BP13: La double hélice de l’ADN
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Obj.: Visualiser la structure spatiale de la double hélice de l’ADN de différentes manières |
La liaison entre deux monomères successifs dans des acides nucléiques a lieu à l’aide d’un groupe phosphate entre l’atome d’oxygène 5’ d’une première unité et le groupe hydroxyle 3’ de la suivante. De cette manière, de longues chaînes polynucléotidiques peuvent se former avec, en alternance, des groupes phosphates et des groupes de sucres. Sur ce squelette sucre-phosphate, les bases sont implantées sous la forme de branches latérales. On peut différencier les deux extrémités de la chaîne: une première extrémité porte un groupe phosphate 5’ libre tandis que l’autre extrémité porte un groupe hydroxyle libre 3’.
La succession des différents nucléotides, la structure primaire de l’acide nucléique, est présentée en indiquant uniquement la succession des bases dans la chaîne en prenant comme convention d’indiquer l’extrémité 5’ à gauche et l’extrémité 3’ à droite:
5' CGCGAATTCGCG 3'
Sur base de la diffraction des rayons X, Watson et Crick ont pu présenter un modèle pour la structure de l’ADN en trois dimensions. Dans ce modèle à double hélice connu, deux chaînes polynucléotidiques sont enroulées en spirale l’une autour de l’autre. Dans cette double hélice tournant vers la droite, le squelette hydrophile de sucre-phosphate se trouve sur le côté externe en contact avec l’environnement aqueux et les bases maintiennent les deux brins ensemble à l’aide de ponts hydrogène.
On peut comparer la double hélice à un escalier en colimaçon (figure droite)
dont les marches sont formées par les bases et dont la rampe est formée
par le squelette de sucre-phosphate. On accentue encore cette caractéristique
en dessinant un ruban rouge et bleu à travers ce squelette. La figure
à gauche représente un modèle de la double hélice remplissant l’espace
et illustre le fait que l’hélice n’est pas un cylindre, mais
que la surface présente des fentes qui sont importantes lors des interactions
de l’ADN avec d’autres molécules (voir BP 18 et BP 24). La grande
fente, à peu près au milieu de la double hélice, est désignée par l’expression
“fente majeure” (indiquée par la lettre M). Elle est flanquée
à son tour par la “fente mineure” plus étroite (indiquée par
la lettre m). La figure au milieu se rapproche de l’image pour pouvoir
observer l’interaction entre les deux chaînes.
Les bases forment, via des ponts hydrogène (petites barres jaunes), des
paires de bases qui s’empilent dans l’hélice. Chaque paire de
bases a effectué une rotation de 36° par rapport à la paire de bases précédente
(cette rotation est bien visible dans l’ombre de la molécule), si
bien qu’une révolution complète de l’hélice comprend 10 paires
de bases. La distance entre deux paires de bases s’élève à environ
0,34 nm. Les deux chaînes s’étendent dans des directions opposées
(cette orientation étant également désignée par le terme antiparallèle),
ce que l’on peut aisément apercevoir lorsqu’on compare les atomes
d’oxygène 3’ et 5’ dans les deux chaînes.
