Chaque organisme vivant dans notre monde est différent. Non seulement les gens diffèrent les uns des autres. Les animaux et les plantes de la même espèce ont aussi des différences. La raison en est non seulement les conditions de vie et l'expérience de vie différentes. L'individualité de chaque organisme y est établie à l'aide de matériel génétique.
Questions importantes et intéressantes sur les acides nucléiques
Même avant la naissance, chaque organisme possède son propre ensemble de gènes, qui détermine absolument toutes les caractéristiques structurelles. Ce n'est pas seulement la couleur du pelage ou la forme des feuilles, par exemple. Des caractéristiques plus importantes sont fixées dans les gènes. Après tout, un hamster ne peut pas naître d'un chat et un baobab ne peut pas pousser à partir de graines de blé.
Et les acides nucléiques - les molécules d'ARN et d'ADN - sont responsables de toute cette énorme quantité d'informations. Leur importance est très difficile à surestimer. Après tout, non seulement ils stockent des informations tout au long de la vie, mais ils aident à les réaliser à l'aide de protéines et, en plus, ils les transmettent à la génération suivante. Comment le font-ils, quelle est la complexité de la structure des molécules d'ADN et d'ARN ? En quoi sont-ils similaires et quelles sont leurs différences ? Dans tout cela nouset nous le découvrirons dans les prochains chapitres de l'article.
Nous allons analyser toutes les informations pièce par pièce, en commençant par les bases. Dans un premier temps, nous apprendrons ce que sont les acides nucléiques, comment ils ont été découverts, puis nous parlerons de leur structure et de leurs fonctions. A la fin de l'article, nous attendons un tableau comparatif de l'ARN et de l'ADN, auquel vous pourrez vous référer à tout moment.
Que sont les acides nucléiques
Les acides nucléiques sont des composés organiques à haut poids moléculaire, ce sont des polymères. En 1869, ils ont été décrits pour la première fois par Friedrich Miescher, un biochimiste suisse. Il a isolé une substance, qui comprend du phosphore et de l'azote, à partir de cellules de pus. En supposant qu'il se trouve uniquement dans les noyaux, le scientifique l'a appelé nucléine. Mais ce qui restait après la séparation des protéines s'appelait acide nucléique.
Ses monomères sont des nucléotides. Leur nombre dans une molécule d'acide est individuel pour chaque espèce. Les nucléotides sont des molécules composées de trois parties:
- monosaccharide (pentose), peut être de deux types - ribose et désoxyribose;
- base azotée (une sur quatre);
- résidus d'acide phosphorique.
Ensuite, nous verrons les différences et les similitudes entre l'ADN et l'ARN, le tableau à la toute fin de l'article résumera.
Caractéristiques structurelles: les pentoses
La toute première similitude entre l'ADN et l'ARN est qu'ils contiennent des monosaccharides. Mais pour chaque acide, ils sont différents. Selon le pentose présent dans la molécule, les acides nucléiques sont divisés en ADN et ARN. L'ADN contient du désoxyribose, tandis que l'ARN contientribose. Les deux pentoses n'apparaissent dans les acides que sous la forme β.
Le désoxyribose n'a pas d'oxygène au niveau du deuxième atome de carbone (noté 2'). Les scientifiques suggèrent que son absence:
- raccourcit le lien entre C2 et C3;
- renforce la molécule d'ADN;
- crée les conditions d'un compactage compact de l'ADN dans le noyau.
Comparaison des bâtiments: bases azotées
La caractérisation comparative de l'ADN et de l'ARN n'est pas facile. Mais les différences sont visibles dès le début. Les bases azotées sont les éléments constitutifs les plus importants de nos molécules. Ils portent l'information génétique. Plus précisément, pas les bases elles-mêmes, mais leur ordre dans la chaîne. Ce sont des purines et des pyrimidines.
La composition de l'ADN et de l'ARN diffère déjà au niveau des monomères: dans l'acide désoxyribonucléique, on trouve l'adénine, la guanine, la cytosine et la thymine. Mais l'ARN contient de l'uracile au lieu de la thymine.
Ces cinq bases sont les principales (majeures), elles constituent la plupart des acides nucléiques. Mais à côté d'eux, il y en a d'autres. Cela arrive très rarement, de telles bases sont dites mineures. Les deux se trouvent dans les deux acides - c'est une autre similitude entre l'ADN et l'ARN.
La séquence de ces bases azotées (et, par conséquent, des nucléotides) dans la chaîne d'ADN détermine quelles protéines une cellule donnée peut synthétiser. Les molécules qui seront créées à un moment donné dépendent des besoins de l'organisme.
Aller àniveaux d'organisation des acides nucléiques. Afin que les caractéristiques comparatives de l'ADN et de l'ARN soient aussi complètes et objectives que possible, nous examinerons la structure de chacun. L'ADN en a quatre, et le nombre de niveaux d'organisation dans l'ARN dépend de son type.
Découverte de la structure de l'ADN, principes de structure
Tous les organismes sont divisés en procaryotes et eucaryotes. Cette classification est basée sur la conception du noyau. Les deux ont de l'ADN dans la cellule sous forme de chromosomes. Ce sont des structures particulières dans lesquelles des molécules d'acide désoxyribonucléique sont associées à des protéines. L'ADN a quatre niveaux d'organisation.
La structure primaire est représentée par une chaîne de nucléotides dont la séquence est strictement observée pour chaque organisme individuel et qui sont interconnectés par des liaisons phosphodiester. D'énormes succès dans l'étude de la structure des brins d'ADN ont été obtenus par Chargaff et ses collaborateurs. Ils ont déterminé que les rapports des bases azotées obéissent à certaines lois.
On les appelait les règles Chargaff. La première d'entre elles stipule que la somme des bases puriques doit être égale à la somme des pyrimidines. Cela deviendra clair après s'être familiarisé avec la structure secondaire de l'ADN. La deuxième règle découle de ses caractéristiques: les rapports molaires A/T et G/C sont égaux à un. La même règle est vraie pour le deuxième acide nucléique - c'est une autre similitude entre l'ADN et l'ARN. Seul le second contient de l'uracile au lieu de la thymine partout.
Aussi, de nombreux scientifiques ont commencé à classer l'ADN de différentes espèces selon un plus grand nombre de bases. Si la somme est "A+T"plus que "G + C", un tel ADN est appelé type AT. Si c'est l'inverse, alors nous avons affaire au type d'ADN GC.
Le modèle de structure secondaire a été proposé en 1953 par les scientifiques Watson et Crick, et il est encore généralement accepté aujourd'hui. Le modèle est une double hélice composée de deux chaînes antiparallèles. Les principales caractéristiques de la structure secondaire sont:
- la composition de chaque brin d'ADN est strictement spécifique à l'espèce;
- la liaison entre les chaînes est l'hydrogène, formé selon le principe de complémentarité des bases azotées;
- les chaînes de polynucléotides s'enroulent les unes autour des autres, formant une hélice droite appelée "hélice";
- les résidus d'acide phosphorique sont situés à l'extérieur de l'hélice, les bases azotées sont à l'intérieur.
Plus loin, plus dense, plus dur
La structure tertiaire de l'ADN est une structure superenroulée. Autrement dit, non seulement deux chaînes se tordent dans une molécule, pour une plus grande compacité, l'ADN est enroulé autour de protéines spéciales - les histones. Ils sont divisés en cinq classes en fonction de leur teneur en lysine et en arginine.
Le dernier niveau d'ADN est le chromosome. Pour comprendre à quel point le support d'informations génétiques y est emballé, imaginez ce qui suit: si la tour Eiffel passait par toutes les étapes de compactage, comme l'ADN, elle pourrait être placée dans une boîte d'allumettes.
Les chromosomes sont simples (constitués d'une chromatide) et doubles (constitués de deux chromatides). Ils offrent un stockage sécuriséinformations génétiques, et si nécessaire, ils peuvent se retourner et ouvrir l'accès à la zone souhaitée.
Types d'ARN, caractéristiques structurelles
Outre le fait que tout ARN diffère de l'ADN par sa structure primaire (manque de thymine, présence d'uracile), les niveaux d'organisation suivants diffèrent également:
- L'ARN de transfert (ARNt) est une molécule simple brin. Afin de remplir sa fonction de transport des acides aminés vers le site de synthèse des protéines, il possède une structure secondaire très inhabituelle. C'est ce qu'on appelle "le trèfle". Chacune de ses boucles remplit sa propre fonction, mais les plus importantes sont la tige acceptrice (un acide aminé s'y accroche) et l'anticodon (qui doit correspondre au codon de l'ARN messager). La structure tertiaire des ARNt a été peu étudiée, car il est très difficile d'isoler une telle molécule sans perturber le haut niveau d'organisation. Mais les scientifiques ont des informations. Par exemple, dans la levure, l'ARN de transfert a la forme de la lettre L.
- L'ARN messager (également appelé informationnel) remplit la fonction de transfert d'informations de l'ADN vers le site de synthèse des protéines. Elle raconte quel type de protéine se révélera à la fin, les ribosomes se déplacent le long de celle-ci au cours du processus de synthèse. Sa structure primaire est une molécule simple brin. La structure secondaire est très complexe, nécessaire à la détermination correcte du début de la synthèse protéique. L'ARNm est replié sous la forme d'épingles à cheveux, aux extrémités desquelles se trouvent des sites pour le début et la fin du traitement des protéines.
- L'ARN ribosomique se trouve dans les ribosomes. Ces organites sont constitués de deux sous-particules, dont chacunehéberge son propre ARNr. Cet acide nucléique détermine le placement de toutes les protéines ribosomales et des centres fonctionnels de cet organite. La structure primaire de l'ARNr est représentée par une séquence de nucléotides, comme dans les variétés d'acides précédentes. On sait que la dernière étape du repliement de l'ARNr est l'appariement des sections terminales d'un brin. La formation de tels pétioles apporte une contribution supplémentaire au compactage de l'ensemble de la structure.
Fonctions ADN
L'acide désoxyribonucléique agit comme un référentiel d'informations génétiques. C'est dans la séquence de ses nucléotides que toutes les protéines de notre corps sont « cachées ». Dans l'ADN, ils sont non seulement stockés, mais aussi bien protégés. Et même si une erreur survient lors de la copie, elle sera corrigée. Ainsi, tout le matériel génétique sera préservé et atteindra la progéniture.
Afin de transmettre des informations aux descendants, l'ADN a la capacité de se doubler. Ce processus est appelé réplication. Un tableau comparatif de l'ARN et de l'ADN nous montrera qu'un autre acide nucléique ne peut pas le faire. Mais il a beaucoup d'autres fonctions.
Fonctions ARN
Chaque type d'ARN a sa propre fonction:
- Transport L'acide ribonucléique fournit des acides aminés aux ribosomes, où ils sont transformés en protéines. L'ARNt n'apporte pas seulement des matériaux de construction, il est également impliqué dans la reconnaissance des codons. Et la façon dont la protéine sera correctement construite dépend de son travail.
- Message RNA lit les informations del'ADN et le transporte jusqu'au site de synthèse des protéines. Là, il se fixe au ribosome et dicte l'ordre des acides aminés dans la protéine.
- L'ARN ribosomal assure l'intégrité de la structure de l'organite, régule le travail de tous les centres fonctionnels.
Voici une autre similitude entre l'ADN et l'ARN: ils s'occupent tous les deux de l'information génétique que la cellule transporte.
Comparaison de l'ADN et de l'ARN
Pour organiser toutes les informations ci-dessus, notons-les toutes dans un tableau.
| ADN | ARN | |
| Emplacement de la cage | Noyau, chloroplastes, mitochondries | Noyau, chloroplastes, mitochondries, ribosomes, cytoplasme |
| Monomère | Désoxyribonucléotides | Ribonucléotides |
| Structure | Hélice double brin | Chaîne unique |
| Nucléotides | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Caractéristiques | Stable, capable de réplication | Labile, impossible de doubler |
| Fonctions | Stockage et transmission des informations génétiques | Transfert d'informations héréditaires (ARNm), fonction structurelle (ARNr, ARN mitochondrial), participation à la synthèse des protéines (ARNm, ARNt, ARNr) |
Ainsi, nous avons brièvement parlé des similitudes entre l'ADN et l'ARN. Le tableau sera un assistant indispensable à l'examen ou un simple aide-mémoire.
En plus de ce que nous avons déjà appris plus tôt, plusieurs faits sont apparus dans le tableau. Par exemple, la capacité de l'ADNla duplication est nécessaire pour la division cellulaire afin que les deux cellules reçoivent le matériel génétique correct dans son intégralité. Alors que pour l'ARN, le doublement n'a aucun sens. Si une cellule a besoin d'une autre molécule, elle la synthétise à partir de la matrice d'ADN.
Les caractéristiques de l'ADN et de l'ARN se sont avérées brèves, mais nous avons couvert toutes les caractéristiques de la structure et des fonctions. Le processus de traduction - la synthèse des protéines - est très intéressant. Après en avoir pris connaissance, il devient clair à quel point l'ARN joue un rôle important dans la vie d'une cellule. Et le processus de duplication de l'ADN est très excitant. Qu'est-ce qui vaut la peine de casser la double hélice et de lire chaque nucléotide !
Apprenez quelque chose de nouveau chaque jour. Surtout si cette nouvelle chose se produit dans chaque cellule de votre corps.
