Comprendre la structure à double hélice de l'ADN

En biologie, "double hélice" est un terme utilisé pour décrire la structure de l'ADN. Une double hélice d'ADN se compose de deux chaînes en spirale d'acide désoxyribonucléique. La forme est similaire à celle d'un escalier en colimaçon. L'ADN est un acide nucléique composé de bases azotées (adénine, cytosine, guanine et thymine), d'un sucre à cinq carbones (désoxyribose) et de molécules de phosphate. Les bases nucléotidiques de l'ADN représentent les marches de l'escalier, et les molécules de désoxyribose et de phosphate forment les côtés de l'escalier.

Pourquoi l'ADN est tordu?

L'ADN est enroulé en chromosomes et étroitement emballé dans le noyau de nos cellules. L'aspect torsadé de l'ADN est le résultat des interactions entre les molécules qui composent l'ADN et l'eau. Les bases azotées qui composent les marches de l'escalier en colimaçon sont maintenues ensemble par des liaisons hydrogène. L'adénine est liée à la thymine (A-T) et la guanine à la cytosine (G-C). Ces bases azotées sont hydrophobes, ce qui signifie qu'elles n'ont pas d'affinité pour l'eau. Comme le cytoplasme cellulaire et le cytosol contiennent des liquides à base d'eau, les bases azotées veulent éviter tout contact avec les fluides cellulaires. Les molécules de sucre et de phosphate qui forment le squelette sucre-phosphate de la molécule sont hydrophiles, ce qui signifie qu'elles aiment l'eau et ont une affinité pour l'eau.

L'ADN est disposé de telle sorte que le phosphate et le squelette du sucre se trouvent à l'extérieur et en contact avec le fluide, tandis que les bases azotées se trouvent dans la partie intérieure de la molécule. Afin d'empêcher davantage les bases azotées d'entrer en contact avec le fluide cellulaire, la molécule se tord pour réduire l'espace entre les bases azotées et les brins de phosphate et de sucre. Le fait que les deux brins d'ADN qui forment la double hélice sont anti-parallèles contribue également à tordre la molécule. Anti-parallèle signifie que les brins d'ADN vont dans des directions opposées, assurant que les brins s'emboîtent étroitement. Cela réduit le potentiel d'infiltration de liquide entre les bases.

Réplication de l'ADN et synthèse des protéines

La forme à double hélice permet la réplication de l'ADN et la synthèse des protéines. Dans ces processus, l'ADN torsadé se déroule et s'ouvre pour permettre une copie de l'ADN. Dans la réplication de l'ADN, la double hélice se déroule et chaque brin séparé est utilisé pour synthétiser un nouveau brin. À mesure que les nouveaux brins se forment, les bases sont appariées jusqu'à ce que deux molécules d'ADN à double hélice soient formées à partir d'une seule molécule d'ADN à double hélice. La réplication de l'ADN est nécessaire pour que les processus de mitose et de méiose se produisent.

Dans la synthèse des protéines, la molécule d'ADN est transcrite pour produire une version ARN du code ADN appelé ARN messager (ARNm). La molécule d'ARN messager est ensuite traduite pour produire des protéines. Pour que la transcription de l'ADN ait lieu, la double hélice d'ADN doit se dérouler et permettre à une enzyme appelée ARN polymérase de transcrire l'ADN. L'ARN est également un acide nucléique mais contient l'uracile de base au lieu de la thymine. Dans la transcription, la guanine s'associe à la cytosine et l'adénine à l'uracile pour former la transcription d'ARN. Après la transcription, l'ADN se referme et retourne à son état d'origine.

Découverte de la structure de l'ADN

Dr Francis Crick et dr. James Watson lors d'un symposium de biologie moléculaire. Ted Spiegel / Contributeur / Getty Images

Le mérite de la découverte de la structure hélicoïdale double de l'ADN a été attribué à James Watson et Francis Crick, récompensés par un prix Nobel pour leur travail. La détermination de la structure de l'ADN était basée en partie sur les travaux de nombreux autres scientifiques, dont Rosalind Franklin. Franklin et Maurice Wilkins ont utilisé la diffraction des rayons X pour déterminer des indices sur la structure de l'ADN. La photo de diffraction des rayons X de l'ADN prise par Franklin, nommée «photographie 51», a montré que les cristaux d'ADN forment une forme X sur un film radiographique. Les molécules de forme hélicoïdale ont ce type de motif en forme de X. En utilisant les preuves de l'étude de Franklin sur la diffraction des rayons X, Watson et Crick ont ​​révisé leur modèle d'ADN à triple hélice proposé antérieurement en un modèle à double hélice pour l'ADN.

Les preuves découvertes par le biochimiste Erwin Chargoff ont aidé Watson et Crick à découvrir l'appariement de bases dans l'ADN. Chargoff a démontré que les concentrations d'adénine dans l'ADN sont égales à celles de la thymine et les concentrations de cytosine sont égales à la guanine. Avec ces informations, Watson et Crick ont ​​pu déterminer que la liaison de l'adénine à la thymine (A-T) et de la cytosine à la guanine (C-G) forme les étapes de la forme en escalier torsadé de l'ADN. La colonne vertébrale sucre-phosphate forme les côtés de l'escalier.

_{La source:}

• _{"La découverte de la structure moléculaire de l'ADN-la double hélice." Nobelprize.org, Nobel Media AB, 2014, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.}