Acides nucléiques

Acides nucléiques sont composées d'une série de nucléotides individuels pour former des macromolécules et, en tant que composant principal des gènes dans les noyaux cellulaires, sont les porteurs d'informations génétiques et catalysent de nombreuses réactions biochimiques.

Les nucléotides individuels sont chacun constitués d'un phosphate et d'un composant nucléobase ainsi que de la molécule du cycle pentose ribose ou désoxyribose. L'efficacité biochimique des acides nucléiques repose non seulement sur leur composition chimique, mais aussi sur leur structure secondaire, sur leur disposition tridimensionnelle.

Que sont les acides nucléiques?

Les éléments constitutifs des acides nucléiques sont des nucléotides individuels, chacun composé d'un résidu phosphate, le monosaccharide ribose ou désoxyribose, chacun avec 5 atomes de carbone disposés dans un cycle et l'une des cinq nucléobases possibles. Les cinq nucléobases possibles sont l'adénine (A), la guanine (G), la cytosine (C), la thymine (T) et l'uracile (U).

Les nucléotides qui contiennent du désoxyribose en tant que composant de sucre sont attachés ensemble pour former des acides désoxyribonucléiques (ADN) et les nucléotides avec le ribose comme composant de sucre sont construits en acides ribonucléiques (ARN). L'uracile en tant que base nucléique se trouve exclusivement dans l'ARN. Uracil y remplace la thymine, qui ne se trouve que dans l'ADN. Cela signifie que seuls 4 nucléotides différents sont disponibles pour la structure de l'ADN et de l'ARN.

Dans l'usage anglais et international, ainsi que dans les articles techniques allemands, les abréviations ADN (acide désoxyribonucléique) sont généralement utilisées à la place de DNS et ARN (acide ribonucléique) au lieu d'ARN. En plus des acides nucléiques naturels sous forme d'ADN ou d'ARN, des acides nucléiques synthétiques sont en cours de développement en chimie qui, en tant que catalyseurs, permettent certains processus chimiques.

Anatomie et structure

Les acides nucléiques sont constitués d'une chaîne d'un grand nombre de nucléotides. Un nucléotide est toujours composé du désoxyribose monosucre en forme d'anneau dans le cas de l'ADN ou du ribose dans le cas de l'ARN ainsi que d'un résidu phosphate et d'une partie nucléobase. Le ribose et le désoxyribose ne diffèrent que par le fait que dans le désoxyribose, un groupe OH est transformé en un ion H par réduction, c'est-à-dire par l'addition d'un électron, ce qui le rend chimiquement plus stable.

A partir du ribose ou du désoxyribose présent sous forme de cycle, chacun avec 5 atomes de carbone, le groupement nucléobase est relié au même atome de carbone pour chaque nucléotide via une liaison N-glycosidique. N-glycosidique signifie que l'atome de carbone correspondant du sucre est connecté au groupe NH2 de la nucléobase. Si vous désignez l'atome C avec la liaison glycosidique comme n ° 1, alors - dans le sens des aiguilles d'une montre - l'atome C avec le n ° 3 est connecté au groupe phosphate du nucléotide suivant via une liaison phosphodiester, et l'atome C avec le n ° 3. 5 Estérifié avec son «propre» groupe phosphate. Les acides nucléiques, l'ADN et l'ARN sont chacun constitués de nucléotides purs.

Cela signifie que les molécules de sucre centrales des nucléotides d'ADN sont toujours constituées de désoxyribose et que celles de l'ARN sont toujours de ribose. Les nucléotides d'un certain acide nucléique ne diffèrent que dans l'ordre des 4 bases nucléiques possibles. L'ADN peut être considéré comme de fines bandes qui sont torsadées et complétées par une contrepartie complémentaire, de sorte que l'ADN est généralement présent sous la forme d'une double hélice. Les paires de bases adénine et thymine ainsi que guanine et cytosine sont toujours opposées.

Fonction et tâches

DNS et RNS ont des tâches et des fonctions différentes. Bien que l'ADN n'assume aucune tâche fonctionnelle, l'ARN intervient dans divers processus métaboliques. L'ADN sert de lieu de stockage central pour l'information génétique dans chaque cellule. Il contient les instructions de montage de tout l'organisme et les rend disponibles si nécessaire.

La structure de toutes les protéines est stockée dans l'ADN sous forme de séquences d'acides aminés. Dans la mise en œuvre pratique, les informations codées de l'ADN sont d'abord «copiées» via le processus de transcription et traduites dans la séquence d'acides aminés correspondante (transcrite). Toutes ces fonctions de travail complexes nécessaires sont exécutées par des acides ribonucléiques spéciaux. L'ARN assume ainsi la tâche de former un simple brin complémentaire à l'ADN dans le noyau cellulaire et de le transporter sous forme d'ARN ribosomal à travers les pores nucléaires du noyau cellulaire dans le cytoplasme vers les ribosomes, afin d'assembler et de synthétiser certains acides aminés dans les protéines prévues.

L'ARNt (ARN de transfert), qui se compose de chaînes relativement courtes d'environ 70 à 95 nucléotides, joue un rôle important. L'ARNt a une structure de type trèfle. Leur tâche est de reprendre les acides aminés fournis selon le codage par l'ADN et de les mettre à disposition des ribosomes pour la synthèse des protéines. Certains ARNt se spécialisent dans certains acides aminés, mais d'autres ARNt sont responsables de plusieurs acides aminés en même temps.

Maladies

Les processus complexes liés à la division cellulaire, c'est-à-dire la réplication des chromosomes et la traduction du code génétique en séquences d'acides aminés, peuvent conduire à un certain nombre de dysfonctionnements, qui se manifestent par un large éventail d'effets possibles allant de létaux (non viables) à à peine perceptibles.

Dans de rares cas exceptionnels, les dysfonctionnements aléatoires peuvent également conduire à une meilleure adaptation de l'individu aux conditions environnementales et conduire par conséquent à des effets positifs. La réplication de l'ADN peut entraîner des changements spontanés (mutations) dans les gènes individuels (mutation génique) ou il peut y avoir une erreur dans la distribution des chromosomes dans les cellules (mutation génomique). Un exemple bien connu de mutation génomique est la trisomie 21 - également connue sous le nom de syndrome de Down.

Des conditions environnementales défavorables sous la forme d'un régime pauvre en enzymes, des situations stressantes persistantes, une exposition excessive aux rayons UV facilitent les dommages à l'ADN, ce qui peut entraîner un affaiblissement du système immunitaire et favoriser la formation de cellules cancéreuses. Les substances toxiques peuvent également altérer les diverses fonctions de l'ARN et entraîner des altérations considérables.