L'acide désoxyribonucléique, plus communément appelé ADN, est le principal matériel génétique de presque toute la vie. Certains virus utilisent de l'acide ribonucléique (ARN) au lieu de l'ADN, mais toute la vie cellulaire utilise l'ADN.
L'ADN lui-même est une macromolécule composée de deux brins complémentaires qui sont chacun constitués de sous-unités individuelles appelées nucléotides. Ce sont ces liaisons qui se forment entre la séquence de bases complémentaires des bases azotées qui maintiennent ensemble les deux brins d'ADN pour former la structure en double hélice qui rend l'ADN célèbre.
Structure et composants de l'ADN
Comme indiqué précédemment, l'ADN est une macromolécule composée de sous-unités individuelles appelées nucléotides. Chaque nucléotide a trois parties :
- Un sucre désoxyribose.
- Un groupe phosphate.
- Une base azotée.
Les nucléotides d'ADN peuvent contenir l'une des quatre bases azotées. Ces bases sont l'adénine (A), la thymine (T), la guanine (G) et la cytosine (C).
Ces nucléotides se rassemblent pour former de longues chaînes appelées brins d'ADN. Deux
Les deux brins sont maintenus ensemble par des liaisons hydrogène qui se forment entre les bases azotées. L'adénine (A) forme des liaisons avec la thymine (T) tandis que la cytosine (C) forme des liaisons avec la guanine (G); A ne s'apparie qu'avec T, et C ne s'apparie qu'avec G.
Définition complémentaire (biologie)
En biologie, notamment en termes de génétique et d'ADN, complémentaire signifie que le brin polynucléotidique apparié avec le second brin polynucléotidique a une séquence de bases azotées qui est le complément inverse, ou la paire, de l'autre brin.
Ainsi, par exemple, le complément de la guanine est la cytosine car c'est la base qui s'apparierait à la guanine; le complément de la cytosine est la guanine. On dirait aussi que le complément de l'adénine est la thymine, et vice versa.
Cela est vrai sur tout le brin d'ADN, c'est pourquoi les deux brins d'ADN sont appelés brins complémentaires. Chaque base d'un seul brin d'ADN verra son complément apparié avec celui de l'autre brin.
Règle d'appariement de base complémentaire de Chargaff
La règle de Chargaff stipule que A ne se lie qu'à T et C ne se lie qu'à G dans un brin d'ADN. Ceci est nommé d'après le scientifique Erwin Chargaff, qui a découvert que dans toute molécule d'ADN, le pourcentage de la guanine est toujours approximativement égale au pourcentage de cytosine avec le même vrai pour l'adénine et thymine.
De là, il a déduit que C se lie avec G et A se lie avec T.
Pourquoi l'appariement de base complémentaire fonctionne
Pourquoi A ne se lie-t-il qu'à T et C qu'à G? Pourquoi A et T sont-ils complémentaires l'un de l'autre et non A et C ou A et G? La réponse tient à la structure des bases azotées et aux liaisons hydrogène qui se forment entre elles.
L'adénine et la guanine sont appelées purines tandis que la thymine et la guanine sont appelées pyrimidines. Tout cela signifie que les structures de l'adénine et de la guanine sont composées d'un cycle à 6 atomes et d'un cycle à 5 atomes qui partagent deux atomes, tandis que la cytosine et la thymine sont composées d'un cycle à 6 atomes uniquement. Avec l'ADN, une purine ne peut se lier qu'à une pyrimidine; vous ne pouvez pas avoir deux purines et deux pyrimidines ensemble.
En effet, deux purines se liant ensemble prendraient trop d'espace entre les deux brins d'ADN, ce qui affecterait la structure et ne permettrait pas aux brins d'être correctement maintenus ensemble. Il en va de même pour deux pyrimidines, sauf qu'elles prendraient trop peu de place.
Par cette logique, A pourrait alors se lier avec C, n'est-ce pas? Et bien non. L'autre facteur qui fait fonctionner les paires A-T et C-G est liaison hydrogène entre les bases. Ce sont ces liaisons qui maintiennent les deux brins d'ADN ensemble et stabilisent la molécule.
Des liaisons hydrogène ne peuvent se former qu'entre l'adénine et la thymine. Ils ne se forment également qu'entre la cytosine et la guanine. Ce sont ces liaisons qui permettent aux compléments A-T et C-G de se former et, ainsi, à l'ADN d'avoir deux brins liés complémentaires.
Application de règles d'appariement de base complémentaires
Sachant comment les brins d'ADN s'apparient avec ces règles d'appariement des bases, vous pouvez en déduire plusieurs choses.
Disons que vous avez une séquence d'ADN d'un gène spécifique sur un brin d'ADN. Vous pouvez ensuite utiliser des règles d'appariement de bases complémentaires pour déterminer l'autre brin d'ADN qui constitue la molécule d'ADN. Par exemple, disons que vous avez la séquence suivante :
AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA
Vous savez que A et T sont complémentaires l'un de l'autre et que C et G sont complémentaires l'un de l'autre. Cela signifie que le brin d'ADN qui s'apparie avec celui ci-dessus est :
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT