Structure secondaire de l’ADN
La structure tridimensionnelle de l’ADN a fait l’objet d’un effort de recherche intensif à la fin des années 1940 et au début des années 1950. Les premiers travaux ont révélé que le polymère avait une structure répétitive régulière. En 1950, Erwin Chargaff de l’université de Columbia a montré que la quantité molaire d’adénine (A) dans l’ADN était toujours égale à celle de la thymine (T). De même, il a montré que la quantité molaire de guanine (G) était la même que celle de cytosine (C). Chargaff ne tire aucune conclusion de ses travaux, mais d’autres ne tardent pas à le faire.
À l’université de Cambridge en 1953, James D. Watson et Francis Crick annoncent qu’ils disposent d’un modèle pour la structure secondaire de l’ADN. En utilisant les informations des expériences de Chargaff (ainsi que d’autres expériences) et les données des études aux rayons X de Rosalind Franklin (qui impliquaient une chimie, une physique et des mathématiques sophistiquées), Watson et Crick ont travaillé avec des modèles qui n’étaient pas sans rappeler un jeu de construction pour enfant et ont finalement conclu que l’ADN est composé de deux chaînes d’acide nucléique antiparallèles l’une à l’autre – c’est-à-dire côte à côte avec l’extrémité 5′ d’une chaîne à côté de l’extrémité 3′ de l’autre. De plus, comme l’a montré leur modèle, les deux chaînes sont torsadées pour former une double hélice – une structure qui peut être comparée à un escalier en spirale, les groupes phosphate et sucre (le squelette du polymère d’acide nucléique) représentant les bords extérieurs de l’escalier. Les bases puriques et pyrimidiques sont orientées vers l’intérieur de l’hélice, la guanine étant toujours opposée à la cytosine et l’adénine à la thymine. Ces paires de bases spécifiques, appelées bases complémentaires, sont les marches, ou marches, de notre analogie d’escalier (figure \(\PageIndex{2}\)).
La structure proposée par Watson et Crick a fourni des indices sur les mécanismes par lesquels les cellules sont capables de se diviser en deux cellules filles identiques et fonctionnelles ; comment les données génétiques sont transmises aux nouvelles générations ; et même comment les protéines sont construites selon les spécifications requises. Toutes ces capacités dépendent de l’appariement de bases complémentaires. La figure \(\PageIndex{3}\) montre les deux ensembles de paires de bases et illustre deux choses. Tout d’abord, une pyrimidine est appariée à une purine dans chaque cas, de sorte que les dimensions longues des deux paires sont identiques (1,08 nm).
Si deux pyrimidines étaient appariées ou deux purines étaient appariées, les deux pyrimidines occuperaient moins d’espace qu’une purine et une pyrimidine, et les deux purines occuperaient plus d’espace, comme l’illustre la figure \(\PageIndex{4}\). Si ces appariements devaient se produire, la structure de l’ADN ressemblerait à un escalier composé de marches de différentes largeurs. Pour que les deux brins de la double hélice s’emboîtent parfaitement, une pyrimidine doit toujours être appariée à une purine. La deuxième chose que vous devez remarquer dans la figure \(\PageIndex{3}\) est que l’appariement correct permet la formation de trois cas de liaison hydrogène entre la guanine et la cytosine et deux entre l’adénine et la thymine. La contribution additive de cette liaison hydrogène confère une grande stabilité à la double hélice d’ADN.
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