Riassunti di Biologia cellulare

SCHEMA COMPLETO DELLA DUPLICAZIONE

STRUTTURA

L’RNA è un acido nucleico costituito da:

- Zucchero pentoso: ribosio

- Un singolo filamento

- Quattro basi azotate (adenina, citosina, guanina e uracile)

- Negli eucarioti è sintetizzato nel nucleo ma svolge i suoi

compiti nel citoplasma

3 TIPI DI RNA

- RNAm (messaggero) = trasporta l’informazione genetica dal

DNA al citoplasma, dove vengono sintetizzate le proteine.

Determina la sequenza degli amminoacidi in una proteina.

- RNAt (transfert) = traduce la sequenza di basi dell’RNAm in

una sequenza di amminoacidi e trasporta l’appropriato

amminoacido al ribosoma

- RNAr (ribosomiale) = elemento costitutivo dei ribosomi serve

come sito della sintesi proteica CODICE GENETICO

Sistema di corrispondenze che permette la traduzione del messaggio contenuto nell’RNAm (nucleotidi) in

una proteina (amminoacidi)

Questo codice è basato su triplette di nucleotidi, dette CODONI, che rendono possibili 64 (4^3)

combinazioni, sufficienti per codificare 20 amminoacidi

Caratteristiche: 

- Segnale d’inizio codone AUG



- Segnale di fine codoni di STOP



- Non è ambiguo un codone specifica sempre un

unico amminoacido



- È ridondante amminoacidi sono codificati da

più di un codone 

- È (quasi) universale valido per (quasi) tutti gli

organismi TRASCRIZIONE DNA

La trascrizione è il processo mediante il quale l’informazione contenuta in un gene (dna) viene copiata

(trascritta) in una molecola di RNAm.

“TRASCRIZIONE” perché vi è un trasferimento di informazione da un acido nucleico a un altro, utilizzando

quindi lo stesso linguaggio base

NEI PROCARIOTI (avviene nel citoplasma)

1. Il processo inizia con il legame della Rna polimerasi a un

promotore (sequenza di dna) che induce un locale

srotolamento della doppia elica del DNA

2. Utilizzando uno dei due filamenti di dna come stampo la Rna

polimerasi inizia la sintesi di una catena di RNA

3. Rna polimerasi si muove quindi lungo il DNA stampo

srotolando la doppia elica ed allungando la catena di RNA

aggiungendo via via nuovi ribonucleotidi all’estremità 3’ del

filamento nascente

4. Infine l’enzima trascrive una particolare sequenza (segnale di

terminazione) che termina la sintesi dell’RNA e porta alla

dissociazione della Rna polimerasi dallo stampo di DNA seguito

dal rilascio della molecola di RNA neosintetizzata

RNA POLIMERASI PROCARIOTICA

Struttura:

- 2 subunità uguali α e α

- 2 subunità diverse (legano il dna aspecificatamente) β e β’

- 1 subunità ω

Aggiunte: 

- FATTORE Γ (proteina accessoria) aiuta l’rna polimerasi a riconoscere sequenze specifiche di DNA

a livello del promotore 

- OLOENZIMA (fattore Γ + rna polimerasi) separa la struttura a doppia elica del DNA e comincia a

formare RNA, dopo l’inizio della trascrizione il fattore Γ si stacca

NEGLI EUCARIOTI (avviene nel nucleo)

Quasi tutti i geni degli eucarioti pluricellulari sono discontinui, cioè formati da un’alternanza di:



- Sequenze codificanti ESONI



- Sequenze non codificanti INTRONI

Le fasi di trascrizione sono le stesse dei procarioti ma con qualche eccezione:

1. DNA di un gene discontinuo viene trascritto completamente (introni e esoni inclusi)

2. Si forma un RNAm immaturo caratterizzato da:

- All’estremità 5’ viene aggiunto un CAP (cappuccio, nucleotide) che protegge l’RNAm dalla

degradazione 

- All’estremità 3’ viene aggiunta una coda di nucleotidi di adenina (poli A) processo di

poliadenilazione

- Parte centrale di RNAm è detta OPEN READING FRAME e contiene le informazioni per

assemblare amminoacidi 

3. Gli introni vengono eliminati e gli esoni vengono saldati in sequenza per formare RNAm maturo

processo di splicing

RNA POLIMERASI EUCARIOTICA

Un’altra differenza della trascrizione negli eucarioti è la presenza di tre tipi di RNA polimerasi che operano

nel nucleo

• 

RNApol I nel nucleolo, sintetizza precursori per RNA ribosomiale

• 

RNApol II nel nucleoplasma, sintetizza i precursori degli RNAm e micro RNA

• 

RNApol III nel nucleoplasma, sintetizza i precursori RNA transfert, RNA ribosomiali e piccoli RNA

citoplasmatici TRADUZIONE

La sintesi proteica (traduzione) è l’ultima tappa del processo di espressione di un gene.

“TRADUZIONE” perché avviene un cambiamento di linguaggio, dai nucleotidi di un RNAm agli amminoacidi

di una catena polipeptidica

Avviene nel citoplasma e ha sede sui Ribosomi. Al processo partecipano tre tipi di RNA



- RNAm trasporta il messaggio



- RNAr costituisce il ribosoma



- RNAt traduce linguaggio da acido nucleico a proteina

RNA transfert

Molecola in grado di legare gli

amminoacidi e riconoscere al

contempo codoni di RNAm grazie a

una tripletta di nucleotidi

(ANTICODONE)

Ribosomi

Formati da due subunità

Possiedono 3 siti di legame: 1 per

RNAm (subunità minore), 2 per RNAt

(sito P e sito A)

FASI TRADUZIONE



1. INIZIO estremità 5’ RNAm si lega a subunità minore ribosoma. Si associa poi la sub maggiore e il

primo RNAt legato al suo specifico amminoacido. Questo appaia il suo anticodone al codone di

inizio e occupa così il sito P.



2. ALLUNGAMENTO viene inserito nel sito A un amminoacido con anticodone complementare a

quello del secondo codone dell’RNAm. Si forma il legame peptidico tra i primi due amminoacidi e

contemporaneamente l’ RNAt che occupava un posto esce dal ribosoma. Il ribosoma dunque si

sposta di un codone lungo RNAm lasciando libero il sito A al quale si attaccherà un nuovo RNAt. Il

processo si ripete più volte.

3. Quando il ribosoma arriva a uno dei codoni stop la traduzione termina, la proteina si stacca dal

RNAt che abbandona il ribosoma e le

due subunità si dissociano

Il processo avviene grazie all’energia ricavata dall’idrolisi dell’ATP

REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA

Tutte le cellule traducono in proteine solo i geni necessari a seconda delle circostanze

MODELLO ADOTTATO: 

Batterio Escherichia coli utilizza il glucosio (o in sua assenza il lattosio)

NEI PROCARIOTI

La regolazione dell’espressione genica avviene a livello della trascrizione = vengono trascritti in RNAm solo i

tratti di DNA corrispondenti ai geni da tradurre in proteine

Trascrizione controllata da proteine di regolazione che agiscono come:

• Repressore = si lega al DNA bloccando trascrizione

• Attivatore = facilità attacco RNAm al promotore



Nei procarioti manca il nucleo trascrizione correlata a traduzione (RNAm inizia a essere tradotto prima



ancora che la sintesi sia terminata) regolazione molto efficiente

OPERONE

È un tratto del cromosoma batterico costituito da:

• 

Promotore sito di attacco dell’RNApol

• 

Operatore breve sequenza di basi a cui si lega la proteina repressore

• 

Geni strutturali geni che codificano per specifiche proteine

• 

Gene regolatore codifica la proteina repressore

OPERONI INDUCIBILI (normalmente non espressi)

Meccanismo: 

1. Presenza di un repressore attivo legato a operatore impedisce a RNApol di legarsi al promotore

e iniziare la trascrizione



2. Arrivo di un induttore inattiva il repressore

3. 

4. Formazione del complesso repressore-induttore si stacca dall’operatore permettendo a RNApol

di legarsi al promotore e iniziare trascrizione

OPERONI REPRIMIBILI (normalmente espressi)

Meccanismo 

1. Presenza di un repressore inattivo non legato a operone trascrizione avviene regolarmente



2. Arrivo di un corepressore attiva il repressore 

3. Formazione del complesso repressore-corepressore si lega all’operatore impedendo a RNApol di

trascrivere geni

Esempio di corepressore



Operone-trp codifica enzimi per sintesi di triptofano in Escherichia coli.



- Assenza di triptofano operone attivo e trascrizione di geni di enzimi che producono triptofano



- Presenza di triptofano enzimi che lo sintetizzano non sono più necessari e la loro produzione

cessa. Il triptofano agisce come corepressore, legandosi al repressore e attivandolo, per bloccare la

trascizione

NEGLI EUCARIOTI

La regolazione dell’espressione genica non si esaurisce con la trascrizione (come nei procarioti) bensì

riguarda diverse fasi della sintesi delle proteine.

Il controllo dell’espressione genica negli eucarioti pluricellulari serve per permettere il differenziamento

N.B: Tutte le cellule di un organismo contengono l’intero programma genetico (perché tutte derivanti da

zigote comune, il differenziamento negli eucarioti dipende dal fatto che ogni cellula esprime solo i geni che

codificano per le sue proteine caratteristiche

L’espressione genica negli eucarioti è regolata da 5 livelli



1. GENOMA cromatina si presenta in due forme, solo la eucromatina viene trascritta perché poco

condensata e quindi più accessibile come stampo

Gene disponibile per l’espressione



2. TRASCRIZIONE dipende dalla presenza di intensificatori (enhancer) che aumentano la velocità di

sintesi di RNA. Elementi analoghi sono i silenziatori (silencer) che inibiscono la trascrizione. La

regolazione della trascrizione dipende da proteine regolatrici (fattori di trascrizione) che si legano al

DNA e fungono da attivatori o inibitori

Trascritto di RNAm primario 

3. MATURAZIONE DI RNA E ESPORTAZIONE DA NUCLEO A CITOPLASMA splicing dell’RNA e altri

eventi di maturazione. I trascritti primari di RNA modificati migrano nel citoplasma, quelli non

maturi invece restano nel nucleo e sono degradati

RNAm nel citosol



4. TRADUZIONE alcune proteine inibitrici del citoplasma si legano all’estremità 5’ dell’RNAm

maturo, impedendo il legame con il ribosoma

Prodotto polipeptidico nel citosol



5. POST-TRADUZIONE a questo punto l’attivazione della proteina dipende dalle modificazioni che

le catene polipeptidiche subiscono (possibile taglio o modificazione o importazione organelli o

ripiegamento…) 

Proteina funzionale degradazione della proteina

EPIGENETICA = meccanismi di controllo dell’attività genica che non alterano la sequenza dei nucleotidi e

che si verificano durante la vita dell’organismo



Esempio: condensazione della cromatina coinvolge alcune modifiche come la metilazione del DNA

ASPETTI PARTICOLARI DEL GENOMA DEGLI EUCARIOTI

• 

Trasposoni tratti di