L'ADN (Acide DésoxyriboNucléique) est la molécule support de l'information génétique. Sa structure a été élucidée par Watson et Crick en 1953. Structure en double hélice : • Deux brins antiparallèles enroulés en hélice • Chaque brin est un enchaînement de nucléotides • Les deux brins sont reliés par des liaisons hydrogène entre bases complémentaires Composition d'un nucléotide : 1. Un groupement phosphate 2. Un sucre désoxyribose (à 5 carbones) 3. Une base azotée (parmi 4) : Adénine (A), Thymine (T), Guanine (G), Cytosine (C) Règle de complémentarité des bases (règle de Chargaff) : • A se lie à T par 2 liaisons hydrogène • G se lie à C par 3 liaisons hydrogène Conséquence : si on connaît la séquence d'un brin, on peut déduire l'autre brin. Ex : 5'-ATCGGA-3' → brin complémentaire : 3'-TAGCCT-5'
La duplication de l'ADN est le processus par lequel une molécule d'ADN produit deux molécules filles identiques. Elle se déroule pendant la phase S de l'interphase. Modèle semi-conservatif (confirmé par l'expérience de Meselson et Stahl, 1958) : Chaque molécule fille conserve un brin parental et possède un nouveau brin synthétisé. Mécanisme simplifié : 1. L'enzyme hélicase déroule et sépare les deux brins de la double hélice au niveau de la 'fourche de réplication' 2. Chaque brin sert de matrice (modèle) 3. L'enzyme ADN polymérase synthétise un nouveau brin complémentaire en lisant la matrice (de 3' vers 5') 4. La synthèse se fait dans le sens 5' → 3' pour le nouveau brin 5. Des ligases connectent les fragments si nécessaire Résultat : 2 molécules d'ADN double brin identiques à la molécule originale La réplication est semi-conservative (semi = à moitié) car chaque nouvelle molécule conserve un brin de l'ancienne.
📊 Schéma — Structure de l'ADN et réplication semi-conservative
L'ADN d'une seule cellule humaine mesure environ 2 mètres de long si on le déroulait ! Il tient dans un noyau de quelques micromètres grâce à plusieurs niveaux de compaction : 1. L'ADN s'enroule autour d'octamères de protéines appelées histones → nucléosome (comme une perle de collier) 2. Les nucléosomes se serrent → fibre de 30 nm (chromatine) 3. La fibre forme des boucles → domaines de 300 nm 4. En interphase : chromatine décompactée → gènes accessibles (transcription possible) 5. En mitose : chromosome super-condensé (environ 10 000× plus compact que l'ADN nu) Implication : les gènes doivent être dans des zones de chromatine décondensée pour être exprimés. C'est l'un des mécanismes de régulation de l'expression génique.
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Brin complémentaire : 3'-TTAGCCATAG-5' (ou écrit dans le sens 5'→3' : 5'-GATACCGATT-3'). On applique la règle A-T et G-C, en n'oubliant pas l'antiparallelisme des brins.
Après 1 génération : toutes les molécules d'ADN sont de densité intermédiaire (hybrides ¹⁴N/¹⁵N). Chaque molécule possède un brin parental (¹⁵N) et un brin nouvellement synthétisé (¹⁴N). Ce résultat confirme le modèle semi-conservatif (pas de molécule légère ni lourde).