Riassunto esame Biologia generale

Ciclo di allungamento nella traduzione

Il ciclo di allungamento è una fase della traduzione in cui gli amminoacidi vengono aggiunti uno a uno al polipeptide in crescita. Durante questa fase, l'aminoacil-tRNA specifico riconosce il codone nel sito A dell'mRNA e si lega ad esso tramite un appaiamento specifico di basi tra il suo anticodone e il codone complementare.

Per il legame tra l'aminoacido posto nel sito A e l'aminoacido precedente nel sito P, è necessario l'allineamento del gruppo amminico dell'aminoacido posto nel sito A con il gruppo carbossilico dell'aminoacido precedente nel sito P. Questo permette la formazione di un legame peptidico tra i due gruppi. L'aminoacido nel sito P viene quindi rilasciato dal suo tRNA e legato all'aminoacil-tRNA nel sito A.

Questa reazione richiede la presenza di un enzima chiamato peptidil transferasi (ribozima). La sintesi proteica procede sempre dall'estremità amminica all'estremità carbossilica della catena polipeptidica.

crescita:Nella fase di allungamento, nota anche come traslocazione, il ribosoma scorre sull'mRNA avanzando di un singolo codone. Di conseguenza, il codone dell'mRNA che specifica per l'aminoacido successivo si trova posizionato nel sito A, non più occupato dal tRNA. Il processo richiede GTP.

Il tRNA primo dell'aminoacido, si sposta dal sito P al sito E; da qui lascia il ribosoma ed entra a far parte del pool citosolico dei tRNA. La traduzione procede sempre in direzione 5' → 3'.

Nella terminazione, la fase finale della traduzione, la sintesi della catena polipeptidica è terminata da un fattore di rilascio, una proteina che riconosce il codone di stop. Quando il sito A si lega al fattore di rilascio, il legame tra il tRNA nel sito P e l'ultimo amminoacido della catena polipeptidica si rompe. Questa reazione di idrolisi libera il polipeptide neosintetizzato e inoltre separa i componenti del complesso di traduzione. Le due

Le subunità ribosomiali possono essere utilizzate per costituire un nuovo complesso di inizio con un'altra molecola di mRNA. Ogni mRNA è tradotto un numero limitato di volte prima di essere distrutto.

I chaperoni molecolari assistono le catene polipeptidiche appena sintetizzate nel processo di ripiegamento nella loro conformazione tridimensionale attiva.

La trascrizione e la traduzione sono accoppiate nei procarioti. Nei batteri, la traduzione inizia subito dopo la trascrizione e allo stesso mRNA si attaccano diversi ribosomi. L'estremità della molecola di mRNA che viene sintetizzata per prima durante la trascrizione è anche la prima a essere tradotta in proteina. I ribosomi possono legarsi all'estremità 5' di un mRNA in fase di sintesi e iniziare la traduzione molto prima che il messaggio sia completato.

Le molecole di mRNA legate ad aggregati di ribosomi sono definite poliribosomi. Ci possono essere poliribosomi anche nelle cellule eucariotiche.

ma non mentre la trascrizione è ancora in corso. La vita media delle molecole di mRNA nei batteri è di due minuti. Di norma, la degradazione della molecola di mRNA inizia all'estremità 5' prima che sia completata la sintesi del primo polipeptide. Una volta che le sequenze per il riconoscimento del ribosoma sono degradate, nessun altro ribosoma può attaccarsi nell'mRNA per iniziare una nuova sintesi proteica. Le mutazioni È oggi noto che le mutazioni sono causate da cambiamenti nella sequenza nucleotidica del DNA. Tuttavia, la frequenza con cui il DNA è danneggiato è molto più bassa rispetto al numero totale delle mutazioni che avvengono in una cellula, in quanto tutti gli organismi hanno speciali sistemi enzimatici che sono in grado di riparare alcune alterazioni del DNA. Una volta che la sequenza del DNA è mutata e non sottoposta a correzione, le nuove sequenze vengono copiate come quelle normali, consentendo.possono anche essere causate da inserzioni o eliminazioni di basi nel DNA, che possono alterare la lettura del codice genetico e portare alla produzione di proteine non funzionanti o alterate. Altre mutazioni possono coinvolgere la duplicazione o la fusione di interi geni, portando a un aumento o a una riduzione della quantità di proteine prodotte. Le mutazioni possono essere ereditate dai genitori o possono verificarsi spontaneamente durante la vita di un individuo a causa di fattori ambientali o errori nel processo di replicazione del DNA. Alcune mutazioni possono essere neutrali e non avere alcun effetto sulla salute o sulle caratteristiche di un individuo, mentre altre possono essere dannose e causare malattie genetiche. Tuttavia, alcune mutazioni possono anche essere vantaggiose e fornire un vantaggio selettivo agli individui che le possiedono. Queste mutazioni possono consentire agli individui di adattarsi meglio all'ambiente circostante e di sopravvivere e riprodursi con successo. Nel corso del tempo, le mutazioni vantaggiose possono accumularsi nella popolazione e portare a cambiamenti evolutivi. In conclusione, le mutazioni sono cambiamenti nel materiale genetico che possono avere effetti variabili sulla salute e sulle caratteristiche degli individui. Sono una fonte di variabilità genetica che è fondamentale per l'evoluzione e possono essere sia dannose che vantaggiose.

Le mutazioni silenti non portano a una conseguenza funzionale, come nel caso di una mutazione in un gene codificante una proteina che non comporta variazioni nella sequenza aminoacidica della catena polipeptidica.

Le mutazioni che provocano la sostituzione di un aminoacido con un altro sono definite mutazioni di senso (missense mutation). La sostituzione di un aminoacido può avere un vasto numero di effetti. Se la sostituzione avviene all'interno o in prossimità di un sito attivo di un enzima, l'attività della proteina alterata può risultare minore oppure assente.

Poiché le mutazioni silenti sono relativamente frequenti, il reale numero di mutazioni all'interno di un organismo è maggiore di quello che si riesce ad osservare.

Le mutazioni non senso (nonsense mutation) sono mutazioni puntiformi che possono modificare un codone che normalmente codifica per un aminoacido trasformandolo in un codone di terminazione. Generalmente provoca

l'alterazione della funzione del prodotto di quel gene. Nelle mutazioni "frameshift" (mutazioni per slittamento), una o due coppie di nucleotidi sono inseriti o eliminati all'interno della molecola del DNA, causando un'alterazione della griglia di lettura ("reading frame"). I codoni a valle dell'inserzione o della delezione specificheranno una sequenza di aminoacidi nuova. Spesso una mutazione frameshift dà origine a un codone di stop a breve distanza dal punto in cui è avvenuta la mutazione, così da terminare precocemente la catena polipeptidica. Altre volte si origina un prodotto genico aberrante. Lo spostamento della griglia di lettura in un gene che specifica un enzima ha quasi sempre come conseguenza la perdita dell'attività biologica dell'enzima stesso. Alcuni tipi di mutazioni sono causate da sequenze di DNA che "saltano" all'interno di un gene. Questi elementi mobili di

DNA (elementi trasponibili, o trasposoni) alterano la funzione di alcuni geni, in alcune condizioni sono anche in grado di attivare geni altrimenti inattivi.

I trasposoni sono segmenti di DNA lunghi da centinaia a migliaia di coppie di basi. Nell'uomo quasi metà del genoma è costituito da trasposoni.

Sono stati identificati diversi tipi di elementi genetici mobili. Alcuni, detti trasposoni a DNA, spostano materiale genetico da un sito a un altro con un meccanismo "taglia e incolla".

Molti elementi mobili sono retrotrasposoni, i quali si replicano mediante la formazione di un intermedio a RNA. La trascrittasi inversa li converte nella loro sequenza di DNA di origine, prima che si spostino all'interno di un gene. Si ipotizza che alcuni di essi siano evoluti dai retrovirus, o viceversa. I retrotrasposoni sono una causa di mutazione estremamente importante, aumentando l'abilità dell'organismo a evolvere. Si stima che causino circa il 10%

Delle mutazioni spontanee che determinano cambiamenti fenotipici evidenti. Alcune regioni del DNA, dette punti caldi, sono soggette a mutazioni più di altre. A volte possono essere brevi sequenze dinucleotidi ripetuti che fanno sì che la DNA polimerasi "scivoli" mentre legge lo stampo nel corso della replicazione. Mutazioni in certi geni possono aumentare il tasso di mutazione totale. Ad esempio, una mutazione in un gene che codifica per la DNA polimerasi potrebbe rendere meno preciso il meccanismo di replicazione.

Non tutte le mutazioni avvengono spontaneamente, molte possono essere causate anche da agenti noti come mutageni, fra cui i raggi X, i raggi gamma, i raggi cosmici, raggi ultravioletti e agenti chimici.

Le mutazioni che avvengono nelle cellule somatiche non vengono trasmesse ai discendenti; tuttavia, esse sono di grande interesse, in quanto esiste una stretta correlazione tra mutazioni somatiche e cancro. Molti agenti mutageni sono anche carcinogeni, cioè

responsabili dell'insorgenza del cancro. Le variazioni dell'espressione genica Solo una piccola parte del genoma eucariotico è costituita da geni che codificano per proteine. Oltre a mRNA, tRNA e rRNA, le cellule procariotiche contengono vari altri tipi di RNA non codificanti proteine che costituiscono una parte essenziale del complesso sistema coinvolto nel controllo dell'espressione genica, nella regolazione delle attività cellulari e nella regolazione dello sviluppo: - Piccoli RNA nucleari (snRNA): si legano a specifiche proteine per formare un complesso di piccole ribonucleoproteine nucleari (snRNP), che a sua volta si combina con altre snRNP. - FNA della particella di riconoscimento del segnale RNA (SRP RNA): in combinazione con alcune proteine, dirige il complesso ribosoma-mRNA-polipeptide al RER poco dopo l'inizio della traduzione. - RNA nucleolari (snoRNA): processa le molecole di pre-rRNA all'interno del nucleolo durante la

formazione dellesubunità ribosomali. Si legano a regioni complementari presenti sul pre-rRNA e individuano siti di taglio o dimetilazione.

• RNA interference (RNAi): ha la capacità di regolare l'espressione genica. Nell'RNAi, alcune piccole molecole di RNA interferiscono con l'espressione dei geni o con i loro trascritti. L'RNA interference coinvolge i piccoli RNA interferenti (siRNA), i microRNA e alcuni altri tipi di sequenze di RNA.
• RNA interferenti (siRNA): sono molecole a doppio filamento della lunghezza di 20-25 nucleotidi che giocano un ruolo importante nel controllo del danno derivato da trasposoni e da infezioni virali; Inoltre regolano l'espressione genica di sequenze codificanti proteine.
• I microRNA (miRNA): sono molecole di RNA a singolo filamento lunghe circa 20-25 che inibiscono la traduzione di mRNA in numerosi processi biologici, tra i quali la crescita e lo sviluppo.
• RNA associati a piwi (piRNA) sono RNA

I microRNA sono costituiti da 26-31 nucleotidi. Una delle loro funzioni primarie è la soppressione dell'attività dei retrotrasposoni e degli altri elementi mobili di DNA nella produzione degli spermatozoi e delle altre cellule della linea germinale.