Les nucléotides sont des molécules complexes qui sont les éléments constitutifs de l’acide désoxyribonucléique (ADN) et de l’acide ribonucléique (ARN). Chaque nucléotide a trois parties – un sucre à cinq carbones, un groupe phosphate et une base organique. Il existe deux variantes du sucre, selon que le nucléotide se trouve dans une molécule d’ADN ou d’ARN. En outre, l’une des cinq bases organiques différentes peut être attachée à chaque nucléotide – adénine, cytosine, guanine, thymine ou uracile. La cytosine, la guanine et l’adénine se trouvent à la fois dans les molécules d’ARN et d’ADN, tandis que la thymine ne se trouve que dans l’ADN et que l’uracile se trouve uniquement dans l’ARN.
Les cinq bases ont une structure cyclique complexe composée d’atomes de carbone et d’azote. En raison des atomes d’azote présents dans le cycle, les bases sont également appelées bases azotées. Chacune des bases a une structure chimique qui diffère des quatre autres, ce qui permet un appariement de bases spécifique entre chacune des bases.
Les cinq bases peuvent être divisées en deux groupes en fonction du nombre de cycles trouvés dans leur structure chimique. Les bases puriques sont constituées de deux cycles d’atomes et les bases pyrimidiques n’ont qu’un seul cycle d’atomes. Les bases puriques comprennent l’adénine et la guanine, tandis que les bases pyrimidiques sont la cytosine, la thymine et l’uracile. Lorsque les bases s’apparient et se lient, les bases puriques ne se lient qu’aux bases pyrimidiques. Plus précisément, l’adénine ne se lie qu’à la thymine ou à l’uracile et la cytosine ne se lie qu’à la guanine.
Cet appariement de bases spécifique est très important pour la stabilité d’une molécule d’ADN, qui est composée de deux brins de nucléotides qui s’enroulent en spirale pour former une double hélice. Les deux brins sont maintenus ensemble par des liaisons hydrogène entre des bases complémentaires sur chaque brin. L’adénine et la thymine sont liées par deux liaisons hydrogène, tandis que la guanine et la cytosine sont liées par trois liaisons hydrogène. Seules ces paires sont capables de former les liaisons hydrogène nécessaires pour rendre la molécule d’ADN stable.
En se liant uniquement entre les bases puriques et les bases pyrimidiques, la distance entre les deux brins reste uniforme, ajoutant une stabilité supplémentaire à la molécule d’ADN. Lorsqu’une base purique se lie à une base pyrimidique, une molécule à double cycle se lie à une molécule à cycle unique. Si une base purique devait se lier à une base purique, alors deux molécules à double cycle seraient attachées, ou si une base pyrimidique était liée à une base pyrimidique, alors deux molécules à un seul cycle seraient attachées. Si tous ces scénarios de liaison se produisaient, la molécule d’ADN s’inclinerait et ne serait pas uniforme, ce qui affecterait sa structure et sa stabilité globales. Avoir une molécule d’ADN stable est impératif pour le succès, car il porte l’information génétique pour chaque organisme.