Biologia animale e vegetale

Processo di replicazione del DNA

LIGASI. Inoltre la DNA POLIMERASI ha anche una capacità di autocorrezione chiamata anche esonucleasica, che va a rimuovere l'eventuale base azotata errata. Per quanto riguarda il processo in generale vediamo come il processo inizi grazie ad una proteina iniziatrice che si lega al DNA nel punto di origine della replicazione e inizia a svolgere il DNA. Interviene adesso la DNA ELICASI che inizia a sperare i due filamenti grazie anche all'aiuto di una TOPOISOMERASI, la DNA GIRASI, la quale facilita tale separazione. Poi grazie alle SSBP PROTEIN vengono mantenuti separati e si viene a creare la forcella di replicazione. A questo punto la DNA PRIMASI si lega al filamento anticipato e sintetizza un corto primer di RNA complementare al DNA stampo. Solo adesso interviene la DNA POLIMERASI la quale utilizza tale innesco per iniziare a sintetizzare DNA e aggiunge desossiribonucleotidi all'estremità 3' e per tale filamento sarà sufficiente un solo innesco perché.

la sintesi procede in modo continuo. A questo punto viene sintetizzato un innesco di RNA per il filamento ritardato dalla cui estremità 3' la DNA POLIMERASI inizierà il suo lavoro, tuttavia qua la sintesi è discontinua e richiede una serie di primer e la sintesi parte da ciascuno di essi, andando a formare i famosi di frammenti di Okazaki che si allungano fino a quando incontrano il frammento adiacente. Adesso si andrà a eliminare l'innesco di RNA da parte della DNA POLIMERASI e sostituito con del nuovo di DNA. Infine la DNA LIGASI unisce i frammenti adiacenti con legami fosfodiesterici. Perciò nelle vicinanze della forcella di replicazione lavorano contemporaneamente DNA LIGASI, DNA POLIMERASI, PRIMASI, ELICASI e GIRASI. Le mutazioni nella replicazione sono causate dalla DNA POLIMERASI, le principali sono: Depurinazione, ovvero il distacco delle basi azotate e il desossiribosio; Deaminazione, ovvero la rimozione di un gruppo amminico; Formazione di

un dimero di timina, provocato dalle radiazioni ultraviolette, le quali vanno a creare dei legami covalenti crociati. Sistemi di riparazioni sono molteplici e complessi, tuttavia quello più semplice prevede l'intervento degli enzimi endonucleasi.

Trascrizione del DNA (Da DNA a RNA)

Il dogma centrale della biologia molecolare descrive il flusso dell'informazione genetica nella cellula dal DNA al RNA ed infine alle PROTEINE. Le informazioni che si trovano nel DNA vengono trascritte e processate in molecole di mRNA (porta il messaggio dal DNA ai ribosomi), rRNA (porta alla formazione di ribosomi) e tRNA (trasporta gli amminoacidi nella traduzione), le quali verranno poi utilizzate nella sintesi proteica. Diversamente poi dai procarioti i quali compiono trascrizione e traduzione contemporanea, negli eucarioti, a causa della compartimentazione della trascrizione nel nucleo, quest'ultima richiede la separazione tra le due fasi.

In generale la trascrizione è il processo

in cui uno stampo di DNA è copiato dall'enzima RNAPOLIMERASI per poter produrre una molecola complementare di RNA. La possiamo dividere in quattro fasi: legame della RNA POLIMERASI al filamento di DNA stampo; inizio della sintesi di RNA; allungamento della catena di RNA; terminazione, seguita dal rilascio della RNAPOLIMERASI e del prodotto completo di RNA e DNA stampo.

Per quanto riguarda la RNA POLIMERASI vediamo come a differenza della DNA POLIMERASI, questa non abbia bisogno né di un PRIMER né di una ELICASI, ed è unidirezionale anziché bidirezionale. Inoltre la RNA POLIMERASI dei procarioti è un multimero di catene polipeptidiche, in particolare 5, due subunità alfa, una beta, una beta', le quali formano il core dell'enzima, in più vi è la parte variabile, ossia il fattore sigma. Invece negli eucarioti sono 3: la 1, la 2 e la 3.

Nei procarioti i PROMOTORI, ossia una particolare sequenza nella parte iniziale,

Sono più semplici le due sequenze nucleotidiche più importanti sono la -10 e la -35; le quali sono riconosciute dalla RNA POLIMERASI, la quale si lega e comincia a separare le 2 molecole di DNA. Una volta che il fattore sigma si è legato e la RNA POLIMERASI ha cominciato a rompere i legami a H, il fattore sigma si stacca ed inizia la trascrizione. Successivamente vediamo come la subunità gamma lega gli elementi -35 e -10 e la RNA POLIMERASI con dei particolari movimenti rompe i legami ad H, il DNA consequenzialmente si accartoccia e si vanno a formare i 2 filamenti stampo e dopo ciò l'RNA viene liberato e degradato, viene liberato il fattore sigma ed inizia l'allungamento. Per quanto riguarda la terminazione si ha quando la RNA POLIMERASI raggiunge il cosiddetto SITO DI TERMINAZIONE, tuttavia ci sono altri 2 meccanismi: Rho dipendente o Rho indipendente. Il primo dipende appunto dalla proteina Rho la quale una volta raggiunta la RNA POLIMERASI

sul SITO DI TERMINAZIONE destabilizza l'ibrido RNA-DNA, promuovendo il distacco della RNAPOLIMERASI e la rinaturazione del DNA; il secondo invece non ha alcuna proteina ma è la stessa molecola di RNA assume una forma tale da svolgere il lavoro di Rho. Negli eucarioti la trascrizione si basa sugli stessi principi, tuttavia è più complessa, di fatto abbiamo tre RNA POLIMERASI. La 1 legge da 3' a 5' il filamento stampo di DNA che contiene l'informazione per poter creare rRNA, la 2 che è responsabile della sintesi di mRNA e piccoli RNA, la 3 si occupa della sintesi di tRNA. Abbiamo poi molti più promotori per ogni forma enzimatica inoltre al promotore non si lega solamente l'enzima, ma si forma un complesso. Per poter iniziare la trascrizione la RNA POLIMERASI necessita dell'aiuto delle proteine GTF le quali insieme andranno a creare il complesso di inizio della trascrizione; per quanto riguarda l'allungamento non ci sono

differenze con i procarioti. Per la terminazione abbiamo 3 strade: per la RNAPOLIMERASI 1 viene trascritta una sequenza di 18 nucleotidi all'estremità 3' della catena nascente di RNA che segna la fine del processo; per la RNA POLIMERASI 2 avviene un taglio che libera il trascritto in un sito specifico che libera l'RNA e il processo si degrada; per la RNA POLIMERASI 3 è sufficiente una zona ricca di UUU.

Maturazione mRNA4 fasi: capping, poliadenilazione, splicing, editing.

Capping, si tratta di un'aggiunta di 7-metilguanosina all'estremità 5' del pre-mRNA, ha l'obiettivo di proteggerlo dalle ribonucleasi e posiziona in modo corretto i cromosomi durante la traduzione;

Poliadenilazione, consiste nell'aggiunta di numerosi nucleotidi all'estremità 3' OH, ossia la coda poli(A) che aiuta il pre-mRNA ad uscire dal nucleo e lo protegge dalla degradazione da parte di enzimi nucleari presenti nel citoplasma;

Splicing,

consiste nella rimozione degli introni (Sequenze non codificanti) e della riunione degli esoni (Sequenze codificanti). Tale rimozione è mediata dallo SPLICEOSOMA, ossia grandicomplessi molecolare che consistono di cinque tipi di RNA, ossia gli snRNP. Abbiamo due tipologie di splicing, uno autonomo dove l'introne si rimuove da solo, ed uno alternativo dove si possono venire a creare più mRNA mediante l'unione differente dei medesimi esoni.

Editing, consiste nella modificazione di un nucleotide, o aggiunta o rimozione.

Maturazione rRNA
Sede della trascrizione RNA è il nucleolo, dove la RNA POLIMERASI 1 usa filamenti di DNA stampo formando un trascritto primario che viene poi maturato. Le unità trascrizionali degli RNA sono intervallate da degli spaziatori non trascritti e con la successiva maturazione si ha la creazione di un pre-rRNA che grazie a dei tagli si ottengono molecole di rRNA mature; con la seconda maturazione si ha una metilazione ed un taglio.

Che portano alla creazione di snoRNA; infine vi è una terza maturazione che porta all'aggiunta di tutte quelle proteine necessarie che riesce a rendere pronto l'rRNA.

Maturazione tRNA è la molecola di RNA più piccola, dove la molecola si ripiega con una struttura secondaria stabilizzata da legami a H, a forma di trifoglio. Le 3 foglie indicano le 3 a se dove però non possono creare una regione a doppia elica. Esiste in più ansa dell'anticodone dove si appaierà la tripletta del mRNA; ha inoltre un braccio accettore, ossia l'estremità 3' OH per l'amminoacido. E vediamo come qua l'enzima amminoacido-tRNA-sintetasi legherà l'amminoacido corretto.

La sua maturazione consiste nella rimozione di alcune sequenze con la modificazione di alcune basi.

Il codice genetico La sequenza base di ogni molecole di mRNA fornisce l'informazione per determinare l'ordine degli aminoacidi nella catena polipeptidica.

< p >Per guidare la sintesi di una catena polipeptidica, l'm-RNA viene letto in unità di tre basi chiamate codoni, inoltre la sua lettura è senza punteggiatura perciò viene letto linearmente e non è sovrapposto. È degenerato, perciò 2 o più codoni codificano per lo stesso amminoacido. Per alcuni amminoacidi vi è l'ipotesi del vacillamento, ossia le prime due base perfettamente identiche la terza invece no, perciò dona una maggiore libertà di movimento. Non è ambiguo, perciò ogni codone codifica per un solo amminoacido. È quasi universale in tutti gli esseri viventi a parte alcune rare eccezioni tipo i mitocondri.

Traduzione (Da RNA a PROTEINA) Per traduzione s'intende la sintesi di catene polipeptidiche sui ribosomi con un processo che utilizza gli mRNA per poter determinare la sequenza degli aminoacidi. I ribosomi sono formati, come già abbiamo visto, da due subunità, una

maggiore e una minore, ognuna delle quali è formata a partireda un grande numero di proteine e di mRNA. La componente di rRNA aiuta il posizionamentodell'mRNA e catalizza la formazione del legame peptidico; le aminoacil-tRNA-sintetasi legano gliaminoacidi al ribosoma; svariati fattori proteici inducono specifici eventi durante il ciclo ditraduzione. Infine il vacillamento permette una maggiore flessibilità nell'appaiamento deglianticodoni del tRNA con più di un codone nell'mRNA.

Il processo della traduzione si divide in tre fasi: inizio, allungamento e terminazione del processo. Durante la fase di inizio, i fattori di inizio favoriscono l'assemblaggio dell'mRNA, delle subunitàribosomali e dell'aminoacil-tRNA-sintetasi, il quale è l'iniziatore del complesso d'inizio. Lesequenze di legame del ribosoma sull'mRNA promuovono il legame delle subunità minori delribosoma; nel caso dei procarioti

i, la sequenza Shine-Dalgarno è una sequenza di nucleotidi presente nell'mRNA procariotico, che si trova a monte del codone di inizio della traduzione. Questa sequenza è riconosciuta dal ribosoma e facilita l'associazione tra l'mRNA e il ribosoma durante la traduzione. Negli eucarioti, invece, è presente la sequenza Kozak, che svolge una funzione simile alla sequenza Shine-Dalgarno. La sequenza Kozak si trova a monte del codone di inizio della traduzione negli eucarioti e aiuta a posizionare correttamente il ribosoma sull'mRNA durante la traduzione. Per formattare il testo utilizzando tag html, puoi utilizzare il tag per evidenziare le sequenze e il tag per enfatizzare le parole "procariotici" e "eucarioti". Ad esempio:

c'è la sequenza Shine-Dalgarno e negli eucarioti c'è la sequenza Kozak. Nel caso specifico dei procariotici, la sequenza Shine-Dalgarno è una sequenza di nucleotidi presente nell'mRNA procariotico, che si trova a monte del codone di inizio della traduzione. Questa sequenza è riconosciuta dal ribosoma e facilita l'associazione tra l'mRNA e il ribosoma durante la traduzione.

Negli eucarioti, invece, è presente la sequenza Kozak, che svolge una funzione simile alla sequenza Shine-Dalgarno. La sequenza Kozak si trova a monte del codone di inizio della traduzione negli eucarioti e aiuta a posizionare correttamente il ribosoma sull'mRNA durante la traduzione.