La codifica delle informazioni genetiche

Infine, gli enzimi DNA polimerasi leggono la sequenza di nucleotidi del filamento originale per copiarne uno nuovo.

L'organizzazione dei geni

L’insieme dei geni di un organismo costituisce il genotipo, ovvero il complesso delle istruzioni necessarie per la costruzione di tutte le strutture dell’organismo vivente. Invece, l’insieme delle caratteristiche osservabili di un organismo, è denominato fenotipo e costituisce il complesso di caratteri fisici e somatici. Tuttavia, il fenotipo non è il semplice prodotto del genotipo in quanto le sue caratteristiche sono determinate anche dall’influenza dell’ambiente e da eventi casuali durante lo sviluppo (per esempio, due gemelli hanno lo stesso genotipo, tuttavia, non sono perfettamente identici).

Il numero di istruzioni e informazioni che permettono il funzionamento e la costruzione di un individuo è immenso, per questo motivo, la suddivisione di tali informazioni in geni, rende più semplice il loro reperimento e utilizzo. Ogni gene contiene una delle possibili caratteristiche di un individuo; a volte il loro effetto sul fenotipo è evidente, ma per la maggior parte, le caratteristiche derivano dalle interazioni di più geni. Le relazioni tra i geni sono esemplificate nel modello del dogma centrale, elaborato dallo studioso Crick negli anni Sessanta del Ventesimo secolo, secondo il quale ogni gene contiene le istruzioni necessarie per la sintesi di una proteina. Successivamente il modello fu modificato ed elaborato da altri studiosi: si scoprì che una proteina ha una struttura quaternaria caratterizzata da una maggiore specificità strutturale, quindi si è giunti alla conclusione che ogni gene contiene le istruzioni per sintetizzare un polipeptide, ovvero una singola catena di amminoacidi. Perciò, per poter sintetizzare una proteina complessa, sarà necessaria l’interazione tra più geni. Tuttavia, bisogna tener presente che durante la sintesi della proteina intervengono delle modificazioni che alterano alcune informazioni, infatti, la proteina finale a volte non corrisponde esattamente a ciò che è descritto dai geni. Un esempio è la sintesi dell’insulina: dopo la sintesi del polipeptide, alcuni enzimi (sintetizzati a partire dalle informazioni del genoma) modificano la catena dell’insulina.

La codifica delle informazioni genetiche

Per poter sintetizzare nuovi polipeptidi è necessario prima di tutto conoscere la sequenza amminoacida, informazione che viene codificata in un gene tramite la sequenza di nucleotidi che costituiscono un filamento di DNA. Perciò, la sequenza di amminoacidi che costituiscono una proteina, viene descritta sotto forma di sequenza di nucleotidi, infatti, un filamento di DNA e la catena di una proteina hanno caratteristiche simili: sono delle sequenze ordinate di sub unità; in entrambi i casi la sequenza ha un verso specifico (proteine e filamenti di DNA hanno una testa e una coda) e non possiede ramificazioni (ogni sub unità è disposta in maniera successiva alla seguente). Tuttavia, esistono 20 amminoacidi e 4 nucleotidi, perciò è inevitabile usare più nucleotidi per codificare un singolo amminoacido. Ogni amminoacido, infatti, viene codificato tramite una sequenza di 3 nucleotidi, detta codone. Esistono codoni diversi per uno stesso amminoacido, ma non esistono amminoacidi diversi codificati da uno stesso codone. Infine, alcuni codoni non codificano un amminoacido, bensì svolgono altre funzioni. Il DNA si trova nel nucleo della cellula, invece, i ribosomi, ovvero le strutture in cui si svolge la sintesi delle proteine, si trovano nel citosol, all’esterno del nucleo. Perciò, per sintetizzare le proteine sulla base delle informazioni contenute nel DNA è necessario attuare un processo di trasferimento delle informazioni, suddivisibile in 2 fasi:

• trascrizione, durante la quale le informazioni contenute in un gene vengono trascritte sul filamento di RNA
• traduzione durante la quale il filamento di RNA viene trasportato fuori dal nucleo e le informazioni che contiene vengono interpretate dai ribosomi per sintetizzare le proteine.

Infine, gli enzimi DNA polimerasi leggono la sequenza di nucleotidi del filamento originale per copiare uno nuovo.

L'organizzazione dei geni

L'insieme dei geni di un organismo costituisce il genotipo, ovvero il complesso delle istruzioni necessarie per la costruzione di tutte le strutture dell'organismo vivente. Invece, l'insieme delle caratteristiche osservabili di un organismo, è denominato fenotipo e costituisce il complesso di caratteri fisici e somatici. Tuttavia, il fenotipo non è il semplice prodotto del genotipo in quanto le sue caratteristiche sono determinate anche dall'influenza dell'ambiente e da eventi casuali durante lo sviluppo (per esempio, due gemelli hanno lo stesso genotipo, tuttavia, non sono perfettamente identici).

Il numero di istruzioni e informazioni che permettono il funzionamento e la costruzione di un individuo è immense, per questo motivo, la suddivisione di tali informazioni in geni, rende più semplice il loro reperimento e utilizzo. Ogni gene contiene una delle possibili caratteristiche di un individuo; a volte il loro effetto sul fenotipo è evidente, ma per la maggior parte, le caratteristiche derivano dalle interazioni di più geni. Le relazioni tra i geni sono esemplificate nel modello del dogma centrale, elaborato dallo studioso Crick negli anni Sessanta del Ventesimo secolo, secondo il quale ogni gene contiene le istruzioni necessarie per la sintesi di una proteina. Successivamente il modello fu modificato ed elaborato da altri studiosi: si scoprì che una proteina ha una struttura quaternaria caratterizzata da una maggiore specificità strutturale, quindi si è giunti alla conclusione che ogni gene contiene le istruzioni per sintetizzare un polipeptide, ovvero una singola catena di amminoacidi. Perciò, per poter sintetizzare una proteina complessa, sarà necessaria l'interazione tra più geni. Tuttavia, bisogna tener presente che durante la sintesi della proteina intervengono delle modificazioni che alterano alcune informazioni, infatti, la proteina finale a volte non corrisponde esattamente a ciò che è descritto dai geni. Un esempio è la sintesi dell'insulina: dopo la sintesi del polipeptide, alcuni enzimi (sintetizzati a partire dalle informazioni del genoma) modificano la catena dell'insulina.

La codifica delle informazioni genetiche

Per poter sintetizzare nuovi polipeptidi è necessario prima di tutto conoscere la sequenza amminoacidica, informazione che viene codificata in un gene tramite la sequenza di nucleotidi che costituiscono un filamento di DNA. Perciò, la sequenza di amminoacidi che costituiscono una proteina, viene descritta sotto forma di sequenza di nucleotidi, infatti, un filamento di DNA e la catena di una proteina hanno caratteristiche simili: sono delle sequenze ordinate di sub unità; in entrambi i casi la sequenza ha un verso specifico (proteine e filamenti di DNA hanno una testa e una coda) e non possiede ramificazioni (ogni sub unità è disposta in maniera successiva alla seguente). Tuttavia, esistono 20 amminoacidi e 4 nucleotidi, perciò è inevitabile usare più nucleotidi per codificare un singolo amminoacido. Ogni amminoacido, infatti, viene codificato tramite una sequenza di 3 nucleotidi, detta codone. Esistono codoni diversi per uno stesso amminoacido, ma non esistono amminoacidi diversi codificati da uno stesso codone. Infine, alcuni codoni non codificano un amminoacido, bensì svolgono altre funzioni.

Il DNA si trova nel nucleo della cellula, invece, i ribosomi, ovvero le strutture in cui si svolge la sintesi delle proteine, si trovano nel citosol, all'esterno del nucleo. Perciò, per sintetizzare le proteine sulla base delle informazioni contenute nel DNA è necessario attuare un processo di trasferimento delle informazioni, suddivisibile in 2 fasi:

• trascrizione, durante la quale le informazioni contenute in un gene vengono trascritte sul filamento di RNA
• traduzione durante la quale il filamento di RNA viene trasportato fuori dal nucleo e le informazioni che contiene vengono interpretate dai ribosomi per sintetizzare le proteine.