Organisation physique, moléculaire ou géométrique de l'ADN (612 mots)

Notes utiles sur l'organisation physique, moléculaire ou géométrique de l'ADN!

WT Astbury fut le premier à s'interroger sur la structure tridimensionnelle de l'ADN. D'après ses études de cristallographie aux rayons X sur la molécule d'ADN, il concluait dans les années 1940 que, comme l'ADN avait une densité élevée, son polynucléotide était donc un empilement de nucléotides plats. dont était orienté perpendiculairement au grand axe de la molécule et était situé tous les 3, 4 A le long de la pile.

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Les études cristallographiques aux rayons X d’Astbury ont été poursuivies par Wilkins et ses collaborateurs (1953), qui ont réussi à préparer des fibres d’ADN hautement orientées leur permettant d’obtenir une photographie par diffraction des rayons X. L'un de ses associés, Rosalind Franklin, a obtenu une photographie supérieure de l'ADN par diffraction aux rayons X confirmant l'inférence antérieure d'Astbury d'une distance de 3, 4 A internucléotide et suggérant une configuration hélicoïdale pour la molécule d'ADN.

Watson et Crick, qui étaient déjà engagés dans la construction d’un modèle approprié pour la structure de l’ADN, ont immédiatement utilisé cette information pour construire un modèle moléculaire de l’ADN. En avril 1953, Watson et Crick publièrent leurs conclusions sur la structure de l'ADN dans le même numéro de «Nature», dans lequel Wilkins et ses collègues présentèrent les preuves radiographiques de cette structure.

Considérations de Watson et Crick dans la construction de la structure en double hélice de la molécule d'ADN:

Watson et Crick ont ​​conclu directement à partir de la photographie de diffraction aux rayons X de l'ADN prise par Franklin que (1) la chaîne polynucléotidique de l'ADN se présentait sous la forme d'une hélice régulière, (2) que l'hélice avait un diamètre d'environ 20 A et, (3) l'hélice fait un tour complet tous les 3, 4 A le long de sa longueur et, par conséquent, puisque la distance internucléotidique est de 3, 4 A, consiste en un empilement de dix nucléotides par tour.

Considérant la densité connue de la molécule d’ADN, Watson et Crick concluent ensuite que l’hélice doit contenir deux chaînes polynucléotidiques, ou deux piles de dix nucléotides par tour, car la densité d’un cylindre de 20 A de diamètre et de 34 A de long serait trop importante. faible si elle ne contient qu'une seule pile de dix, et trop élevée si elle contient trois piles ou plus de dix nucléotides chacune.

Avant d'essayer de disposer ces deux chaînes polynucléotidiques en une hélice régulière des dimensions requises, Watson et Crick ont ​​toutefois imposé une restriction supplémentaire à leur modèle - une restriction découlant de leur connaissance du fait que l'ADN est, après tout, le matériel génétique.

Pour que l'ADN contienne des informations sur l'hérédité, a-t-il raisonné, et si cette information est inscrite sous la forme d'une séquence spécifique des quatre bases le long de la chaîne polynucléotidique, la structure moléculaire de l'ADN doit pouvoir accueillir toute séquence arbitraire de bases le long de ses chaînes polynucléotidiques . Sinon, la capacité de l’ADN en tant que support d’information serait trop sévèrement limitée.

Ils ont donc ressenti le besoin de construire une hélice régulière telle que, bien que composée de deux chaînes polynucléotidiques contenant une séquence arbitraire de bases nucléotidiques tous les 3, 4 A sur leur longueur, elle aurait néanmoins un diamètre constant de 20 A.

Puisque la dimension du noyau purine est supérieure à celle du noyau pyrimidine, Watson et Crick ont ​​alors supposé que l’hélice à deux chaînes pouvait avoir un diamètre constant s’il existait une relation complémentaire entre les deux piles de nucléotides, de sorte qu’à chaque niveau un pile contient une base de purine et l’autre une base de pyrimidine.

Enfin, pour doter l'hélice d'une stabilité thermodynamique, la structure aurait de nombreuses possibilités pour la formation de liaisons hydrogène entre l'hydrogène amino ou hydroxyle et les céto-oxygènes ou immuno-azotes des bases de la purine et de la pyrimidine. Ces considérations les ont amenés à construire un modèle à double hélice pour la structure moléculaire de la molécule d'ADN.