L’acide désoxyribonucléique (ADN) contient tous les codes nécessaires au maintien de la vie. Dans les barreaux de la molécule d’ADN se trouvent les instructions permettant aux cellules de se reproduire et de reproduire la forme de vie. Cette minuscule échelle en forme de spirale contient les codes de la vie dans le motif des barreaux.
L’ossature des molécules d’ADN
Les premiers indices sur la composition de l’ADN ont commencé en 1867, lorsque Friedrich Miescher s’est rendu compte que, outre les protéines qu’il recherchait, les cellules avaient également une forte teneur en phosphore et une certaine substance qui résistait à la digestion des protéines. Des études ultérieures ont révélé que les côtés de l’échelle de l’ADN sont composés de ce que les travaux de Miescher laissaient entrevoir : molécules de phosphate et de désoxyribose. Ces molécules de phosphate et de désoxyribose forment le squelette de l’ADN. La poursuite des études sur l’ADN a finalement permis à Crick et Watson de réaliser que la structure de la molécule d’ADN consiste en une double hélice en spirale. Les molécules de phosphate et de désoxyribose forment les côtés de l’échelle de l’ADN tandis que les bases azotées forment les barreaux. Chaque ensemble d’une molécule de phosphate, d’une molécule de désoxyribose et d’une base azotée forme un groupe nucléotidique.
Les échelons de la molécule d’ADN
Dans l’ADN, les « échelons » entre les deux brins d’ADN sont formés par les Monomères ADN :
- adénine ;
- thymine ;
- guanine ;
- cytosine.
En 1950, Erwin Chargaff a publié sa découverte selon laquelle la quantité d’adénine dans l’ADN est égale à la quantité de thymine et la quantité de guanine dans l’ADN est égale à la quantité de cytosine. Chaque paire de bases contient une molécule de purine et une molécule de pyrimidine. L’adénine et la guanine sont des molécules de purine tandis que la thymine et la cytosine sont des molécules de pyrimidine. Les molécules de purine ont une structure azotée à double anneau tandis que les molécules de pyrimidine ont une structure azotée à un seul anneau.
Les liaisons de l’ADN
L’adénine se lie à la thymine et la guanine se lie à la cytosine. Les molécules sont reliées entre elles par des liaisons hydrogène. L’adénine et la thymine se joignent avec une double liaison hydrogène tandis que la guanine et la cytosine se joignent avec une triple liaison hydrogène. Les différences entre les liaisons moléculaires signifient que chaque base azotée ne peut s’apparier qu’avec la base azotée correspondante. C’est ce qu’on appelle la règle d’appariement des bases complémentaires. Les structures moléculaires des bases azotées font que les barreaux de l’échelle de l’ADN sont constitués soit d’une paire adénine-thymine, soit d’une paire guanine-cytosine. Les barreaux s’emboîtent, car la paire guanine-cytosine et les barreaux adénine-thymine ont la même longueur. Les échelons peuvent inverser le sens (cytosine-guanine ou thymine-adénine) mais ne changeront pas les bases de connexion.
Structure et réplication de l’ADN
L’ADN humain contient environ 60 % de paires adénine-thymine et environ 40 % de paires guanine-cytosine. Environ 3 milliards de paires de bases forment un brin d’ADN humain.
L’arrangement des paires de bases azotées et les liaisons hydrogène entre les paires permettent aux molécules d’ADN de se répliquer par sections. L’ADN se déroule essentiellement le long des liaisons hydrogène par sections de 50 groupes de nucléotides à la fois. Les bases azotées complémentaires correspondent aux sections d’ADN séparées. Comme la thymine se lie à l’adénine (et vice versa) tandis que la cytosine se lie à la guanine (et vice versa), la duplication de l’ADN se déroule avec étonnamment peu d’erreurs.
Mitose et méiose
La structure et la réplication de l’ADN deviennent importantes lorsque les cellules se divisent. La mitose se produit lorsque les cellules du corps se divisent. La réplication section par section de l’ensemble du brin d’ADN fournit un brin complet d’ADN pour chacune des cellules résultantes. Les erreurs dans le ou les brins d’ADN forment des mutations. De nombreuses mutations sont inoffensives, certaines peuvent être bénéfiques et d’autres nuisibles. La méiose se produit lorsque des cellules spéciales se divisent, puis se divisent à nouveau pour former des ovules ou des spermatozoïdes (cellules sexuelles) qui ne contiennent que la moitié de l’ADN normal. La combinaison avec une deuxième cellule sexuelle donne le brin complet d’ADN nécessaire au développement d’un nouvel individu unique. Les mutations ou les erreurs dans le processus de division ou d’appariement peuvent avoir ou non un impact sur l’organisme en développement.
Mutations
Certaines mutations se produisent lorsqu’une erreur se produit pendant la réplication. Les mutations comprennent la substitution, l’insertion, la délétion et le décalage de cadre.
La substitution change une base azotée. L’insertion ajoute une ou plusieurs bases azotées. La délétion supprime une ou plusieurs bases azotées. Le décalage de cadre se produit lorsque la séquence de bases se déplace. Puisque la séquence de bases contrôle les instructions de l’ADN à la cellule, le décalage de cadre peut entraîner un changement dans le comportement ou la construction de la cellule.
