Sintesi proteica biologia, Schemi e mappe concettuali di Biologia

Scarica Sintesi proteica biologia e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Biologia solo su Docsity! SINTESI PROTEICA La sintesi delle proteine è un meccanismo con il quale si passano le informazioni genetiche da una cellula a un’altra, se si parla di cellule somatiche, e da una generazione a un’altra, se si parla di cellule gametiche. Oltre al passaggio, però, si devono produrre PROTEINE, dette anche “mattoni dell’organismo”. Presentano, in maggior quantità, carbonio, ossigeno, idrogeno, azoto, a cui si aggiunge anche lo zolfo, in minor quantità, e sono responsabili della crescita e del mantenimento in vita dell’organismo, della formazione di una nuova cellula e della produzione di materia organica. Per passare dal DNA alla proteina definitiva occorre introdurre un intermedio fondamentale nel processo di sintesi, ovvero l’RNA, attraverso il quale l'informazione contenuta nei nucleotidi del DNA viene trascritta e poi tradotta nella sequenza dei 20 amminoacidi di una proteina. RNA e DNA sono polimeri molto simili tra loro e le differenze nella loro struttura sono poche ma sostanziali. • Innanzitutto, lo zucchero che si alterna ai gruppi fosfato per costituire il filamento polinucleotidico nell'RNA è il ribosio, mentre nel Dna è presente il desossiribosio. Si tratta di due molecole che differiscono tra loro solo per un atomo di ossigeno in più presente nel ribosio e che manca nel desossiribosio. • La seconda differenza sta in una delle quattro basi azotate. Tre di queste (adenina, guanina e citosina) sono presenti in entrambi gli acidi nucleici, la quarta, invece, è diversa: l’RNA presenta l’uracile (U), che sostituisce la timina del DNA. • L’RNA è a catena singola, il DNA è a doppia elica. Esistono tre tipi di RNA: • RNA MESSAGGERO (mRNA): trasporta l’informazione genetica dal DNA al citoplasma, dove vengono sintetizzate le proteine; • RNA RIBOSOMIALE (rRNA): è un elemento costitutivo dei ribosomi; • RNA DI TRASPORTO (tRNA): trasporta gli amminoacidi liberi nel citoplasma ai ribosomi, durante la sintesi proteica, e serve per tradurre l’informazione contenuta nella sequenza di nucleotidi dell’mRNA in una sequenza di amminoacidi. La sintesi delle proteine viene effettuata all’interno della cellula e si divide in due grandi momenti: • TRASCRIZIONE, avviene nel nucleo e gli acidi nucleici coinvolti sono il DNA e l’mRNA • TRADUZIONE, avviene nel citoplasma e coinvolge mRNA, tRNA, rRNA. La prima parte della sintesi delle proteine viene chiamata TRASCRIZIONE. Durante questa fase viene srotolato soltanto un tratto di DNA, quindi, a differenza della replicazione del DNA in cui tutta la molecola di DNA si srotola, nel caso della trascrizione soltanto il tratto di DNA che deve essere tradotto in proteina è sciolto. A questo punto, uno dei due filamenti funge da stampo e copia sé stesso in maniera analoga a quanto visto per la replicazione, con la sola differenza che stavolta la copia del tratto di DNA non avviene su altro DNA ma su RNA tramite l'enzima RNA POLIMERASI e tramite le regole dell'abbigliamento delle basi complementari. L’RNA POLIMERASI si sposta lungo il filamento stampo di DNA aggiungendo via via nucleotidi all’estremità 3’ del filamento di RNA nascente; infatti, la trascrizione avviene in direzione 5’----3’. (l’RNA polimerasi si lega ad una sequenza specifica sul DNA, detta PROMOTORE e un’altra sequenza specifica, detta SEGNALE DI TERMINAZIONE, indica il punto di arresto della trascrizione). Si forma, quindi, un filamento di RNA complementare al DNA, che prende il nome di RNA messaggero (mRNA), in quanto trasporta un messaggio che dovrà poi essere convertito in proteina nel citoplasma. La fase di copiatura è detta TRASCRITTASI. Questo filamento è formato da INTRONI, che non sono codificanti, e ESONI, che invece sono codificanti. Attraverso un processo, detto SPLICING, gli introni vengono tagliati e assorbiti, formando un mRNA maturo di soli esoni. Alla fine dello splicing, il filamento maturo fuoriesce dal nucleo, attraverso un poro della membrana nucleare, ed entra nel citoplasma, dove si attiverà il macchinario legato alla seconda fase della produzione delle proteine, cioè legato alla TRADUZIONE. Il macchinario per la TRADUZIONE, ovvero la conversione della sequenza di RNA messaggero in proteina, avviene nel citoplasma e comporta la presenza di altri due tipi di RNA: l’RNA ribosomiale (o rRNA) e l’RNA transfer (o tRNA). L’RNA ribosomiale, insieme alle proteine, forma degli organelli, detti RIBOSOMI, prodotti in una regione specializzata interna al nucleo, il NUCLEOLO. Il RIBOSOMA si chiude sopra il filamento di RNA messaggero e scorre di tripletta in tripletta fino a che non incontra quella di stop. All’interno del ribosoma vi sono due molecole di tRNA. I tRNA hanno da un lato una tripletta di nucleotidi, detta ANTICODONE, che deve combaciare con la tripletta dell’RNA messaggero; dall’altro lato hanno, invece, l’amminoacido corrispondente. I tRNA si fissano con il loro anticodone alla tripletta corrispondente (CODONE) sull’mRNA, allineandosi uno a fianco all’altro, in modo che gli amminoacidi che trasportano si possano affiancare e unire nella sequenza precisa per costituire la proteina richiesta dalla cellula. Quando l’amminoacido, legato ad un tRNA, si lega all’amminoacido successivo (legato ad un altro tRNA, che nel frattempo si è fissato alla tripletta successiva dell’mRNA), il primo tRNA si stacca dal suo amminoacido e dall’mRNA, abbandona il ribosoma e torna disponibile per un ulteriore traduzione. CODICE GENETICO Dopo decenni di ricerche e di esperimenti si è stabilito che l'informazione genetica è organizzata in gruppi di 3 triplette di nucleotidi: a ciascuna tripletta, chiamata anche CODONE, corrisponde un amminoacido specifico. L’insieme delle corrispondenze codone-amminoacido, che sono quattro alla terza, cioè 64, è chiamato CODICE GENETICO. 3 di questi codoni, però, non corrispondono a un amminoacido ma sono le TRIPLETTE o CODONI DI STOP, che pongono fine alla sintesi delle proteine, ma esiste anche un segnale di inizio, TRIPLETTA o CODONE DI START (AUG) che, però, fa parte dei 61 amminoacidi. Appare evidente che non c'è una corrispondenza biunivoca tra codone e amminoacido: un codone corrisponde a un solo aminoacido ma un amminoacido può essere specificato da più di un codone. Si dice, perciò, che il codice genetico è RIDONDANTE o DEGENERATO. Infine, il CODICE GENETICO è UNIVERSALE, cioè è valido per tuti gli organismi con poche eccezioni.