RIASSUNTO SULLA SINTESI PROTEICA E SUL CICLO CELLULARE, Appunti di Biologia

Scarica RIASSUNTO SULLA SINTESI PROTEICA E SUL CICLO CELLULARE e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! SINTESI PROTEICA: Il codice genetico è il sistema per cui le informazioni genetiche codificate nel DNA arrivano a operare la sintesi di tutte le proteine necessarie alla vita degli organismi. L’informazione è depositata nella sequenza di basi azotate lungo i filamenti di DNA. Le basi azotate sono adenina, timina, citosina, guanina. Il codine genetico ha diverse proprietà importanti: • È a “triplette” perché una sequenza di tre basi azotate specifica l’identità di un singolo amminoacido. Pertanto l’informazione deve essere letta a gruppi di tre. • Il codine genetico è “ridondante” (o degenerazione del codice genetico), ciò significa che più di una tripletta (o codone) può rappresentare lo stesso amminoacido. Questo sistema ci protegge da possibili mutazioni. • Il codice genetico è universale, infatti i codoni specificano gli stessi amminoacidi in tutti gli organismi viventi, ad eccezione del DNA mitocondriale, del genoma batterico e nucleare di alcuni protozoi. Un gene può essere definito come una sequenza di nucleotidi che porta l’informazione necessaria per produrre una specifica proteina o un RNA. Un gene eucariotico è costituito da una successione di tratti codificanti amminoacidi (esoni) e tratti non codificanti (introni). Nei geni batterici invece, gli introni non sono presenti. Altri elementi importanti per la funzionalità di un gene sono il promotore e il terminatore, che segnano rispettivamente l’inizio e il termine di un gene. N.B: si definisce cromatina il complesso di DNA e delle proteine ad esso associate che costituiscono il cromosoma. La cromatina è suddividibile in eucromatina (trascritta attivamente e che quindi contiene geni che vengono espressi) ed eterocromatina (trascrizionalmente inattiva). L’attivazione genica inizia con la temporanea interruzione dei legami a idrogeno tra le basi azotate dei due filamenti di DNA (quindi il DNA si apre e tratti della sequenza vengono trascritti in RNA). La prima fase del processo di trascrizione è il legame tra l’RNA polimerasi e il promotore del gene. Negli eucarioti le RNA polimerasi sono tre e ognuna sintetizza un tipo di RNA. In particolare la RNA polimerasi di tipo II sintetizza l’mRNA, che trasporta l’informazione necessaria a sintetizzare le proteine. L’RNA messaggero può copiare l’informazione genetica e lasciare il nucleo (processo di trascrizione che avviene nel nucleo) per trasportarla nel citoplasma, dove avviene la sintesi proteica. TRASCRIZIONE DEL mRNA: le due catene di DNA in un gene sono complementari: una è la catena codificante e l’altra è chiamata catena stampo e contiene le triplette complementari che saranno usate come stampo per la produzione di mRNA. L’mRNA prodotto avrà una sequenza nucleotidica identica a quella della catena codificante, ma con la timina sostituita dall’uracile. Una volta che i filamenti di DNA sono stati separati e il promotore è stato esposto, la trascrizione può cominciare. La trascrizione può essere suddivisa in tre stadi distinti: inizio, allungamento e terminazione. 1. Il primo stadio, che dà inizio alla trascrizione, richiede un promotore, una speciale sequenza di DNA alla quale si lega molto saldamente la RNA polimerasi. Per ogni gene (o, nei procarioti, per ogni serie di geni) c’è almeno un promotore. I promotori sono importanti sequenze di controllo che «dicono» all’RNA polimerasi tre cose: da dove far partire la trascrizione, quale filamento del DNA trascrivere e in quale direzione procedere. 2. Dopo che l’RNA polimerasi si è legata al promotore, incomincia il processo dell’allungamento). La RNA polimerasi apre il DNA e legge il filamento di stampo in direzione 3'-5'. Il nuovo RNA si allunga verso l’estremità 3' partendo dalla prima base che costituisce l’estremità 5'. Di conseguenza l’RNA trascritto è antiparallelo al filamento di stampo del DNA. 3. Analogamente al sito di inizio che precisa il punto di partenza della trascrizione, sul filamento stampo del DNA ci sono particolari sequenze di basi che ne stabiliscono la terminazione. La catena di mRNA, prodotta durante la trascrizione (pre-mRNA) deve essere “elaborata” prima di lasciare il nucleo. Nella fase chiamata “maturazione dell’RNA” le regioni non codificanti (introni) vengono tagliate via e i segmenti rimanenti, detti esoni, vengono uniti insieme per poter uscire dai pori nucleari. Questo processo di rimozione degli introni è detto SPLICING e avviene per tutti gli RNA, ad opera dello SPLICEOSOMA, un complesso costituito da proteine e piccoli RNA nucleari. Gli introni vengono degradati nel nucleo. La maturazione dell’RNA produce una catena più corta del pre-mRNA ma funzionante. Recentemente sono stati scoperti nuovi tipi di RNA: microRNA e i siRNA. I primi in particolare sono piccolissimi RNA a singolo filamento lunghi 20-23 nucleotidi. Il meccanismo d’azione dei miRNA meglio conosciuto riguarda il SILENZIAMENTO DELL’ESPRESSIONE DI mRNA CITOPLASMATICI. I miRNA causano un blocco della traduzione dell’mRNA, in quanto avendo una sequenza nucleotidica parzialmente complementare ad un tratto dell’mRNA bersaglio, si legano ad esso, impedendo la sintesi proteica. TRADUZIONE: la sintesi proteica avviene attraverso la traduzione, ovvero il processo che permette che l’informazione trascritta nell’mRNA venga convertita in una sequenza di amminoacidi, volti alla formazione di una proteina. Ciascun codone di mRNA determina l’inserimento di un particolare amminoacido nella catena polipeptidica. Gli amminoacidi sono forniti di RNA transfer, un tipo di RNA relativamente piccolo e mobile che lega e trasporta un amminoacido specifico. Nel tRNA è presente una zona molto importante che può interagire con il filamento di mRNA: l’anticodone. Durante la traduzione l’anticodone si lega in modo complementare ad uno specifico codone dell’mRNA. La sequenza di basi di un anticodone indica il tipo di amminoacido trasportato dal tRNA. La reazione di legame dell’amminoacido all’tRNA è estremamente specifica e un enzima, l’amminoacil-tRNA sintetasi, riconosce sia il tRNA che il relativo amminoacido. La traduzione consta di tra fasi: • INIZIO: si ha la formazione di un complesso (detto complesso di inizio) tra l’mRNA, la subunità ribosomiale minore e una molecola di tRNA portante il primo amminoacido metionina. Al complesso di inizio si lega la subunità ribosomiale maggiore. Il primo tRNA, che porta legata la metionina si posizione in corrispondenza del sito P (contiene il tRNA che lega la catena polipeptidica in accrescimento). La formazione del complesso d’inizio richiede una spesa energetica cellulare fornita dall’idrolisi di una molecola di GTP. • ALLUNGAMENTO: nel sito A (contiene il tRNA che trasporta l’amminoacido che lega la catena polipeptidica in accrescimento) arriva un altro transfer carico di un amminoacido. Il ribosoma scorre in direzione 5’-3’ di un codone. Tra i due amminoacidi adiacenti si forma un legame peptidico e si spezza il legame che univa amminoacido e transfer. Il catalizzatore del legame peptidico è un RNA con attività catalitica: il ribozima. • TERMINE: la catena polipeptidica continua ad allungarsi mediante l’aggiunta di amminoacidi finchè un codone di stop nella molecola di mRNA si posizione nel sito A del ribosoma. Il codone di stop infatti, è così chiamato perché non codifica per nessun amminoacido. Una proteina detta “fattore di rilascio” si lega al codone di stop e provoca l’aggiunta di una molecola d’acqua anziché di un amminoacido nella catena polipeptidica. Nella realtà più ribosomi (poliribosoma) si attaccano ad unico filamento di mRNA e lavorano contemporaneamente, per far avvenire la traduzione più velocemente. Talvolta le proteine neosintetizzate non sono immediatamente pronte per svolgere la loro funzione ma devono subire delle modificazione post- traduzionali, come per esempio l’aggiunta o la rimozione di un gruppo fosfato. Se alla fine della sintesi, la proteina non è funzionante deve essere degradata da parte dei proteasomi. Le proteine che devono essere degradate dai proteasomi vengono “marcate” dalla cellula da una proteina chiamata “ubiquitina”. CICLO CELLULARE: