Il complesso processo di sintesi proteica e il ruolo del DNA

La sintesi molecolare

La sintesi è la formazione di una molecola più grande a partire da molecole più piccole. La materia vivente è costituita da polimeri, costituiti da monomeri. Le cellule disfano le molecole organiche complesse che assumiamo con il cibo. Ad esempio il glucosio è una fonte di energia che si trova in carboidrati complessi o zuccheri.

Struttura e composizione delle proteine

Una proteina è una catena di monomeri chiamati amminoacidi. La struttura di ogni amminoacido ha al centro un atomo di carbonio il quale lega quattro altri atomi o gruppi di atomi: idrogeno, gruppo carbossilico (-COOH) e gruppo amminico (-NH₂).

Sono formate dai fondamentali elementi chimici: carbonio(C ),idrogeno (H),ossigeno (O)e azoto (N), fondamentali per le macromolecole. I fosfolipidi, colesterolo e proteine nella membrana (a mosaico fluido) sono tutte formate dagli stessi elementi.

Il legame peptidico si forma mediante una reazione di condensazione tra gruppo -COOH e il gruppo -NH₂ del successivo. Viceversa si rompe per idrolisi, liberando due amminoacidi.

La composizione degli amminoacidi cambia tra organismi vegetali e animali. Le proteine animali hanno una struttura di aminoacidi più complessa. Le proteine vegetali si discostano dagli aminoacidi presenti nell’organismo.

Funzioni e tipi di proteine

Ci sono vari tipi di proteine, ad esempio le glicoproteine: molecole proteiche legate a catene di carboidrati. Le proteine hanno dunque varie funzioni (struttura, difesa, ormonale, trasporto..). Gli enzimi sono proteine che accelerano le reazioni chimiche, sono catalizzatori biologici (es. enzimi lattasi). Gli enzimi hanno una forma complementare alla sostanza. L’emoglobina invece è un esempio di proteina di trasporto.

Strutture delle proteine

Nel reticolo endoplasmatico le catene di aminoacidi si compattano:

- struttura primaria: polimero lineare: catena polipeptidica

- struttura secondaria: la catena si avvolge in due modi: ad alfa elica (come cheratine) e beta foglietto (a fisarmonica)

- struttura terziaria: globulare (a gomitolo). Il polipeptide ha forma tridimensionale. Ad es.gli enzimi

- struttura quaternaria: non una sola catena ma tante insieme. Ad esempio l’emoglobina (struttura dove risiede il ferro: eme; dove stanno le proteine: globina).

Il ruolo del DNA nella sintesi proteica

Il DNA non può uscire dal nucleo e in alcuni geni possiede l’informazione per la proteina. Un gene corrisponde a una proteina. Il gene è la parte che codifica la proteina. La sequenza di basi azotate determina la sequenza di amminoacidi. Il DNA quindi manda l’mRNA.

Quando il DNA sta per mandare il messaggio:

si separano le due eliche, il DNA fa una copia di sé stesso. La prima fase è dunque la fase di trascrizione in cui il filamento di RNA si trascrive sul filamento di DNA grazie all’aiuto dell’RNA polimerasi.

I geni degli eucarioti sono costituiti da un’alternanza di sequenze nucleotidiche codificanti (esoni) e non codificanti (istoni). Vengono trascritti entrambi. Prima di uscire dal nucleo l’mRNA si munisce di un cappuccio e di una coda.

Processo di traduzione e codice genetico

L’mRNA esce dai pori ed inizia la fase 2: traduzione: il linguaggio di basi azotate tradotto in sequenza di amminoacidi. La traduzione avviene nei ribosomi.

Per tradurre si usa il codice genetico. Ogni 3 triplette corrispondono ad 1 amminoacido. Vengono lette 3 alla volta (4³=64 combinazioni possibili). Ci sono aminoacidi che possono corrispondere a più di una tripletta ma generalmente ogni tripletta di basi ha una sequenza precisa di 3 basi azotate che corrisponde ad un aminoacido ben preciso. Per ogni tripletta il tRNA(l'RNA transfer) crea l’aminoacido corrispondente. Questo viene aggiunto ad una catena di aminoacidi che poi si avvolge in una struttura tridimensionale e forma la proteina finale.

Il codice genetico è universale: vale per tutti gli esseri viventi.

Non tutto il DNA è codificato, molto DNA viene definito “DNA spazzatura”: il DNA che non ha un ruolo funzionale nelle attività biologiche della cellula.