Appairage de base

Une paire de bases se compose de deux nucléobases situées en face l'une de l'autre dans l'acide désoxyribonucléique (ADN) ou l'acide ribonucléique (ARN), se lient l'une à l'autre et forment le double brin à l'aide de liaisons hydrogène. Il s'agit de l'information génomique d'un organisme et contient les gènes. Un défectueux Appairage de base peut conduire à des mutations.

Quel est l'appariement de base?

Une paire de bases est constituée de nucléobases. C'est un élément d'ADN ou d'ARN. Ces nucléobases, à leur tour, conjointement avec l'acide phosphorique ou le phosphate et le désoxyribose, un sucre, forment le nucléotide (la base).

L'acide phosphorique et le désoxyribose sont les mêmes pour chaque nucléotide; ils forment le squelette de l'ADN. La base et le désoxyribose sont connus sous le nom de nucléosides. Le résidu phosphate signifie que l'ADN est chargé négativement et qu'il est également hydrophile; il interagit avec l'eau.

Les nucléotides ne diffèrent que par la base. Une distinction est faite entre cinq bases, selon qu'elles sont des composants d'ADN ou d'ARN. Les bases sont l'adénine (A) et la guanine (G), elles appartiennent aux purines. La thymine (T), la cytosine (C) et l'uracile (U) sont des pyrimidines. Les purines sont des composés organiques hétérocycliques, tandis que les pyrimidines sont des composés organiques hétérocycliques, aromatiques.

Dans l'ADN, il existe un appariement de bases entre l'adénine et la thymine (A-T), ainsi que la guanine et la cytosine (G-C). Dans le cas de l'ARN, en revanche, un appariement de bases se produit entre l'adénine et l'uracile (A-U) et entre la guanine et la cytosine (G-C). Cet appariement de bases est appelé complémentaire.

Les appariements sont créés par des liaisons hydrogène. Il s'agit de l'interaction entre un atome d'hydrogène et une seule paire d'électrons sur un autre atome. L'atome d'hydrogène est ici lié de manière covalente. Il s'agit d'une liaison chimique dans laquelle il y a une interaction entre les électrons de valence d'un atome et le noyau d'un autre atome. Les paires de bases sont également utilisées comme mesure de la taille de l'ADN: 1 pb correspond à un et 1 kb correspond à 1000 paires de bases ou nucléotides.

Fonction et tâche

L'appariement de bases a des fonctions essentielles pour la structure de l'ADN. L'ADN se présente sous la forme d'une double hélice. La disposition spatiale de la double hélice est appelée B-ADN, une hélice double brin droite qui, contrairement à la forme A, a une disposition plus détendue.

Lorsque l'adénine et la thymine sont appariées de bases, deux liaisons hydrogène se forment. En revanche, l'appariement de la guanine et de la cytosine crée trois liaisons hydrogène. En raison de l'appariement de bases entre une purine et une pyrimidine, la distance résultante entre les deux brins d'ADN est toujours la même. L'ADN a une structure régulière, le diamètre de l'hélice d'ADN étant de 2 nm. Une rotation complète de 360 ​​° dans l'hélice se produit toutes les 10 paires de bases et mesure 3,4 nm de long.

L'appariement de bases joue également un rôle important dans la réplication de l'ADN. La réplication de l'ADN est divisée en phase d'initiation, phase d'élongation et phase de terminaison. Cela se produit pendant la division cellulaire. L'ADN est déroulé par une enzyme appelée ADN hélicase. Les doubles brins sont séparés les uns des autres et une ADN polymérase se fixe à un seul brin d'ADN et commence à produire un brin d'ADN complémentaire sur chaque simple brin.Cela crée deux nouveaux brins simples d'ADN, qui forment une nouvelle double hélice d'ADN.

La structure de la double hélice d'ADN nouvellement synthétisée est assurée par l'appariement de bases complémentaires. De plus, l'appariement des bases joue un rôle essentiel dans la biosynthèse des protéines. Ceci est divisé en transcription et traduction. Lors de la transcription, la double hélice d'ADN est déliée et les brins complémentaires sont séparés les uns des autres. Ceci est également fait par l'enzyme hélicase.

L'ARN polymérase se lie à un seul brin d'ADN et forme l'ARN complémentaire de celui-ci. Dans le cas de l'ARN, l'uracile est utilisé à la place de la thymine et, par rapport à l'ADN, il a une queue dite polyA. L'ARN se termine toujours par une chaîne d'adénine. L'ARN reste également un seul brin et est utilisé pour synthétiser une protéine lors de la traduction. Le type de protéine dépend du gène particulier qui a été lu et utilisé comme matrice pour la synthèse des protéines.

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Maladies et affections

Erwin Chargaff a constaté que le nombre de bases adénine et thymine ainsi que guanine et cytosine est de 1: 1. James D. Watson et Francis Harry Compton Crick ont ​​finalement découvert qu'il existe un appariement de bases complémentaires entre l'adénine et la thymine ainsi que la guanine et la cytosine. C'est ce qu'on appelle l'appariement Watson-Crick.

Cependant, divers troubles peuvent provoquer un appariement de bases inhabituel, comme l'appariement Watson-Crick inversé. Une autre forme erronée d'appariement de bases est l'appariement oscillant. Ce sont des appariements contraires à l'appariement Watson-Crick tels que G-U, G-T ou A-C. Ces erreurs peuvent survenir lors de la réplication de l'ADN et doivent ensuite être éliminées par réparation de l'ADN.

Un appariement incorrect des bases peut entraîner des mutations. Ces mutations n'ont pas à être nuisibles. Il existe des muations dites silencieuses, dans lesquelles une paire de bases est échangée contre une autre paire, mais n'entraîne aucune perturbation fonctionnelle ou structurelle de la protéine synthétisée. Dans le cas de la drépanocytose, cependant, une mutation est la raison de la formation de globules rouges non fonctionnels. La mutation affecte directement l'hémoglobine, qui est responsable du transport de l'oxygène dans le sang. Des troubles circulatoires graves et potentiellement mortels et une anémie surviennent.