Dogma della biologia - DNA, introduzione materia

DNA

• Facoltativa: può decondensarsi divenendo eucromatina.

Telomeri

Si tratta delle estremità dei cromosomi. Essi presentano sequenze nucleotidiche altamente ripetute senza significato. Nell'uomo la sequenza è 5' TTAGGG 3'. I telomeri si accorciano man mano che la cellula si divide. In alcune cellule, come quelle germinali, l'enzima telomerasi è in grado di allungare i telomeri aggiungendo nucleotidi. Si tratta dello stesso enzima presente nelle cellule tumorali. Il riboenzima (RNA + proteine) fornisce lo stampo per allungare i telomeri. La telomerasi funziona grazie alla trascrittasi inversa, cioè RNA per sintetizzare DNA.

Alcune malattie sono dovute a un errore nel numero di cromosomi sessuali. Il processo di non-disgiunzione può produrre individui con un numero anomalo di cromosomi sessuali. La sindrome di Klinefelter comporta la presenza nel patrimonio genetico di un cromosoma sessuale X soprannumerario (XXY). Gli individui affetti

Presentano alla nascita testicoli molto piccoli; la crescita è normale, pur con un diverso grado di ritardo mentale, ma alla pubertà non compaiono i caratteri sessuali secondari (voce dal tono più basso, peli pubici, barba, sviluppo di testicoli e pene).

Alcuni individui conducono vita normale e sembra che il 10% degli individui uomini che si rivolgono a centri specializzati per la cura contro la sterilità risultino essere portatori di questa sindrome.

Gli individui che possiedono tre cromosomi X, invece, sono di solito femmine normali, tendenzialmente alte, ma sono state individuate anche femmine XXX con ritardo mentale più o meno grave e tendenza alla psicosi.

Nella maggior parte dei casi hanno ciclo mestruale e sono fertili.

Le donne X0 sono affette da sindrome di Turner.

Questa è l'unico caso conosciuto di individui vitali con un cromosoma in meno, ma è anche una delle anomalie più frequenti che si riscontrate negli.

aborti spontanei. Le femmine portatrici di questa sindrome hanno generalmente statura bassa, una tipica piega tra collo e spalle, non hanno caratteri sessuali secondari (crescita del seno e sviluppo del bacino) né mestruazioni, e di norma sono sterili.

Trascrizione

Il dogma centrale della biologia afferma che l'informazione genetica passa dal DNA, all'RNA alle proteine tramite molecole adattatrici: i tRNA (RNA Transfer).

Il gene è l'unità ereditaria fondamentale degli organismi viventi. I geni corrispondono a porzioni di genoma localizzate in precise posizioni all'interno della sequenza di DNA (o più raramente RNA in certi virus) e contengono le informazioni necessarie per codificare molecole che hanno una funzione. All'interno di ciascun gene viene trascritto uno solo dei due filamenti di DNA, il cosiddetto filamento stampo, mentre il filamento complementare resta non trascritto. Tuttavia, questa differenza funzionale non vale per tutta la

molecola di DNA: per un gene può funzionare da stampo uno dei due filamenti di DNA, mentre per un altro gene viene utilizzato il filamento complementare, infatti entrambi i filamenti di DNA possono contenere geni.

Il processo di trascrizione è suddiviso in 3 stadi: inizio, allungamento e terminazione.

Il primo stadio richiede un cioè importante promotore, sequenze di controllo che "suggeriscono" all'RNA polimerasi 3 cose: da dove far partire la trascrizione, quale filamento del DNA trascrivere e in quale direzione procedere.

Una parte di ogni promotore è il sito d'inizio dove incomincia la trascrizione. Ogni gene ha un suo promotore, ma non tutti i promotori sono uguali: alcuni sono più efficaci di altri nel dare inizio alla trascrizione.

Dopo che l'RNA si è legata al promotore, comincia il secondo stadio della trascrizione: l'allungamento. La RNA polimerasi apre il DNA e legge il filamento in direzione 3'

—> 5’. Come la DNApolimerasi, anche essa aggiunge i nuovi nucleotidi all’estremità 3’ delfilamento in crescita, quindi la direzione in cui cresce l’una è da 5’ a3’.L’RNA trascritto è anti parallelo al filamento di stampo del DNA.Infine sul filamento di stampo del DNA ci sono importanti sequenze dibasi che stabiliscono la terminazione del processo di trascrizione.Questesono UAA, UAG, UGA.

Traduzione

La sequenza di nucleotidi che compone l’RNA ( e quindi il gene ) contienele informazioni necessarie a ottenere gli amminoacidi: si tratta dellinguaggio del che è a cioè i nucleotidicodice genetico, triplette,vengono letti a 3 a 3.Ogni sequenza di 3 basi lungo la catenapolinucleotidica dell’RNA è un’unità di codice, o di e specificacodone,un particolare amminoacido.Ciascun codone è complementare allacorrispondente tripletta di basi nella molecola di DNA su cui è

AUG è la tripletta che codifica la nonché ilmetionina, codone di inizio, il segnale che avvia la traduzione. Inoltre, tre codini (UAA, UAG, UGA) funzionano da segnali di terminazione della traduzione, o anche chiamati i codoni di inizio e di codoni di stop. Tolti stop, restano 60 codoni, molti di più rispetto a quelli necessari per codificare gli altri 19 amminoacidi: infatti a quasi tutti gli amminoacidi corrispondono più codoni. Perciò si dice che il codice genetico è codice genetico, però, non è ambiguo: un amminoacido ridondante. Il può essere specificato da più codoni, ma un codone può specificare un solo amminoacido. Inoltre, è quasi universale: nella maggior parte delle specie viventi, un codone specifica sempre lo stesso amminoacido. Quindi il codice deve essersi affermato in tempi remoti e da allora si è conservato immutato durante tutta l'evoluzione. Si conoscono tuttavia

alcune eccezioni. Il codice genetico dei mitocondri e dei cloroplasti, infatti, è un po' diverso. In alcuni protesti, i codoni UAA, UAG, invece che fungere da codoni di stop, codificano la glutammina. Il processo di traduzione dell'mRNA in proteine richiede una molecola che metta in relazione l'informazione contenuta nei codoni dell'mRNA con specifici amminoacidi delle proteine. Questa funzione è svolta dal tRNA. Per garantire che la proteina fabbricata sia quella specificata dall'mRNA, il tRNA deve leggere correttamente i codoni dell'mRNA e associare a ciascuno l'amminoacido corrispondente. Per farlo la molecola di tRNA svolge 3 funzioni:

1. Si "carica" di un amminoacido;
2. Si associa alle molecole di mRNA;
3. Interagisce con i ribosomi;

La struttura del tRNA è strettamente legata a queste funzioni e non è univoca: per ognuno dei 20 amminoacidi c'è almeno un tipo specifico di tRNA. Ogni tRNA contiene 75-80

nucleotidi e presenta una configurazione che è mantenuta da legami a idrogeno fra i tratti della sequenza che contengono basi complementari. All'estremità 3' di ogni molecola di tRNA si trova un sito di attacco per l'amminoacido, cioè il punto in cui l'amminoacido specifico si lega in modo covalente. Verso la metà della sequenza di tRNA c'è un gruppo di tre basi chiamato anticodone, che costituisce il sito di appaiamento fra basi anticodone, complementari con l'mRNA. Il caricamento di ciascun tRNA con l'amminoacido corrispondente è realizzato da una famiglia di enzimi attivanti noti con il nome di amminoacil-tRNA-sintetasi. Ogni enzima attivante è specifico per un solo amminoacido e per il tRNA corrispondente; grazie alla sua struttura tridimensionale, il tRNA viene riconosciuto dall'enzima attivante, con un tasso di errore molto basso. L'amminoacido si attacca all'estremità 3' del tRNA con un

legame ricco di energia, formando un tRNAcarico. Questo legame fornirà l'energia necessaria alla formazione del legame peptidi che manterrà uniti gli amminoacidi adiacenti. Un ruolo determinante nella sintesi proteica è svolto dai ribosomi. Essi non sono dei veri organuli, ma strutture complesse in grado di assemblare correttamente una catena polipeptidica. Essi non sono specifici per la sintesi di un solo polipeptide; ogni ribosoma può usare qualsiasi mRNA e tutti i tipi di tRNA carichi. La sequenza polipeptidica da produrre è specificata solo dalla sequenza lineare dei codoni dell'mRNA. Sebbene siano più piccoli rispetto agli altri organuli cellulari, i ribosomi hanno una grande massa e questo li rende molto più voluminosi rispetto ai tRNA carichi. Ogni ribosoma è costituito da due subunità, una maggiore e una minore che si uniscono solo durante la sintesi proteica e quindi durante la traduzione. Negli eucarioti, la