaryotes, la plupart des ADN sont situés dans le nucléole et les chromosomes dans le noyau. Une petite fraction de l’ADN total est présente dans les mitochondries, les chloroplastes et le cytoplasme. Chez les procaryotes et les virus, l’ADN se trouve dans le cytoplasme.	Chez les eucaryotes, l’ARN se trouve dans le noyau et dans le cytoplasme. Chez les procaryotes et les virus, il se trouve dans le cytoplasme.
Fonction	L’ADN est un long polymère de nucléotides permettant de coder la séquence d’acide aminé lors de la synthèse des protéines. L’ADN porte le « plan » génétique puisqu’il contient les instructions ou informations (appelées gènes) nécessaires à la construction des composants cellulaires comme les protéines et les ARN.	Dans certains virus, l’ARN est le matériel génétique. Pour la plupart des organismes, les ARN sont impliqués dans : la synthèse des protéines (ex : ARNm, ARNt, ARNr, etc.), la modification post-transcriptionnelle ou la réplication de l’ADN (ex : snRNA, snoRNA, etc.), et la régulation des gènes (ex : miRNA, siRNA, tasiRNA, etc.).

Réactions biologiques communes

La réplication de l’ADN est un processus par lequel les brins originaux (parents) d’ADN dans la double hélice sont séparés et chacun est copié pour produire un nouveau brin (fille). Ce processus est dit semi-conservateur car un brin de chaque parent est conservé et reste intact après la réplication. Plusieurs enzymes, par exemple les ADN polymérases, sont impliquées dans la réplication de l’ADN. L’un des brins parentaux de la molécule d’ADN est répliqué par appariement de bases de sorte que le nouveau brin synthétisé soit complémentaire du brin original ou parent. C’est-à-dire que la nucléobase purique (c’est-à-dire l’adénine et la guanine) est appariée avec la nucléobase pyrimidique (c’est-à-dire la cytosine et la thymine). En particulier, l’adénine sera appariée avec la thymine tandis que la guanine avec la cytosine. La réplication de l’ADN est nécessaire à la division cellulaire. Dans les premiers stades de la mitose (prophase) et de la méiose (prophase I), l’ADN est répliqué en préparation des derniers stades où la cellule se divise pour donner naissance à deux cellules contenant des copies identiques d’ADN. Après la réplication, les copies de la molécule d’ADN sont vérifiées par des mécanismes de relecture. La réplication de l’ADN peut être réalisée artificiellement par une technique de laboratoire appelée réaction en chaîne par polymérase qui permet d’amplifier le fragment d’ADN cible du génome.

Réactions biologiques courantes

L’ADN porte l’information génétique qui code pour une protéine particulière. Ainsi, lors de la traduction des protéines, le code génétique d’une protéine est d’abord copié dans l’ARN (plus précisément, l’ARNm). Ce processus de création d’une copie de l’ADN en ARNm à l’aide de l’enzyme ARN polymérase est appelé transcription. Bien que l’ARN polymérase traverse le brin matrice de l’ADN de 3′ → 5′, le brin codant (non matrice) est généralement utilisé comme point de référence. Par conséquent, le processus se déroule dans la direction 5′ → 3′, comme dans la réplication de l’ADN. Cependant, contrairement à la réplication de l’ADN, la transcription n’a pas besoin d’une amorce pour démarrer et elle utilise l’appariement des bases pour créer une copie d’ARN contenant de l’uracile au lieu de la thymine.
Chez les procaryotes, la transcription se produit dans le cytoplasme alors que chez les eucaryotes, elle a lieu principalement dans le noyau avant que l’ARNm ne soit transporté dans le cytoplasme pour la traduction ou pour la synthèse des protéines.

Réactions biologiques courantes

La dégradation des acides nucléiques donne des purines, des pyrimidines, de l’acide phosphorique et un pentose, soit du D-ribose ou du D-désoxyribose.

Importance biologique

Les acides nucléiques contiennent l’information génétique cruciale pour toutes les fonctions cellulaires et l’hérédité. Une mutation dans le code génétique pourrait entraîner des troubles et des maladies métaboliques. Beaucoup de ces troubles sont dus à une protéine supposée fonctionnelle qui, apparemment, est insuffisamment produite ou est devenue dysfonctionnelle en raison d’une mutation dans le ou les gènes qui la codent. De nombreux troubles et maladies métaboliques sont héréditaires puisque les gènes sont transmis de génération en génération. D’autre part, les mutations sont également nécessaires, du point de vue de l’évolution. Elles augmentent la variabilité des êtres vivants, ce qui leur permet de mieux s’adapter à un environnement qui évolue de la même façon.

Complémentaire

Terme(s) dérivé(s)

• acide désoxyribonucléique
• acide ribonucléique
• Moins-brin
• Acide nucléique à séquences répétitives
• Hybridation in situ de l’acide nucléique

Lecture complémentaire

. Voir aussi

• biomolécule
• nucléotide
• nucléoside
• nucléobase
• gène
• chromosome
• nucléoprotéine

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