Biologia animale

Struttura del DNA e dei nucleotidi

Il DNA è costituito da 4 tipi di nucleotidi che differiscono solo per il tipo di purine e primidine contenenti azoto. Le primidine presenti nel DNA sono la timina (T), la citosina (C) e l'uracile (U) presente solo nell'RNA.

Il gene è come un codice di lettura per una proteina. Il DNA ha una struttura a doppia elica, simile a una scala a pioli ruotata a forma di spirale, con i pioli perpendicolari all'asse di rotazione. I due montanti della scala sono formati da molecole alternate di zucchero e fosfato.

Le basi appaiate nel DNA sono sempre combinazioni di una purina con una primidina. Poiché una molecola di DNA può essere lunga migliaia di nucleotidi, è possibile formare un'enorme varietà nella sequenza delle basi, il che è uno dei requisiti fondamentali del materiale genetico.

Un altro importante vincolo è che, a causa della struttura delle basi azotate, l'adenina può appaiarsi solo con la timina mediante 2 legami.

idrogeno (A=T),la Guanina soltanto con la Citosina formando 3 legami idrogeno (G=-C).Le basi appaiate sono quindi complementari.

LA DUPLICAZIONE DEL DNA

Caratteristica fondamentale del DNA: Capacità di fornire copie esatte di se stesso.

La doppia struttura a elica, al momento della duplicazione dei cromosomi, si apre a metà proprio come una "cerniera lampo" e le basi appaiate si separano a livello dei legami d'idrogeno. Man mano che i 2 filamenti si separano essi fungono anche da stampo: Ciascuno dirige, per tutta la sua lunghezza, la sintesi/formazione di un nuovo filamento. In questo modo vengono prodotte 2 copie identiche della molecola iniziale.

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RNA o Acido Ribonucleico

È una sostanza chimicamente molto simile al DNA. È un polimero formato da ribonucleotidi.

Si differenzia dal DNA perché:

1. Nei nucleotidi dell'RNA lo zucchero

è il Ribosio e non il Deossiribosio come nel DNA.

La Timina non è presente nell’RNA, ed è sostituita dall’Uracile che si appaia solo conl’Adenina.

È composto da un singolo filamento.

L’RNA così come il DNA contiene informazioni sulla struttura proteica.

Esistono ben 3 tipi di RNA che agiscono come intermediari nei processi che, partendo dalDNA, portano alla formazione delle proteine

Il “linguaggio” del DNA sono i codoni, triplette di nucleotidi che permettono la traduzione

I diversi tipi di RNA

1. RNA Messaggero: mRNA o Trascritto. Trascrive l’informazione dal DNA per la sintesi della proteina
2. RNA Transfer: tRNA È deputato al trasporto dei singoli amminoacidi al sito di sintesi sui ribosomi.
3. RNA Ribosomale: rRNA Entra a far parte della struttura sovramolecolare dei Ribosomi.

MALISANI GAIA - Università degli studi dell’Insubria Scienze dell’ambiente e della natura Le molecole di mRNA

Sono copie, trascrizioni di sequenze nucleotidiche codificate nel DNA. Ogni nuova molecola di mRNA viene copiata da uno dei 2 filamenti del DNA con lo stesso principio dell'accoppiamento delle basi.

1 mRNA Codon = 1 Amminoacido

TABELLA DEL CODICE

Le 3 basi che costituiscono il codone dell'mRNA codificano un amminoacido. Nell'mRNA ci sono: 4 (basi) = 64 possibili codoni 3 (posizioni). Quindi un aa può essere codificato da più codoni.

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RIBOSOMI E SINTESI PROTEICA

I RIBOSOMI (Senza Membrana)

Sono i siti dove le proteine vengono sintetizzate sotto la direzioni degli acidi nucleici. Chimicamente i ribosomi consistono in un tipo speciale di RNA chiamato rRNA o RNA ribosomale, al quale sono legate più di 50 molecole proteiche diverse. I ribosomi nelle cellule eucariotiche si trovano i 2 sedi: nel citoplasma, dove possono essere liberi o sulla superficie del

Reticolo endoplasmatico (ER) oppure all'interno dei mitocondri. Sono costituiti da 2 subunità:

60S: Maggiore- 2 siti di legame per 2 tRNA- 1 sito che catalizza la formazione del legame peptidico tra 2 aa adiacenti.

40S: Minore- Un sito di legame per l'mRNA

Formate da Acidi Nucleici + Proteine

S = Svedberg

Coefficiente di sedimentazione

STRUTTURA SCHEMATICA DEI RIBOSOMI

Il ribosoma assemblato (Subunità maggiore e minore, ha 4 siti funzionali coinvolti nella sintesi proteica).

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SEDIMENTAZIONE MEDIANTE CENTRIFUGAZIONE

In un campo centrifugo le particelle possono essere separate poiché sedimentano (si depositano sul fondo) con velocità diversa a seconda delle loro diverse caratteristiche.

La velocità di sedimentazione della particella, oltre che dal campo centrifugo applicato, dipende anche da:

1. Densità e dimensione della particella

Stadio della sintesi proteica in cui le informazioni passano dal DNA all'RNA. È necessario che le basi azotate sporgano dalla doppia elica del DNA. Perciò il tratto di DNA che dev'essere trascritto viene aperto in un punto ben preciso caratterizzato dalla Tripletta AUG di "inizio lettura".

Un enzima, l'RNA-polimerasi, si lega a uno dei due filamenti del DNA che serve da "stampo" e procede dall'estremità 3' all'estremità 5' legando i ribonucleotidi complementari presenti nel nucleo. Si forma in questo modo l'mRNA.

Quando l'RNA-Polimerasi giunge alla tripletta di "fine lettura", l'mRNA si separa dalla catena di DNA, passa per i pori della membrana nucleare ed entra nel citoplasma, dove si lega ai ribosomi. Il DNA modello si riavvolge a formare la doppia elica, oppure si lega a una nuova molecola di RNA-polimerasi per sintetizzare un nuovo filamento di mRNA.

Stadio della sintesi proteica in cui le istruzioni portate dall'mRNA vengono tradotte nella sequenza corretta di amminoacidi per formare una proteina.

La traduzione ha luogo nel ribosoma (formato da rRNA e proteine) composto da 2 subunità.

Ogni molecola di tRNA è specifica per un unico amminoacido ed è in grado di riconoscere sia l'aa che deve trasportare, sia il codone di mRNA associato al ribosoma.

La traduzione ha inizio quando 2 codoni del filamento di mRNA si legano alla subunità piccola di un ribosoma. Il primo codone, come già detto, è la tripletta di "inizio lettura" AUG, alla quale corrisponde l'aa Metionina; Il secondo tRNA codifica il primo vero aa della proteina.

I 2 tRNA, che hanno rispettivamente l'anticodone di inizio e l'anticodone complementare al secondo codone, si legano alla subunità grande e si forma un legame peptidico, ovvero un legame tra amminoacidi.

Il tRNA di inizio si

stacca dal ribosoma, il dipeptide invece (legame formatosi dai 2 aa) rimane legato al 2° tRNA. Il ribosoma si sposta sopra un altro codone dell’mRNA e una nuova molecola di tRNA con il proprio aa si mette nel sito del legame vuoto del ribosoma. Si crea così un nuovo legame peptidico e il tripeptide si salda all’ultimo tRNA.

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Il processo di allungamento della catena polipeptidica procede in questo modo finché tutte le triplette sono state tradotte e viene raggiunto il codone di “fine lettura”. La proteina completa si stacca dal ribosoma e specifici enzimi scindono il legame con la Metionina.

Possiamo quindi concludere che: I tRNA trasportano gli amminoacidi (aa) necessari all’allungamento della catena polipeptidica. Entrano sequenzialmente sul ribosoma permettendo la formazione del legame peptidico ed il conseguente allungamento della catena polipeptidica.

Le proteine possono essere sintetizzate completamente e restare libere nel citosol.

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SINTESI DELLE PROTEINE - Poliribosomi liberi

Le proteine la cui formazione/sintesi si completa nel citoplasma vengono assemblate sui poliribosomi liberi.

FOLDING DELLE PROTEINE (FOLDING = Ripiegamento)

Il corretto ripiegamento della proteina è essenziale per lo svolgimento delle sue funzioni. Il Folding della proteina dev'essere controllato e avvenire solo quando sarà necessario. Il ripiegamento della proteina può iniziare durante la sintesi nel lume del RER. Ma esistono complessi proteici che controllano e regolano questi processi.

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I PONTI DISOLFURO

Residui dell'amminoacido Cisteina possono (in ambiente ossidante) perdere l'idrogeno legato allo zolfo dei loro

gruppi Tiolici.In tal caso i residui di zolfo si legano tra loro provocando la curvatura della catena.Il legame viene chiamato Ponti Disolfuro.La formazione dei Ponti Disolfuro potrebbe generare un folding scorretto.

GLI CHAPERONES MOLECOLARI E LE CHAPERONINE

Sono una classe funzionale di famiglie proteiche, il cui ruolo primario è:

1. Prevenire associazioni e aggregazioni non corrette di catene polipeptidiche
2. E un eventuale scorretto folding della catene polipeptidiche nascenti.

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I REGOLATORI DEL FOLDING

Proteine e complessi proteici residenti nel RER hanno il compito di controllare che la proteina nascente non assuma conformazioni