Concetti Chiave
- La sintesi proteica traduce l'mRNA in una sequenza di amminoacidi tramite il tRNA, che posiziona gli amminoacidi seguendo le istruzioni dell'mRNA.
- Il codice genetico utilizza triplette di basi, o codoni, per codificare gli amminoacidi, con 61 codoni per amminoacidi e 3 codoni nonsenso per segnali di terminazione.
- Il tRNA, con il suo anticodone complementare, si appaia al codone dell'mRNA per trasportare l'amminoacido al ribosoma, il sito di assemblaggio delle proteine.
- Il ribosoma, composto da due subunità, catalizza la formazione di un polipeptide collegando amminoacidi in sequenza fino al raggiungimento di un codone di stop.
- Il codice genetico è universale, permettendo la stessa traduzione del DNA in proteine in tutte le forme di vita conosciute, dai batteri agli esseri umani.
La sintesi delle proteine comporta la traduzione delle istruzione dalla sequenza nucleotidica dell'mRNA (il "linguaggio" degli acidi nucleici) in una sequenza di amminoacidi (il "linguaggio" delle proteine). Ogni amminoacido, che deve essere incorporato nella proteina, viene innanzitutto attaccato a una molecola specifica di tRNA. Quest'ultimo disporrà l'amminoacido nella posizione appropriata specificata dall'mRNA (per ognuno dei venti amminoacidi vi sono uno o più tipi specifici di molecole di tRNA); inoltre in ogni cellula si trova una serie di enzimi attivanti, i quali attaccano specificamente ogni aminoacido al suo tRNA corrispondente.
Indice
Meccanismo di traduzione dell'mRNA
Ma come fa l'RNA di trasporto a sapere esattamente qual è il punto di aggancio sull'RNA messaggero secondo le indicazioni del DNA? In realtà, si tratta di un meccanismo abbastanza semplice.
Gli scienziati sapevano che l'alfabeto del DNA è costituito da quattro diversi tipi di nucleotidi e sapevano anche che gli amminoacidi, delle infinite varietà di molecole proteiche esistenti in natura, sono solo venti; di conseguenza sarebbero stati necessari venti messaggi diversi per guidarne la giusta collocazione nell'ambito della molecola proteica.Codifica genetica e triplette di basi
Tuttavia i codici di cui il DNA dispone sono solo quattro (adenina, timina, guaina, citosma), dunque, per aumentare il numero dei messaggi cifrati da parte del DNA, è necessario accrescere il numero di combinazioni possibili. D'altra parte, anche la sequenza di due nucleotidi è insufficiente per soddisfare le esigenze di codifica per i venti amminoacidi (in
questo caso le combinazioni possibili sono infatti 24 = 16, e precisamente:
AA; AT; AG; AC; TA; TT; TG; TC; CA; CI ; CG; CC; GA; GT; ÓC; GG).
La soluzione risiede nella tripletta di basi in grado di offrire una gamma di sessantaquattro combinazioni, di cui sessantuno si sono rivelate capaci di codificare amminoacidi, mentre le altre tre, in apparenza prive di significato e chiamate codoni nonsenso, sono interpretate come "segni di interpunzione" utili a indicare la fine di un messaggio o l'inizio di un altro.
Funzionamento del tRNA adattatore
La chiave del meccanismo con cui funziona il tRNA adattatore è l'appaiamento fra tre delle sue basi (l'anticodone) e tre basi delFmRNA (il codone). Ogni molecola di tRNA ha nella sua sequenza di basi un anticodone complementare a una sequenza di tre basi - cioè a un codone - del filamento di mRNA. Come vengono uniti gli amminoacidi per formare un polipeptide dopo che sono stati portati fino all'mRNA?
Processo di sintesi del polipeptide
L'intero processo concerne il ribosoma, un organulo cellulare formato da RNA ribosomico e proteine, che funge da sito per il montaggio della molecola proteica. Ogni ribosoma è formato da due subunità, una più grande e una più piccola: la subunità grande è dotata di "tasche" per l'inserimento del tRNA, mentre la subunità piccola ha i siti per l'attacco dell'mRNA . Per iniziare la sintesi di un polipeptide, un fìlamento di mRNA si associa a un ribosoma e al tRNA che porta il primo amminoacido da incorporare nella catena proteica. L'RNA messaggero ha una tripletta di basi che viene riconosciuta dal ribosoma come segnale d'inizio. Un ribosoma, il codone di inizio dell'mRNA e il tRNA speciale che porta il primo amminoacido della catena formano il complesso d'inizio.
Una volta che il primo amminoacido si trova nella posizione specificata dal codone di inizio dell'mRNA, il successivo codone lega l'anticodone complementare del tRNA che trasporta l'amminoacido seguente. Si forma così il primo dipeptide che rimane attaccato al tRNA dell'aminoacido che è arrivato per ultimo. Il ribosoma quindi, senza rilasciare il tRNA che trattiene il dipeptide, impegna il codone successivo liberando il primo codone e il primo tRNA. L'amminoacido corrispondente al nuovo codone arriva legato al suo tRNA e viene aggiunto al dipeptide a formare un tripeptide. Questo processo continua con l'allungamento del polipeptide fino a quando il ribosoma incontra uno dei codoni nonsenso dell'mRNA (si tratta di uno dei tre codoni UAA, UAG o UGA) che costituisce il segnale di terminazione.
Universalità del codice genetico
L'ultimo tRNA viene quindi rilasciato e il polipeptide si stacca dal ribosoma e dal tRNA. La catena polipeptidica è completa. Il codice genetico che stabilisce le corrispondenze fra triplette di basi dell'RNA e amminoacidi è lo stesso per le cellule di tutti gli organismi esaminati, dai batteri ai funghi, dalle piante agli animali. Quindi il codice genetico è universale: una data sequenza di basi del DNA o dell'mRNA, presente in un batterio o in una cellula umana, dà lo stesso polipeptide.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo del tRNA nella sintesi proteica?
- Come viene determinata la sequenza degli amminoacidi in una proteina?
- Qual è la funzione dei codoni nonsenso?
- In che modo il ribosoma contribuisce alla sintesi proteica?
- Perché il codice genetico è considerato universale?
Il tRNA trasporta specifici amminoacidi al ribosoma, dove l'anticodone del tRNA si appaia con il codone complementare dell'mRNA, facilitando l'incorporazione degli amminoacidi nella catena polipeptidica.
La sequenza degli amminoacidi è determinata dalla sequenza di codoni nell'mRNA, che viene tradotta in amminoacidi grazie all'appaiamento con gli anticodoni del tRNA.
I codoni nonsenso (UAA, UAG, UGA) servono come segnali di terminazione, indicando al ribosoma di interrompere la sintesi proteica e rilasciare il polipeptide completato.
Il ribosoma funge da sito di assemblaggio per la sintesi proteica, facilitando l'interazione tra mRNA e tRNA e catalizzando la formazione dei legami peptidici tra gli amminoacidi.
Il codice genetico è universale perché la stessa sequenza di basi del DNA o dell'mRNA codifica per lo stesso polipeptide in tutti gli organismi, dai batteri agli esseri umani.
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