Acide désoxyribonucléique (ADN) et acide ribonucléique (ARN) sont les deux acides nucléiques présents dans la nature. Les acides nucléiques représentent à leur tour l'une des quatre « molécules de la vie », ou biomolécules. Les autres sont protéines, les glucides et lipides. Les acides nucléiques sont les seules biomolécules qui ne peuvent pas être métabolisées pour générer l'adénosine triphosphate (ATP, la "monnaie énergétique" des cellules).
L'ADN et l'ARN portent tous deux des informations chimiques sous la forme d'un code génétique presque identique et logiquement simple. L'ADN est le auteur du message et les moyens par lesquels il est transmis aux générations suivantes de cellules et d'organismes entiers. L'ARN est le convoyeur du message du donneur d'instructions aux ouvriers de la chaîne de montage.
Alors que l'ADN est directement responsable de ARN messager (ARNm) synthèse dans le processus appelé transcription, l'ADN repose également sur l'ARN pour fonctionner correctement afin de transmettre ses instructions aux ribosomes dans les cellules. On peut donc dire que les acides nucléiques ADN et ARN ont développé une interdépendance avec chacun également vital pour la mission de la vie.
Acides nucléiques: aperçu
Acides nucléiques sont de longs polymères constitués d'éléments individuels appelés nucléotides. Chaque nucléotide se compose de trois éléments individuels: un à trois groupes phosphates, une sucre ribose et l'un des quatre possibles bases azotées.
Chez les procaryotes, qui n'ont pas de noyau cellulaire, l'ADN et l'ARN se trouvent libres dans le cytoplasme. Chez les eucaryotes, qui ont un noyau cellulaire et possèdent également un certain nombre de organites, l'ADN se trouve principalement dans le noyau. Mais, il peut également être trouvé dans les mitochondries et, chez les plantes, à l'intérieur des chloroplastes.
L'ARN eucaryote, quant à lui, se trouve dans le noyau et dans le cytoplasme.
Que sont les nucléotides ?
UNE nucléotide est l'unité monomère d'un acide nucléique, en plus d'avoir d'autres fonctions cellulaires. Un nucléotide est constitué d'un sucre à cinq carbones (pentose) dans un format d'anneau intérieur à cinq atomes, un à trois groupes phosphates et un Base azotée.
Dans l'ADN, il existe quatre bases possibles: l'adénine (A) et la guanine (G), qui sont des purines, et la cytosine (C) et la thymine (T), qui sont des pyrimidines. L'ARN contient également A, G et C, mais se substitue uracile (U) pour thymine.
Dans les acides nucléiques, les nucléotides ont tous un groupe phosphate attaché, qui est partagé avec le nucléotide suivant dans la chaîne d'acide nucléique. Les nucléotides libres, cependant, peuvent en avoir plus.
Célèbre, l'adénosine diphosphate (ADP) et l'adénosine triphosphate (ATP) participent à d'innombrables réactions métaboliques dans votre propre corps chaque seconde.
La structure de l'ADN vs. ARN
Comme indiqué, alors que l'ADN et l'ARN contiennent chacun deux bases azotées puriques et deux bases azotées pyrimidiques, et contiennent les mêmes bases puriques (A et G) et l'une des mêmes bases pyrimidiques (C), ils diffèrent en ce que l'ADN a T comme deuxième base pyrimidique tandis que l'ARN a U chaque endroit où T apparaîtrait dans l'ADN.
Les purines sont plus grosses que les pyrimidines car elles contiennent deux joint des anneaux contenant de l'azote à la une en pyrimidines. Cela a des implications pour la forme physique sous laquelle l'ADN existe dans la nature: c'est double brin, et, en particulier, est un double hélice. Les brins sont reliés par les bases pyrimidine et purine sur les nucléotides adjacents; si deux purines ou deux pyrimidines étaient jointes, l'espacement serait respectivement trop grand ou deux petits.
L'ARN, quant à lui, est simple brin.
Le sucre ribose dans l'ADN est désoxyribose alors que dans l'ARN est ribose. Le désoxyribose est identique au ribose sauf que le groupe hydroxyle (-OH) en position 2 carbones a été remplacé par un atome d'hydrogène.
Liaison des paires de bases dans les acides nucléiques
Comme indiqué, dans les acides nucléiques, les bases puriques doivent se lier aux bases pyrimidiques pour former une molécule stable à double brin (et finalement à double hélice). Mais c'est en fait plus précis que cela. La purine A se lie à et uniquement à la pyrimidine T (ou U), et la purine G se lie à et uniquement à la pyrimidine C.
Cela signifie que lorsque vous connaissez la séquence de bases d'un brin d'ADN, vous pouvez déterminer la séquence de bases exacte de son volet complémentaire (partenaire). Considérez les brins complémentaires comme des inverses, ou des négatifs photographiques, les uns des autres.
Par exemple, si vous avez un brin d'ADN avec la séquence de bases ATTGCCATATG, vous pouvez en déduire que le brin d'ADN complémentaire correspondant doit avoir la séquence de bases TACGGTATAC.
Les brins d'ARN sont un seul brin, mais ils se présentent sous diverses formes contrairement à l'ADN. En plus de ARNm, les deux autres principaux types d'ARN sont l'ARN ribosomique (ARNr) et l'ARN de transfert (ARNt).
Le rôle de l'ADN vs. L'ARN dans la synthèse des protéines
L'ADN et l'ARN contiennent tous deux information génétique. En fait, l'ARNm contient les mêmes informations que l'ADN à partir duquel il a été fabriqué lors de la transcription, mais sous une forme chimique différente.
Lorsque l'ADN est utilisé comme matrice pour fabriquer de l'ARNm pendant la transcription dans le noyau d'un cellule eukaryotique, il synthétise un brin qui est l'analogue d'ARN du brin d'ADN complémentaire. En d'autres termes, il contient du ribose plutôt que du désoxyribose, et là où T serait présent dans l'ADN, U est présent à la place.
Durant transcription, un produit de longueur relativement limitée est créé. Ce brin d'ARNm contient généralement les informations génétiques d'un seul produit protéique unique.
Chaque bande de trois bases consécutives dans l'ARNm peut varier de 64 manières différentes, le résultat de quatre bases différentes à chaque point élevé à la troisième puissance pour tenir compte des trois points. Il se trouve que chacun des 20 acides aminés à partir desquels les cellules construisent des protéines est codé par une telle triade de bases d'ARNm, appelée un codon triplet.
Traduction au Ribosome
Une fois l'ARNm synthétisé par l'ADN au cours de la transcription, la nouvelle molécule se déplace du noyau vers le cytoplasme, traversant la membrane nucléaire à travers un pore nucléaire. Il s'associe alors à un ribosome, qui vient de se réunir à partir de ses deux sous-unités, une grande et une petite.
Les ribosomes sont les sites de Traduction, ou l'utilisation des informations contenues dans l'ARNm pour fabriquer la protéine correspondante.
Pendant la traduction, lorsque le brin d'ARNm « s'arrime » au ribosome, l'acide aminé correspondant aux trois bases nucléotidiques exposées – c'est-à-dire le codon triplet – est transporté dans la région par l'ARNt. Un sous-type d'ARNt existe pour chacun des 20 acides aminés, ce qui rend ce processus de navette plus ordonné.
Une fois que l'acide aminé droit est attaché au ribosome, il est rapidement déplacé vers un site ribosomique voisin, où le polypeptide, ou la chaîne croissante d'acides aminés précédant l'arrivée de chaque nouvel ajout, est en train d'être complétée.
Les ribosomes eux-mêmes sont constitués d'un mélange à peu près égal de protéines et d'ARNr. Les deux sous-unités existent en tant qu'entités distinctes, sauf lorsqu'elles synthétisent activement des protéines.
Autres différences entre l'ADN et l'ARN
Les molécules d'ADN sont considérablement plus longues que les molécules d'ARN; En réalité, une seule molécule d'ADN constitue le matériel génétique d'un chromosome entier, représentant des milliers de gènes. De plus, le fait qu'ils soient séparés en chromosomes témoigne de leur masse comparative.
Bien que l'ARN ait un profil plus modeste, il est en fait la plus diversifiée des deux molécules d'un point de vue fonctionnel. En plus de se présenter sous forme d'ARNt, d'ARNm et d'ARNr, l'ARN peut également agir comme catalyseur (amplificateur de réactions) dans certaines situations, comme lors de la traduction de protéines.