L'acide désoxyribonucléique (ADN) est ce qui code pour tous cellulaire l'information génétique sur Terre. Toute la vie cellulaire, de la plus petite bactérie à la plus grande baleine de l'océan, utilise l'ADN comme matériel génétique.
Noter: Certains virus utilisent l'ADN comme matériel génétique. Cependant, certains virus utilisent l'ARN à la place.
L'ADN est un type de acide nucléique composé de plusieurs sous-unités appelées nucléotides. Chaque nucléotide a trois parties: un sucre ribose à 5 carbones, un groupe phosphate et une base azotée. Deux brins complémentaires de l'ADN se réunissent grâce à une liaison hydrogène entre les bases azotées qui permet à l'ADN de créer une forme en forme d'échelle qui se tord dans la célèbre double hélice.
C'est la liaison entre les bases azotées qui permet à cette structure de se former. Dans l'ADN, il existe quatre options de bases azotées: l'adénine (A), la thymine (T), la cytosine (C) et la guanine (G). Chaque base ne peut se lier qu'entre elles, A avec T et C avec G. C'est ce qu'on appelle le
règle d'appariement des bases complémentaires ou alors La règle de Chargaff.Les quatre bases azotées
Dans l'ADN nucléotide sous-unités, il existe quatre bases azotées :
- Adénine (A)
- Thym (T)
- Cytosine (C)
- Guanine (G)
Chacune de ces bases peut être divisée en deux catégories: bases puriques et bases pyrimidiques.
L'adénine et la guanine sont des exemples de bases puriques. Cela signifie que leur structure est un cycle à six atomes contenant de l'azote relié à un cycle à cinq atomes contenant de l'azote qui partagent deux atomes pour combiner les deux cycles.
La thymine et la cytosine sont des exemples de bases pyrimidiques. Ces bases sont constituées d'un seul cycle à six atomes contenant de l'azote.
Noter: L'ARN remplace la thymine par une base pyrimidique différente appelée uracile (U).
Règle de Chargaff
La règle de Chargaff, également connue sous le nom de règle d'appariement des bases complémentaires, stipule que les paires de bases d'ADN sont toujours l'adénine avec la thymine (A-T) et la cytosine avec la guanine (C-G). Une purine s'apparie toujours avec une pyrimidine et vice versa. Cependant, A ne s'apparie pas avec C, bien qu'il s'agisse d'une purine et d'une pyrimidine.
Cette règle porte le nom du scientifique Erwin Chargaff qui a découvert qu'il existe essentiellement des concentrations d'adénine et la thymine ainsi que la guanine et la cytosine dans presque toutes les molécules d'ADN. Ces rapports peuvent varier entre les organismes, mais les concentrations réelles de A sont toujours essentiellement égales à T et identiques à G et C. Par exemple, chez l'homme, il y a environ :
- 30,9 pour cent d'adénine
- 29,4 pour cent thymine
- 19,8 pour cent de cytosine
- 19,9 pour cent de guanine
Cela prend en charge la règle complémentaire selon laquelle A doit s'apparier avec T et C doit s'apparier avec G.
La règle de Chargaff expliquée
Pourquoi est-ce le cas, cependant?
Cela a à voir à la fois avec le liaison hydrogène qui relie les brins d'ADN complémentaires avec le espace disponible entre les deux brins.
Premièrement, il y a environ 20 Å (angströms, où un angström est égal à 10-10 mètres) entre deux brins complémentaires d'ADN. Deux purines et deux pyrimidines ensemble prendraient simplement trop de place pour pouvoir tenir dans l'espace entre les deux brins. C'est pourquoi A ne peut pas se lier à G et C ne peut pas se lier à T.
Mais pourquoi ne pouvez-vous pas échanger quelles liaisons puriques avec quelle pyrimidine? La réponse a à voir avec liaison hydrogène qui relie les bases et stabilise la molécule d'ADN.
Les seules paires qui peuvent créer des liaisons hydrogène dans cet espace sont l'adénine avec la thymine et la cytosine avec la guanine. A et T forment deux liaisons hydrogène tandis que C et G en forment trois. Ce sont ces liaisons hydrogène qui relient les deux brins et stabilisent la molécule, ce qui lui permet de former l'échelle double hélice.
Utilisation de règles d'appariement de base complémentaires
Connaissant cette règle, vous pouvez comprendre le brin complémentaire à un seul brin d'ADN basé uniquement sur la séquence de paires de bases. Par exemple, disons que vous connaissez la séquence d'un brin d'ADN qui est la suivante :
AAGCTGGTTTTGACGAC
En utilisant les règles d'appariement des bases complémentaires, vous pouvez conclure que le brin complémentaire est :
TTCGACCAAAAACTGCTG
Les brins d'ARN sont également complémentaires, à l'exception du fait que l'ARN utilise de l'uracile au lieu de la thymine. Ainsi, vous pouvez également déduire le brin d'ARNm qui serait produit à partir de ce premier brin d'ADN. Ce serait:
UUCGACCAAAACUGCUG