Une molécule d'ADN est un polynucléotide, monomèredont les unités sont quatre désoxyribonucléotides (dAMP, dGMP, dCMP et dTMP). Le rapport et la séquence de ces nucléotides dans l'ADN de différents organismes sont différents. En plus des principales bases azotées, l'ADN contient d'autres désoxyribonucléotides avec des bases mineures: 5-méthylcytosine, 5-hydroxyméthylcytosine, 6-méthylaminopurine.
Après que l'opportunité se soit présentéeen utilisant la méthode de cristallographie aux rayons X pour étudier les macromolécules biologiques et obtenir des diagrammes de diffraction des rayons X parfaits, il a été possible de découvrir la structure moléculaire de l'ADN. Cette méthode est basée sur le fait qu'un faisceau de rayons X parallèles tombant sur un amas cristallin d'atomes forme un diagramme de diffraction, qui dépend principalement de la masse atomique de ces atomes, de leur emplacement dans l'espace. Dans les années 40 du siècle dernier, une théorie a été avancée sur la structure tridimensionnelle de la molécule d'ADN. W. Astbury a prouvé que l'acide désoxyribonucléique est un empilement de nucléotides plats superposés les uns aux autres.
Structure primaire d'une molécule d'ADN
Sous la structure primaire des acides nucléiquessignifie la séquence de la disposition des nucléotides dans la chaîne polynucléotidique de l'ADN. Les nucléotides se lient les uns aux autres en utilisant des liaisons phosphodiester, qui sont formées entre le groupe OH en position 5 du désoxyribose d'un nucléotide et le groupe OH en position 3 du pentose d'un autre.
Les propriétés biologiques des acides nucléiques sont déterminées par le rapport qualitatif et la séquence des nucléotides le long de la chaîne polynucléotidique.
La composition nucléotidique de l'ADN dans des organismes de différentsles groupes taxonomiques sont spécifiques et sont déterminés par le rapport (G + C) / (A + T). Le coefficient de spécificité a été utilisé pour déterminer le degré d'hétérogénéité de la composition nucléotidique de l'ADN dans des organismes d'origines diverses. Ainsi, chez les plantes et les animaux supérieurs, le rapport (G + C) / (A + T) fluctue de manière insignifiante et a une valeur supérieure à 1. Pour les microorganismes, le coefficient de spécificité varie sur une large gamme - de 0,35 à 2,70. En même temps, les cellules somatiques d'une espèce biologique donnée contiennent de l'ADN de la même composition nucléotidique, c'est-à-dire que nous pouvons dire que le contenu des paires de bases GC d'ADN d'une espèce est identique.
Détermination de l'hétérogénéité des nucléotidesSelon le coefficient de spécificité, l'ADN ne fournit pas encore d'informations sur ses propriétés biologiques. Ce dernier est dû à la séquence différente des régions nucléotidiques individuelles dans la chaîne polynucléotidique. Cela signifie que l'information génétique dans les molécules d'ADN est codée dans une séquence spécifique de ses unités monomères.
La molécule d'ADN contient un nucléotideséquences conçues pour initier et terminer les processus de synthèse d'ADN (réplication), de synthèse d'ARN (transcription), de synthèse protéique (traduction). Il existe des séquences nucléotidiques qui servent à lier des molécules régulatrices d'activation et d'inhibition spécifiques, ainsi que des séquences nucléotidiques qui ne portent aucune information génétique. Il existe également des régions modifiées qui protègent la molécule des nucléases.
Le problème de la séquence nucléotidique de l'ADN avantle temps présent n'est pas entièrement résolu. La détermination de la séquence nucléotidique des acides nucléiques est une procédure laborieuse impliquant l'utilisation de la méthode de digestion par nucléase spécifique de molécules en fragments séparés. À ce jour, la séquence nucléotidique complète des bases azotées a été établie pour la plupart des ARNt d'origines différentes.
Molécule d'ADN: structure secondaire
Watson et Crick ont conçu le modèle à double hélice d'acide désoxyribonucléique. Selon ce modèle, deux chaînes polynucléotidiques s'enroulent l'une l'autre, formant ainsi une sorte de spirale.
Les bases azotées qu'ils contiennent sont situées à l'intérieur de la structure et le squelette phosphodiester est à l'extérieur.
Molécule d'ADN: structure tertiaire
L'ADN linéaire dans une cellule a la forme d'un allongémolécules, il est emballé dans une structure compacte et n'occupe que 1/5 du volume cellulaire. Par exemple, l'ADN d'un chromosome humain atteint 8 cm et est emballé de manière à s'insérer dans un chromosome d'une longueur de 5 nm. Un tel repliement est possible en raison de la présence de structures d'ADN spiralées. Il en découle que l'hélice d'ADN double brin dans l'espace peut subir un repliement supplémentaire en une structure tertiaire définie - un super-enroulement. La conformation de l'ADN superenroulé est caractéristique des chromosomes des organismes supérieurs. Une telle structure tertiaire est stabilisée par des liaisons covalentes avec des résidus d'acides aminés qui font partie des protéines qui forment un complexe nucléoprotéique (chromatine). Par conséquent, l'ADN des cellules eucaryotes est associé à des protéines de caractère principalement basique - les histones, ainsi que des protéines acides et des phosphoprotéines.
