Généralité
Les bases azotées sont des composés organiques hétérocycliques aromatiques, contenant des atomes d'azote, qui participent à la constitution des nucléotides.
Fruit de l'union d'une base azotée, d'un pentose (c'est-à-dire d'un sucre à 5 atomes de carbone) et d'un groupement phosphate, les nucléotides sont les unités moléculaires qui composent les acides nucléiques ADN et ARN.
Dans l'ADN, les bases azotées sont : l'adénine, la guanine, la cytosine et la thymine ; dans "ARN, ce sont les mêmes, sauf la thymine, à la place de laquelle c" est une base azotée appelée uracile.
Contrairement à celles de l'ARN, les bases azotées de l'ADN forment un appariement ou des paires de bases.La présence d'un tel appariement est possible car l'ADN a une structure double brin de nucléotides.
L'expression du gène dépend de la séquence des bases azotées jointes aux nucléotides de l'ADN.
Que sont les bases azotées ?
Les bases azotées sont les molécules organiques, contenant de l'azote, qui participent à la constitution des nucléotides.
Formés chacun d'une base azotée, d'un sucre à 5 carbones (pentose) et d'un groupe phosphate, les nucléotides sont les unités moléculaires qui composent les acides nucléiques ADN et ARN.
Les acides nucléiques ADN et ARN sont les macromolécules biologiques, dont dépendent le développement et le bon fonctionnement des cellules d'un être vivant.
LES BASES AZOTÉES DES ACIDES NUCLÉIQUES
Les bases azotées qui composent les acides nucléiques de l'ADN et de l'ARN sont : l'adénine, la guanine, la cytosine, la thymine et l'uracile.
L'adénine, la guanine et la cytosine sont communes aux deux acides nucléiques, c'est-à-dire qu'elles font partie à la fois des nucléotides d'ADN et des nucléotides d'ARN. La thymine est exclusive à l'ADN, tandis que l'uracile est exclusif à l'ARN.
En faisant un bref résumé, les bases azotées qui forment un acide nucléique (que ce soit l'ADN ou l'ARN) appartiennent à 4 types différents.
ABRRÉVIATIONS DES BASES AZOTÉES
Chimistes et biologistes ont jugé opportun de raccourcir les noms des bases azotées avec une seule lettre de l'alphabet, de sorte qu'ils ont rendu plus facile et plus rapide la représentation et la description des acides nucléiques dans les textes.
L"adénine coïncide avec la lettre majuscule A ; guanine avec la lettre majuscule G ; cytosine avec la lettre majuscule C ; thymine avec la lettre majuscule T ; enfin, l"uracile avec la lettre majuscule U.
Cours et structure
Il existe deux classes de bases azotées : la classe des bases azotées qui dérivent de la pyrimidine et la classe des bases azotées qui dérivent de la purine.
Figure : structure chimique générique d'une pyrimidine et d'une purine.
Les bases azotées qui dérivent de la pyrimidine sont également connues sous les noms alternatifs de : pyrimidine ou bases azotées pyrimidiques ; tandis que les bases azotées qui dérivent de la purine sont également connues avec les termes alternatifs de : purine ou bases azotées purines.
La cytosine, la thymine et l'uracile appartiennent à la classe des bases azotées pyrimidiques ; l'adénine et la guanine, d'autre part, constituent la classe des bases azotées puriques.
Exemples de dérivés puriques, autres que les bases azotées de l'ADN et de l'ARN
Parmi les dérivés puriques, il existe également des composés organiques qui ne sont pas des bases azotées de l'ADN et de l'ARN.Par exemple, des composés tels que la caféine, la xanthine, l'hypoxanthine, la théobromine et l'acide urique entrent dans la catégorie ci-dessus.
QUE SONT LES BASES AZOTÉES DU POINT DE VUE CHIMIQUE ?
Les chimistes organiques définissent les bases azotées et tous les dérivés de la purine et de la pyrimidine comme des composés hétérocycliques aromatiques.
- Un composé hétérocyclique est un composé organique à cycle (ou cyclique) qui, dans le cycle précité, comporte un ou plusieurs atomes autres que le carbone. Dans le cas des purines et des pyrimidines, les atomes autres que le carbone sont les atomes d'azote.
- Un composé aromatique est un composé organique à cycle ayant des caractéristiques structurelles et fonctionnelles similaires à celles du benzène.
STRUCTURE
Figure : structure chimique du benzène.
La structure chimique des bases azotées dérivées de la pyrimidine est constituée principalement d'un seul cycle à 6 atomes dont 4 carbone et 2 azote.
En effet, une base azotée pyrimidique est une pyrimidine avec un ou plusieurs substituants (c'est-à-dire un seul atome ou groupe d'atomes) liés à l'un des atomes de carbone du cycle.
D'autre part, la structure chimique des bases azotées dérivées de la purine se compose principalement d'un double cycle avec 9 atomes au total, dont 5 sont du carbone et 4 sont de l'azote. Le double cycle précité à 9 atomes au total dérive de la fusion d'un cycle pyridiminique (ie le cycle pyrimidine) avec un cycle imidazole (ie le cycle imidazole, autre composé organique hétérocyclique).
Figure : structure de l'imidazole.
Comme on le sait, le cycle pyrimidine contient 6 atomes ; tandis que le cycle imidazole en contient 5. Avec la fusion, les deux cycles mettent en commun deux atomes de carbone chacun et cela explique pourquoi la structure finale contient, précisément, 9 atomes.
POSITION DES ATOMES D'AZOTE DANS LES PURINES ET LES PYRIMIDINES
Pour simplifier l'étude et la description des molécules organiques, les chimistes organiques ont pensé attribuer un numéro d'identification aux carbones et à tous les autres atomes des structures porteuses. La numérotation commence toujours à partir de 1, repose sur des critères d'attribution très précis (qu'il vaut mieux ici omettre) et sert à établir la position de chaque atome au sein de la molécule.
Pour les pyrimidines, les critères d'attribution numérique établissent que les 2 atomes d'azote occupent la position 1 et la position 3, tandis que les 4 atomes de carbone résident en position 2, 4, 5 et 6.
Pour les purines, en revanche, les critères d'attribution numérique établissent que les 4 atomes d'azote occupent les positions 1, 3, 7 et 9, tandis que les 5 atomes de carbone résident en position 2, 4, 5, 6 et 8.
Position dans les nucléotides
La base azotée d'un nucléotide rejoint toujours le carbone en position 1 du pentose correspondant, par une liaison N-glycosidique covalente.
En particulier,
- Les bases azotées dérivées de la pyrimidine ils forment la liaison N-glycosidique, par leur azote en position 1 ;
- Tandis que le bases azotées dérivées de la purine ils forment la liaison N-glycosidique, par leur azote en position 9.
Dans la structure chimique des nucléotides, le pentose représente l'élément central auquel se lient la base azotée et le groupement phosphate.
La liaison chimique qui unit le groupement phosphate au pentose est de type phosphodiester et fait intervenir un oxygène du groupement phosphate et le carbone en position 5 du pentose.
QUAND LES BASES AZOTÉES FORMENT-ELLES UN NUCLÉOSIDE ?
L'association d'une base azotée et d'un pentose forme une molécule organique qui prend le nom de nucléoside.
Par conséquent, c'est l'ajout du groupe phosphate qui transforme les nucléosides en nucléotides.
De plus, selon une définition particulière des nucléotides, ces composés organiques seraient des « nucléosides qui possèdent un ou plusieurs groupements phosphate liés au carbone 5 du pentose constitutif ».
Organisation dans l'ADN
L'ADN, ou acide désoxyribonucléique, est une grosse molécule biologique constituée de deux très longs brins de nucléotides (ou brins polynucléotidiques).
Ces filaments polynucléotidiques présentent certaines caractéristiques, qui méritent une mention particulière car ils affectent aussi étroitement les bases azotées :
- Ils sont unis entre eux.
- Ils sont orientés dans des directions opposées ("filaments antiparallèles").
- Ils s'enroulent l'un autour de l'autre, comme s'il s'agissait de deux spirales.
- Les nucléotides qui les constituent ont une telle disposition, de sorte que les bases azotées sont orientées vers l'axe central de chaque spirale, tandis que les pentoses et les groupements phosphates forment l'échafaudage externe de cette dernière.
L'arrangement singulier des nucléotides fait que chaque base azotée de l'un des deux filaments polynucléotidiques se joint, par des liaisons hydrogène, à une base azotée présente sur l'autre filament.Cette union crée donc un appariement de bases, appariement que les biologistes et les généticiens appelez-le appariement ou paire de base.
Poc" en effet il a été affirmé que les deux filaments sont réunis : pour déterminer l'union sont les liaisons existant entre les différentes bases azotées des deux filaments polynucléotidiques.
NOTION DE COMPLEMENTARITE ENTRE LES BASES Azotées
En étudiant la structure de l'ADN, les chercheurs ont découvert que l'appariement entre les bases azotées est très spécifique.En effet, ils ont remarqué que l'adénine ne se lie qu'à la thymine, alors que la cytosine ne se lie qu'à la guanine.
À la lumière de cette découverte, ils ont inventé le terme « complémentarité entre bases azotées », pour désigner la liaison univoque entre l'adénine avec la thymine et la cytosine avec la guanine.
L'identification d'appariements complémentaires entre bases azotées a représenté la clé de voûte, pour expliquer les dimensions physiques de l'ADN et la stabilité particulière dont jouissent les deux brins polynucléotidiques.
Le biologiste américain James Watson et le biologiste anglais Francis Crick, en 1953, ont apporté une contribution décisive à la découverte de la structure de l'ADN (de l'"enroulement en spirale des deux brins polynucléotidiques" à l'appariement entre bases azotées complémentaires).
Avec la formulation du soi-disant « modèle à double hélice », Watson et Crick ont eu une « intuition incroyable, qui a représenté un tournant historique dans le domaine de la biologie moléculaire et de la génétique.
En effet, la découverte de la structure exacte de l'ADN a permis d'étudier et de comprendre les processus biologiques impliquant l'acide désoxyribonucléique : de la façon dont l'ARN se réplique ou se forme à la façon dont il génère des protéines.
LES LIENS QUI RELIENT LES PAIRES DE BASES AZOTÉES ENSEMBLE
Pour unir deux bases azotées dans une molécule d'ADN, formant des paires complémentaires, il existe une série de liaisons chimiques, appelées liaisons hydrogène.
L'adénine et la thymine interagissent au moyen de deux liaisons hydrogène, tandis que la guanine et la cytosine au moyen de trois liaisons hydrogène.
COMBIEN DE PAIRES DE BASES AZOTÉES CONTIENT UNE MOLÉCULE D'ADN HUMAIN ?
Une molécule d'ADN humain générique contient environ 3,3 milliards de paires de bases azotées, soit environ 3,3 milliards de nucléotides par brin.
Figure : interaction chimique entre l'adénine et la thymine et entre la guanine et la cytosine. Le lecteur peut noter la position et le nombre de liaisons hydrogène qui maintiennent ensemble les bases azotées de deux brins polynucléotidiques.
Organisation dans l'ARN
Contrairement à l'ADN, l'ARN ou l'acide ribonucléique, est un acide nucléique qui est généralement composé d'un seul brin de nucléotides.
Par conséquent, les bases azotées qui le constituent sont "non appariées".
Cependant, il convient de souligner que l'absence d'un brin de base azotée complémentaire n'exclut pas la possibilité que les bases azotées de l'ARN puissent s'apparier comme celles de l'ADN.
Autrement dit, les bases azotées d'un même brin d'ARN peuvent s'apparier, selon les lois de complémentarité entre bases azotées, tout comme les bases azotées de l'ADN.
L'appariement complémentaire entre les bases azotées de deux molécules d'ARN distinctes est à la base de l'important processus de synthèse protéique (ou synthèse protéique).
L'URACILE REMPLACE TIMINA
Dans l'« ARN », l'uracile remplace la thymine de l'ADN non seulement dans la structure, mais aussi dans l'appariement complémentaire : en effet, c'est la base azotée qui se lie spécifiquement à l'adénine, lorsque deux molécules distinctes d'ARN apparaissent pour les raisons.
Rôle biologique
L'expression des gènes dépend de la séquence de bases azotées jointes aux nucléotides de l'ADN.Les gènes sont des segments plus ou moins longs d'ADN (donc des segments de nucléotides), qui contiennent les informations indispensables à la synthèse des protéines.Constitués d'acides aminés, protéines ce sont des macromolécules biologiques, qui jouent un rôle fondamental dans la régulation des mécanismes cellulaires d'un organisme.
La séquence de bases azotées d'un gène donné spécifie la séquence d'acides aminés de la protéine apparentée.
