Acides nucléiques
Comme beaucoup de molécules biologiques les acides nucléiques sont des polymères, de longues molécules formées d’unités répétitives. Avec les acides nucléiques, l’unité répétitive est le nucléotide. Un nucléotide est constitué d’un sucre à cinq carbones, d’une base azotée et d’un groupe phosphate. Les deux types primaires d’acides nucléiques, l’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’acide ribonucléique (ARN), possèdent des sucres légèrement différents dans leurs nucléotides respectifs et un ensemble différent de quatre bases qui peuvent être contenues par leurs nucléotides.
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| ADN. Nucléotide | |
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| Nucléotide d’ARN | Structure d’une section de molécule d’ARN. |
Notez la présence d’un groupe hydroxyle sur le carbone 2′ du moety de sucre.
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| Adénine -. ADN et ARN |
Guanine – ADN et ARN |
Thymine –
ADN et ARN |
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| Cytosine – ADN et ARN |
Uracil – ARN seulement |
De grande importance pour l’électrophorèse est l’ionisation des groupes phosphates, donnant aux acides nucléiques une grande charge négative nette. Comme chaque nucléotide est ionisé, le rapport charge/masse de deux molécules d’acide nucléique différentes sera très proche.
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| Les groupes phosphates de chaque nucléotide portent une charge formelle négative. Comme chaque nucléotide porte la même charge, le rapport charge/masse des différentes molécules d’acide nucléique est presque identique. La force électrique fait migrer les molécules d’acide nucléique chargées négativement vers le pôle positif. | |
L’ADN et l’ARN contiennent chacun quatre nucléotides possibles correspondant à l’ensemble des quatre bases possibles (adénine, guanine, thymine et cytosine pour l’ADN ; adénine, guanine, uracile et cytosine pour l’ARN). Chaque base présente une affinité particulière pour l’une des trois autres bases, en fonction des symétries de liaison hydrogène. La base azotée adénine « s’apparie » avec la thymine (ou l’uracile dans l’ARN). La guanine s’apparie avec la cytosine. En raison de l’appariement des bases, l’ADN ou l’ARN peut exister sous forme de variantes à simple ou double brin. La forme double brin consiste en deux brins complémentaires joints par appariement de bases.
L’appariement de bases de deux brins complémentaires permet aux molécules d’acide nucléique de prendre une forme double brin.
L’appariement de bases peut également se produire dans l’ADN ou l’ARN simple brin. Une section contenant une séquence de nucléotides fera souvent une boucle et un appariement de base avec une section complémentaire sur la même chaîne. Cela affectera la structure tridimensionnelle de la molécule, avec des implications pour les séparations électrophorétiques. En général, les longs brins d’ADN ou d’ARN se trouvent dans une conformation appariée en bases, soit en double brin, soit en simple brin avec appariement interne. Les acides nucléiques non appariés, ou « dénaturés », ne se trouvent en solution que dans des conditions particulières qui déstabilisent les paires de bases.
L’appariement de bases ne se limite pas aux variantes double brin, mais peut également se produire au sein d’une même molécule. Les conformations qui en résultent peuvent conduire à des résultats d’électrophorèse difficiles à interpréter.
L’électrophorèse d’ADN ou d’ARN double brin est appelée électrophorèse sur gel natif. L’électrophorèse de l’ADN ou de l’ARN simple brin se produit dans des conditions dénaturantes. Le formamide et l’urée sont les deux agents les plus courants qui réalisent une dénaturation chimique. Ces substances agissent pour rompre la liaison hydrogène entre les bases azotées, supprimant ainsi les effets de l’appariement des bases. Habituellement, une combinaison de formamide, d’urée et de chaleur est utilisée au cours du processus d’électrophorèse dénaturante, de la préparation de l’échantillon à l’exécution du gel. Les conditions de dénaturation ont pour but de garantir la présence de molécules à brin unique et d’empêcher les changements de conformation dus à l’appariement de bases entre différentes sections de la même molécule d’ADN ou d’ARN. Les conditions d’électrophorèse dénaturantes permettent une relation cohérente entre la taille moléculaire et la mobilité à travers le gel.
Le formamide et l’urée accomplissent la dénaturation de l’ADN ou de l’ARN en formant de nouvelles liaisons hydrogène avec les bases des molécules d’acide nucléique,perturbant les liaisons hydrogène qui conduisent à l’appariement des bases.
SUJET ACTUEL : Macromolécules biologiques – Acides nucléiques