NUCLÉIQUES ACIDES

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Biosynthèse des acides nucléiques

Des enzymes catalysent la polymérisation des nucléotides en acides nucléiques. Les substrats de ces synthèses sont les nucléotides triphosphates, c'est-à-dire des dérivés des nucléotides comprenant trois phosphates successifs. Les deux derniers phosphates sont éliminés au moment de la polymérisation. Les nucléotides triphosphates précurseurs de l'ARN comprennent du ribose, les précurseurs de l'ADN ont du désoxyribose.

Biosynthèse de l'ADN

En 1958 Meselson et Stahl, en utilisant la centrifugation en gradient de chlorure de césium et en marquant les ADN en voie de biosynthèse par un isotope lourd, 15N, montrent que la synthèse de l'ADN ou réplication est un processus semi-conservatif. Avant la division de la cellule, les deux chaînes de l'ADN se séparent et chacune sert de matrice pour la synthèse de la chaîne complémentaire, si bien que l'on aboutit à la synthèse de deux molécules identiques d'ADN, chacune de ces molécules comprenant une des chaînes initiales. Ainsi s'explique la nécessité de cette structure en double chaîne de l'ADN et le fait que des cellules provenant de la division d'une même cellule ont des ADN identiques et identiques à celui de la cellule mère. La polymérisation des nucléotides est catalysée par une enzyme, l'ADN-polymérase, étudiée par A. Kornberg. Le premier temps de la réplication est catalysé par une enzyme de déroulement qui sépare les deux chaînes. Cependant l'ADN-polymérase ne fonctionne que dans une direction, de 5′ vers 3′, et nous avons vu que les deux chaînes étaient antiparallèles, donc la synthèse se fait dans des directions opposées. En fait la synthèse se fait par petits fragments d'ADN, (fig. 14) appelés fragments d'Okazaki, qui sont synthétisés de 5′ vers 3′. On a récemment montré qu'avant la synthèse de ces fragments, il se synthétise des petits fragments d'ARN qui serviront de point de départ pour la synthèse des fragments d'Okazaki. Dès que la synthèse de ces fragments s'achève, les fragments d'ARN sont détruits pour être remplacés par de l'ADN. Les fragments deviennent contigus, si bien qu'ils peuvent être joints grâce à un ADN-ligase qui assure la continuité de l'ADN.

Réplication de l'ADN

Vidéo : Réplication de l'ADN

Pour pouvoir se diviser, une cellule doit d'abord dupliquer son matériel génétique, l'ADN pendant la phase S du cycle cellulaire, qui dure de quelques minutes chez les cellules de l'embryon à quelques heures chez l'adulte.En 1953, James D. Watson et Francis Crick découvrent la structure en... 

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Biosynthèse de l'ADN

Dessin : Biosynthèse de l'ADN

Biosynthèse de l'ADN. Après séparation des deux chaînes grâce à des protéines de déroulement, on observe : la synthèse de nombreux petits fragments d'ARN par complémentarité avec l'ADN (a) ; la formation, sur ces amorces, des fragments d'ADN d'Okazaki (b) ; la destruction des ARN et... 

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La biosynthèse de l'ADNn'est pas limitée à l'entretien du cycle cellulaire tel que le décrit l'article noyau cellulaire. L'ADN peut subir des lésions, en particulier sous l'effet des radiations ultraviolettes, et des erreurs peuvent se produire au cours de sa synthèse. Il existe dans les cellules humaines un système de réparation dit SRM (système de réparation des mésappariements) qui sera étudié plus loin (cf. chap. 9, Lésions et réparations de l'ADN). Dans un premier temps la partie de la chaîne d'ADN anormale est excisée. Dans un second temps elle est remplacée par un fragment d'ADN normal. Ce système de réparation est déficient dans certaines maladies héréditaires. Ces malades sont très sensibles aux brûlures solaires et ils sont très fréquemment sujets à des cancers de la peau.

Une seconde modalité de la réparation d'abord découverte chez les bactéries (Mirosláv Radman) est nommé système SOS parce qu'il est utilisé comme producteur de diversité génétique lorsque les conditions de vie sont défavorables pour ces micro-organismes. En réparant « à peu près » l'ADN, il génère des mutations qui peuvent permettre une réadaptation aux conditions ambiantes.

Biosynthèse des ARN

La synthèse de l'ARN, ou transcription, se fait au contact de l'ADN par formation de la chaîne complémentaire d'une des deux chaînes de l'ADN. La réaction peut être réalisée in vitro en mettant dans le milieu l'enzyme appelée ARN-polymérase, les quatre nucléosides triphosphates et un peu d'ADN dont une chaîne sera copiée sous forme d'ARN. In vivo, la synthèse d'ARN est précédée du déroulement d'une petite région de l'ADN qui permet de séparer sur au moins la longueur du gène les deux chaînes de l'ADN. Un problème essentiel est le mécanisme qui permet la transcription du gène entier et non pas la copie d'une région quelconque de l'ADN ne correspondant pas à un gène entier. Chez les bactéries, on a montré qu'il existait dans l'ARN-polymérase une sous-unité, appelée σ, qui permet à l'enzyme de reconnaître une région appelée promoteur, adjacente au gène. Chez les animaux, le mécanisme de reconnaissance par l'enzyme de la partie de l'ADN correspondant au début du gène est moins bien connu. Il est clair que les boîtes TATA et CAT jouent un r [...]

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Molécules constitutives des nucléotides

Molécules constitutives des nucléotides
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Nucléosides et nucléotides dérivés de l'adénine

Nucléosides et nucléotides dérivés de l'adénine
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Polynucléotide

Polynucléotide
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ARN de transfert : structure en feuille de trèfle

ARN de transfert : structure en feuille de trèfle
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Écrit par :

  • : docteur en médecine, docteur ès sciences, professeur de biochimie à la faculté de médecine de Cochin-Port-Royal
  • : directeur de recherche de classe exceptionnelle au C.N.R.S., unité 1292 (génotoxicologie et réparation de l'ADN)
  • : ingénieur-docteur, docteur ès sciences, professeur au Conservatoire national des arts et métiers, ingénieur E.S.C.I.L.
  • : directeur de recherche au C.N.R.S., directeur de l'Institut de recherche sur le cancer, agrégé de l'Université

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Autres références

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Biochimiste américain d'origine canadienne né à Montréal. Après des études de physique au Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) à Cambridge, et une année à l'université Columbia à New York, Sydney Altman effectue, à l'université de Boulder (Colorado) des recherches sur le mécanisme de la mutagenèse induite par l'acridine et ses dérivés, thème qui va constituer le sujet de sa thèse de doct […] Lire la suite

ANTIGÈNES

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Biologiste anglais né en 1922 à Oxford, ville où il obtint en 1952 son doctorat en médecine. Il étudia pendant plusieurs années en Australie la multiplication du virus de l'influenza et du virus de la vaccine. En 1957, Cairns a l'occasion de travailler quelque temps au Caltech (California Institute of Technology), aux États-Unis, dans un univers qu'il qualifiera lui-même d'extraordinaire ; en effe […] Lire la suite

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On a coutume de remarquer l'extraordinaire variété du vivant, et d'oublier ce qui est commun à tout ce qui vit. D'abord, l'atome de vie, la cellule. Ensuite, un mécanisme incroyablement simple de transmission de l'hérédité, la réplication, qui passe par la reproduction à l'identique d'une molécule, l'ADN – à un inévitable taux d'erreur près, dû à la nature physique des objets en cause. L'ADN (po […] Lire la suite

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Pour citer l’article

Jacques KRUH, Ethel MOUSTACCHI, Michel PRIVAT DE GARILHE, Alain SARASIN, « NUCLÉIQUES ACIDES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 18 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/acides-nucleiques/