Comparez les sucres phosphates et les bases d'ADN et d'ARN

L'ADN et l'ARN sont des acides nucléiques, qui sont essentiellement constitués d'une base azotée contenant des sucres pentoses liés par des groupes phosphate. Les éléments constitutifs des acides nucléiques sont appelés nucléotides. Les acides nucléiques servent de matériel génétique à la cellule en stockant les informations nécessaires au développement, au fonctionnement et à la reproduction des organismes. La plupart des organismes utilisent l'ADN comme matériel génétique, tandis que peu d'entre eux, comme les rétrovirus, utilisent l'ARN comme matériel génétique. L'ADN est stable par rapport à l'ARN en raison des différences entre les sucres de phosphate et les bases partagées par chacun d'eux. Un, deux ou trois groupes phosphate peuvent être liés au sucre pentose, produisant respectivement les mono-, di- et triphosphates. Le sucre pentose utilisé par l'ADN est le désoxyribose et le sucre pentose utilisé par l'ARN est le ribose. Les bases azotées présentes dans l'ADN sont l'adénine, la guanine, la cytosine et la thymine. Dans l'ARN, la thymine est remplacée par l'uracile.

Cet article se penche sur,

1. Que sont les phosphates
2. Que sont les sucres
3. Quelles sont les bases
4. Comparaison des sucres phosphatés et des bases d'ADN et d'ARN
      - Similitudes
      -Différences

Que sont les phosphates

L'ADN et l'ARN sont constitués d'unités répétitives de nucléotides; désoxyribonucléotides et ribonucléotides, respectivement. Le nucléotide est constitué d'un sucre pentose, qui est lié à une base azotée et à un, deux ou trois groupes phosphate. Les nucléotides d'ADN et d'ARN peuvent se lier à un, deux ou trois groupes phosphate sur leur carbone 5 'du sucre pentose. Les nucléosides liés aux phosphates sont appelés mono-, di- et triphosphates, respectivement. Les réactions de phosphorylation sont catalysées par une classe d’enzymes appelée ATP: D-ribose 5-phosphotransférase. Les désoxyribonucléosides sont phosphorylés par l'enzyme appelée désoxyribokinase et les nucléosides d'ARN sont phosphorylés par l'enzyme appelée ribokinase. La formation de liaisons phosphodiester lors de la production du squelette sucre-phosphate est stimulée par la coupure des liaisons phosphate à haute énergie dans les nucléotides triphosphatés. La formation de chaque nucléotide, nucléoside monophosphate, nucléoisde diphosphate et nucléoside triphosphate est montrée dans Figure 1.

Figure 1: Trois types de nucléotides

Que sont les sucres

L'ADN et l'ARN contiennent tous les deux des sucres pentoses. Les désoxyribonucléotides contiennent du désoxyribose et les ribonucléotides contiennent du ribose en tant que sucres pentoses. Le ribose est un monosaccharide pentose contenant un cycle à cinq chaînons dans sa structure. Il contient un groupe fonctionnel aldéhyde sous forme de chaîne ouverte. Par conséquent, le ribose s'appelle aldopentose. Le ribose contient deux énantiomères: le D-ribose et le L-ribose. La conformation naturelle est le D-ribose, où le L-ribose ne se trouve pas dans la nature. Le D-ribose est un épimère de D-arabinose, qui diffère par la stéréochimie au niveau du carbone 2 '. Ce groupe hydroxyle en 2 'est important dans l'épissage de l'ARN.

Le sucre pentose présent dans l'ADN est le désoxyribose. Le désoxyribose est une forme modifiée du sucre, le ribose. Il est formé à partir de ribose 5-phosphate par l'action de l'enzyme ribonucléotide réductase. Un atome d'oxygène est perdu lors de la formation de désoxyribose à partir du deuxième atome de carbone du cycle ribose. Par conséquent, le désoxyribose est plus précisément appelé 2-désoxyriose. Le 2-désoxyribose contient deux énantiomères: le D-2-désoxyribose et le L-2-désoxyribose. Seul le D-2-désoxyribose est impliqué dans la formation du squelette de l'ADN. En raison de l'absence de groupe hydroxyle 2 'dans les désoxyriboses, l'ADN est capable de se replier dans sa structure à double hélice, augmentant ainsi la flexibilité mécanique de la molécule. L'ADN peut être étroitement enroulé afin de se loger également dans un petit noyau. La différence entre le ribose et le désoxyribose réside dans le groupe hydroxyle en 2 'présent dans le ribose. Le désoxyribose, par rapport au ribose, est montré dans Figure 2.

Figure 2: désoxyribose

Quelles sont les bases

L'ADN et l'ARN sont liés à une base azotée sur le carbone 1 'du sucre pentose, en remplacement du groupe hydroxyle du désoxyribose. Il existe cinq types de bases azotées dans l’ADN et l’ARN. Ce sont l'adénine (A), la guanine (G), la cytosine (C), la thymine (T) et l'uracile (U). L'adénine et la guanine sont des purines qui se trouvent dans un cycle pyrimidine à deux cycles structurés fusionné avec un cycle imidazole. La cytosine, la thymine et l'uracile sont des pyrimidines, qui contiennent un cycle unique à six chaînons pyrimidine. L'ADN contient de l'adénine, de la guanine, de la cytosine et de la thymine dans ses nucléotides. L'ARN contient de l'uracile au lieu de la thymine. L'adénine forme deux liaisons hydrogène avec la thymine et la guanine forme trois liaisons hydrogène avec la cytosine. L’appariement de bases complémentaires dans l’ADN s’appelle Modèle d'appariement de bases d'ADN Watson-Crick. Il rassemble deux brins d'ADN complémentaires, formant des liaisons hydrogène. Par conséquent, la structure finale de l'ADN est double brin et antiparallèle. Dans l'ARN, l'uracile forme deux liaisons hydrogène avec l'adénine, en remplacement de la thymine. L’appariement de bases complémentaires de l’ARN dans la même molécule forme des structures d’ARN double brin appelées boucles en épingle à cheveux. L’ADN double brin est montré dans figure 3.

Figure 3: ADN

La différence entre la thymine et l'uracile réside dans le groupe méthyle présent dans l'atome de carbone en 5 'de la thymine. Uracil est capable d’apparier des bases avec d’autres bases. De plus, l’adénine et la désamination de la cytosine peuvent produire de l’uracile. Par conséquent, l'ARN est moins stable que l'ADN en raison de la présence d'uracile au lieu de thymine. Uracile et thymine sont présentés dans figure 4.

Figure 4: Uracile et thymine

Comparaison des sucres phosphates et des bases d'ADN et d'ARN

Similitudes entre les phosphates, les sucres et les bases d'ADN et d'ARN

Les phosphates

• L’ADN et l’ARN contiennent un, deux ou trois groupes phosphate, liés au carbone en 5 'du sucre pentose..

Sucre pentose

• L’ADN et l’ARN contiennent tous deux un monosaccharide pentose dans leurs nucléotides, lequel est lié à une base azotée et à un, deux ou trois groupes phosphate..

Bases azotées

• L’ADN et l’ARN partagent trois types de bases azotées: l’adénine, la guanine et la cytosine..

Différences entre les sucres phosphatés et les bases d'ADN et d'ARN

Pentose Sugar

ADN: Le sucre pentose présent dans l'ADN est le désoxyribose.

ARN: Le sucre pentose présent dans l'ARN est le ribose.

Conformation du sucre

ADN: Le D-2-désoxyribose se trouve dans le squelette sucre-phosphate de l'ADN.

ARN: D-ribose se trouve dans le squelette sucre-phosphate de l'ARN.

Importance du sucre pentose dans l'ADN / ARN

ADN: Le 2-désoxyribose permet la formation de double hélice d'ADN.

ARN: Le ribose ne permet pas la formation d'une double hélice d'ARN en raison de la présence d'un groupe hydroxyle en 2 '.

Thymine / Uracile

ADN: La thymine se trouve dans l'ADN.

ARN: Uracil est trouvé dans l'ARN.

Signification de thymine / uracile

ADN: L'ADN est plus stable que l'ARN en raison de la présence de thymine.

ARN: L'ARN est moins stable en raison de la présence d'uracile au lieu de thymine.

Phosphorylation

ADN: Les désoxyribonucléosides sont phosphorylés par des désoxyribokinases.

ARN: Les ribonucléosides sont phosphorylés par les ribokinases.

La phosphorylation produit

ADN: La phosphorylation de désoxyribonucléosides produit des désoxyribonucléotides.

ARN: La phosphorylation de ribonucléosides produit des ribonucléotides.

Conclusion

L'ADN et l'ARN consistent tous deux en un sucre pentose, qui est lié à une base azotée sur le carbone en 1 'et à un ou plusieurs groupes phosphates au carbone en 5'. Le squelette sucre-phosphate des deux types d'acides nucléiques est formé par la polymérisation de nucléotides via des groupes phosphate. Le sucre pentose présent dans le squelette sucre-phosphate de l'ADN est le D-2-désoxyribose. Le D-ribose se trouve dans l'ARN. Les bases azotées présentes dans l'ADN sont l'adénine, la guanine, la cytosine et la thymine. Dans l'ARN, on trouve l'uracile qui remplace la thymine. On trouve un, deux ou trois groupes phosphate attachés au sucre pentose. Lorsqu'un groupe phosphate est attaché au nucléoside, il est appelé nucléotide monophosphate. Lorsque deux groupes phosphate sont attachés au nucléoside, on parle de nucléotide diphosphate. Lorsque trois groupes phosphate sont attachés au nucléoside, on parle de nucléotide triphosphate.

Référence:
1. «Notes de classe». L'essentiel: ADN, ARN, protéines. N.p., n.d. Web. 28 avril 2017.
2. «Structure des acides nucléiques». SparkNotes. SparkNotes, n.d. Web. 28 avril 2017.
3. Pourquoi le thymine au lieu de l'uracile? Earthling Nature. N.p., 17 juin 2016. Web. 28 avril 2017.

Courtoisie d'image:
1. ”Nucleotides 1" de Boris (PNG), SVG de Sjef - fr: Image: Nucleotides.png (Domaine Public) via Commons Wikimedia
2. "DeoxyriboseLabeled" par Adenosine (utilisateur de Wikipédia en anglais) - Wikipédia en anglais (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. «Nucléotides d’ADN» Par OpenStax College - Anatomy & Physiology, Site Web Connexions. 19 juin 2013 (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
4. “Pyrimidines2" de Mtov - Travail personnel (domaine public) via Commons Wikimedia