Concetti Chiave
- La sintesi molecolare è il processo di creazione di molecole più grandi a partire da monomeri, fondamentali per la materia vivente.
- Le proteine sono catene di amminoacidi che svolgono molteplici funzioni biologiche, tra cui quella di enzimi e trasportatori.
- La struttura delle proteine è organizzata in quattro livelli: primaria, secondaria, terziaria e quaternaria, ognuno con caratteristiche uniche.
- Il DNA contiene le informazioni necessarie per la sintesi proteica, trascrivendosi in mRNA che poi viene tradotto in sequenze di amminoacidi.
- Il codice genetico, universale tra gli esseri viventi, traduce le triplette di basi azotate in amminoacidi specifici durante la sintesi proteica.
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.
Domande da interrogazione
- Qual è il processo di sintesi molecolare e quali sono i suoi componenti principali?
- Qual è la struttura fondamentale delle proteine e quali elementi chimici le compongono?
- Quali sono le diverse strutture delle proteine e come si formano?
- Qual è il ruolo del DNA nella sintesi proteica?
- Come funziona il codice genetico e qual è la sua importanza?
La sintesi molecolare è la formazione di molecole più grandi a partire da molecole più piccole, come i polimeri formati da monomeri. La materia vivente è costituita da polimeri, e le cellule disgregano le molecole organiche complesse assunte con il cibo, come il glucosio, che è una fonte di energia.
Le proteine sono catene di amminoacidi, ognuno dei quali contiene un atomo di carbonio legato a idrogeno, gruppo carbossilico e gruppo amminico. Gli elementi chimici fondamentali per le macromolecole includono carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto.
Le proteine presentano diverse strutture: primaria (catena polipeptidica), secondaria (alfa elica o beta foglietto), terziaria (forma globulare) e quaternaria (combinazione di più catene). Queste strutture si formano nel reticolo endoplasmatico.
Il DNA contiene l'informazione per la sintesi delle proteine attraverso i geni. Durante la trascrizione, il DNA si copia in mRNA, che poi esce dal nucleo per essere tradotto in una sequenza di amminoacidi nei ribosomi.
Il codice genetico traduce le triplette di basi azotate in amminoacidi, con ogni tripletta corrispondente a un amminoacido specifico. È universale per tutti gli esseri viventi e consente la sintesi proteica, mentre gran parte del DNA non è codificato e viene definito "DNA spazzatura".
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