Che materia stai cercando?

Anteprima

ESTRATTO DOCUMENTO

Nel cromosoma semplice o non replicato il cromatido è formato da una doppia elica di DNA.

Nel cromosoma dopo la divisione ci sono sempre due cromatidi.

Prima della replicazione:

. n cromatidi = n cromosomi (46)

Dopo/durante la replicazione :

. n cromatidi diverso da n cromosomi

Cromatidi = 92

Cromosomi =46

I cromosomi hanno delle strutture caratteristiche:

1. Centromero: Regione di DNA che si posiziona circa centralmente ed è una regione sempre iper

condensata a causa della mancanza di informazioni genetiche.

In un cromosoma non replicato vi sarà un braccio corto e uno lungo.

Nel cromosoma replicato il centromero fa da giunzione tra i due cromatidi, i quali si divideranno

longitudinalmente.

2. Telomeri: I telomeri sono le estremità di un cromosoma. In un cromosoma non replicato sono due,

mentre in un cromosoma replicato sono quattro.

Solitamente non contengono informazioni genetiche, ma ci sono cinque eccezioni, in cui i telomeri

sono occupati da informazioni genetiche per la sintesi di rRNA.

Queste telomeri nel nucleo si avvicinano per formare una o due regioni chiamate nucleolo. Questi

infatti sono le regioni organizzatrici dei ribosomi.

RNA

E' una molecola acida a singolo filamento formata da monomeri.

AMP--> Adenosina mono fosfato

GMP--> Guanina mono fosfato

CMP--> Citosina mono fosfato

UMP--> Uracile mono fosfato

I nucleotidi dell'RNA si chiamano ribonucleotidi

Gli accoppiamenti sono :

. A-U

. G-C

Ciò che rende il ribosio dal desossiribosio è il gruppo del carbonio 2', che lega, al posto di un H, con il

gruppo ossidrilico OH.

La molecola di RNA ha un'emivita più breve di quella di una molecola di DNA, si parla infatti di

qualche ora.

Il gruppo OH, è ciò che contraddistingue il ribosio dal desossiribosio, per il resto i due zuccheri

risultano identici.

I ribonucleotidi liberi nel nucleo sono trifosfati ( 3 sedui di acido fosforico).

Quando i ribonucleotidi si legano perdono 2 gruppi fosfati e si legheranno nello stesso modo del DNA,

ossia con un legame fosfodiesterico.

Anche l'andamento della molecola sarà uguale.

C'è la possibilità che la molecola di RNA contenga nella propria sequanza delle regioni palindromiche,

ossia sequenze di nucleotidi che se lette in direzioni opposte risultano complementari.

Queste regioni possono avvicinarsi e unirsi con un legame ad idrogeno (Ciò non implica che l'RNA sia

un doppio filamento), creando delle regioni in cui l'RNA è più stabile e meno facilmente degradabile.

Le sequenze palindromiche regolano l'emivita dell'RNA.

Esistono molti tipi di RNA, ma i principali sono quattro:

. RNA ribosomico o ribosiomale (rRNA) 80%

. RNA trasfer o di trasferimento (tRNA) 15%

. RNA messaggero (mRNA) <5%

. Piccoli RNA nucleari o RNA della serie U <1%

L'mRNA è l'unico RNA che va in sintesi proteica.

rRNA, tRNA e RNA della serie U non vanno in sintesi proteica, ma l'rRNA e tRNA agiscono nella sintesi

proteica, mentre l'RNA della serie U serve a modifica gli RNA messaggeri prima di uscire dal nucleo

(Splicing).

In biologia molecolare e in genetica, lo splicing dell'mRNA è una modifica del nascente pre-mRNA che

avviene insieme o dopo la trascrizione, nella quale gli introni sono rimossi e gli esoni vengono uniti.

Ciò è necessario per il tipico RNA messaggero prima che possa essere usato per produrre una corretta

proteina tramite la traduzione o sintesi proteica.

Esistono 4 tipi di rRNA e si differenziano per la lunghezza e per i nucleoti che li compongono:

. 28 S

. 18 S

. 5.0 S

. 5.8 S

Ribosoma

Il ribosoma è fatto da una subunità minore e una subunità maggiore. La sub unità minore è formata

da una 1 dei tipi di rRNA, mentre la seconda sub unità è formata dai 3 restanti. L'unione dei 4 rRNA

più le proteine ribosomali formano le sub-unità.

Le si formano nel nucleo ed escono per poi finire su la membrana del reticolo endoplasmatico.

Una volta unite lasceranno un foro che servirà da passaggio per l'mRNA. L'mRNA darà le informazioni

per sintetizzare la proteina, e una volta pronta questa uscirà da un altro foro.

All'interno del ribosoma ci sono due tasche, le quali contengono tRNA che ha il compito di procurarsi

gli amminoacidi per la sintesi proteica.

Esistono 40-50 tipi di transfert, e ognuno è specifico per un amminoacido diverso.

Il tRNA ha una struttura a trifoglio, che è possibile grazie ai legami ad idrogeno.

I legami ad idrogeno creano delle regioni palindromiche (a complementarietà interna, nel senso che

ci sono le basi azotate complementari) zone in cui il tRNA si ripiega su se stesso formando le "braccia".

Il tRNA è formato da:

. 4 braccia, ossia le regioni palindromiche;

. 3 anse, formate da zone non palindromiche;

Ogni braccio e ogni ansa servono a legare qualcosa. Questo qualcosa sono gli amminoacidi che

verranno trasportati dal citoplasma al ribosoma.

. Braccio e ansa D (Quello di sinistra rosso): Questa struttura lega un enzima, chiamato amminoacil-

tRNAligasi. Questo enzima serve a legare il tRNA all'amminoacido.

. Braccio accettore(in altro): L'amminoacido si lega su questo braccio all'estremità 3'.

. Ansa e braccio T (Quello di destra in giallo): E' grazie a questa zona che il tRNA va a legarsi al

ribosoma, ovviamente una volta legato all'amminoacido

. Ansa dell'anticodone: Nel linguaggio biologico l'anticodone è un insime di 3 nucleotidi (tripletta

nucleotidica). Questi 3 nucleotidi fanno la specificità del tRNA, ossia lo caratterizzano, indicando con

quale amminoacido possono legarsi. L'anticodone si lega all'mRNA tramite una tripletta di

quest'ultimo, chiamata codone. Codone e anticodone sono tra loro complementari, e quindi si legano

tramite legami ad idrogeno.

Quindi prima lega la ligasi, poi il tRNA con la ligasi lega l'amminoacido, una volta legato il tRNA viaggia

verso il ribosoma e una volta arrivato si lega a questo grazie al braccio T. Dentro al ribosoma il tRNA

incontra la molecola che gli permette di partecipare alla sintesi proteica, ossia l'mRNA. Questo tRNA si

lega al messaggero tramite l'ansa dell'anticodone.

L'informazione genetica si chiama anche gene o unità di trascrizione. Contiene tutto ciò che serve per

far si che quella portzione di DNA sia trascritta ( 1 filamento di mRNA).

Per fare la sintesi dell'RNA serve:

. RNA polimerasi è un enzima che lavora in un'unica direzione. Il legame fosfodiesterica parte da 5' e

va verso 3'. L'RNA polimerasi lavora per complementarietà delle basi, partendo a leggere dal 3' OH.

. Nucleotidi liberi (ribonucleotidi trifosfati)

. Sale (Mg)

. Gene, ossia quella porzione discreta di DNA che contiene l'informazione genetica.

L'RNA polimerasi vedendo un promotore sa qual è l'inizio e qual è la fine della trascrizione.

Per promotore si intende la regione iniziale di un'unità di trascrizione, ossia il punto in cui deve

cominciare la trascrizione.

Il promotore è il luogo in cui l'RNA polimerasi si "attacca" per iniziare la trascrizione, e allo stesso

tempo gli indica in che direzione il filamento deve essere trascritto.

Dopo il promotore comincia la seconda parte del gene, detta sequenza trascritta o codificante del

gene.

Qui le coppie di basi sono nominate con numeri positivi.

L'ultima parte del gene è detta terminatore ossia quella sequenza che dirà all'RNA polimerasi quando

smettere di trascrivere. Per motivi inerziali il processo di trascrizione non terminerà immediatamente,

ma comprenderà anche una parte del terminatore che poi sarà eliminata da particolari enzimi.

Resta il problema di come abbia fatto il filamento di DNA ad aprirsi, questo è possibile grazie a un

enzima chiamato elicasi.

L'elicasi è un enzima che utilizza energia per rompere i legami a idrogeno della doppia elica.

Questa rottura partirà da una zona del DNA facilmente denaturabile, ossia ricca di basi A-T (per i loro

legamia idrogeno doppi e non tripli).

Nel promotore, circa 25 basi prima del +1 ( circa -25) c'è una particolare regione detta tata box:

5'-TATATTT-3'

3'-ATATAAA-5'

La tata box è formata da due filamenti antiparalleli di DNA.

La transizione da complesso promotore chiuso a complesso promotore aperto segna l’inizio della

sintesi della catena di RNA.

La regione che contiene la RNA polimerasi, il DNA e la molecola di RNA nascente è chiamata bolla di

trascrizione.

In questa regione, il filamento di RNA di nuova sintesi ibridizza con lo stampo di DNA, ciò significa che

il DNA è legato con un legame ad idrogeno all'RNA.

Il filamento di RNA si forma a partire dalla base azotata complementare.

L'RNA polimerasi è anticipata da un altro enzima, l'RNA elicasi, la quale apre la doppia elica del DNA.

Nel frattempo dietro, l'elica si chiude ed esce l'RNA formato.

Questo si definisce come processo di allungamento dell'RNA.

Tutto il processo continua fino a quando non si arriva alla regione del terminatore. Il segnale di stop è

dato dalla comparsa di una sequenza nucleotidica ricca di T-A chiamata: sequenza di

poliadeninazione (3'-TTATTT-5').

L'RNA polimerasi trascrive questa sequenza, e poi inizia a frenare. La frenata dura circa 100 nucleotidi,

per finire in un staccamento completo dal DNA con conseguente liberazione di energia.

Ci sarà quindi un enzima che eliminerà la sequenza trascritta durante la frenata, per poi liberare i

nucleotidi per far si che possano essere riutilizzati.

L'RNA sintetizzato (RNA immaturo o pre-mRNA) deve andare nei ribosomi, ma per uscire dal nucleo

deve subire un processo di maturazione. Questo processo di maturazione fa sì che:

. L'RNA esca dal nucleo;

. Abbia la struttura che gli permetta di andare in sintesi proteica;

. Sulle sue estremità compaiano dei "cappucci" che lo proteggono dal le nucleasi, più specificatamente

dalle eso-nucleasi.

Splicing--> Toglie le regioni nucleotidiche che non servono per costruire la proteina. Queste regioni

sono costituite da gli introni.

Capping--> Serve, oltre che a evitare l'attacco da parte delle eso-nucleasi, a riconoscere le estremità 5'

del mRNA. E' proprio da questo punto che comincia la sintesi proteica.

RNA Polimerasi

Durante la trascrizione si produce un insieme di più molecole di mRNA, ed è proprio questo che

permette la specializzazione delle cellule.

La quantità di messaggero prodotto varia in base alla tipologia della cellula. Una cellula muscolare

pordurrà tanta miosina, a differenza di una cellula nervosa che ne produrrà poca (livello basale).

L'RNA polimerasi è un enzima intelligente, che sa esattamente quante molecole di messaggero

produrre da quello specifico gene. Ovviamente la quantità di messaggero è proporzionale alla

quantità di proteina che deve essere prodotta.

Per capire quanto produrre, l'RNA polimerasi deve avere segnali presenti sulla regione del promotore

genico.

I fattori di trascrizione sono proteine che collaborano in questa funzione con il promotore.

Questi fattori di trascrizione si posizionano in particolari siti, chiamati sequenze canoniche.

Ogni sequenza canonica è specifica di un dato gene.

L'RNA polimerasi legge la sequenza canonica, e se questa è legata al fattore di trascrizione trascriverà

il gene in una determinata quantità (ciò dipende dalla lettura o meno del fattore di trascrizione).

Promotore prossimale--> E' l'insieme formato dal promotore e la sequenza canonica. Prende questo

nome perchè è posizionato subito prima del punto di inizio di trascrizione del gene (+1). Questa

sequenza comprende pure la TATA BOX.

Nel promotore prossimale la TATA BOX ha due funzioni:

1. Contiene il numero minimo di legami a H ed è quindi facilmente denaturbile. Sarà quindi il punto di

apertura del filamento.

2. Sulla TATA BOX arrivano una serie di fattori di trascrizione (da 8 a 10). Questi sono i fattori generali

della trascrizione, e si legano in sequenza sulla TATA, svolgendo un lavoro di coperazione, in cui

indicano all'RNA polimerasi i livelli vasali di trascrizione.

I livelli basali di trascrizione sono l'informazione genica contenuta in tutte le cellule, per produrre

una quantità minima di RNA che codifica quel gene.

Esistono anche delle sequenze canoniche in CIS e in TRANS:

Trans e cis sono due prefissi, comunemente usati anche al di fuori della biologia, per indicare l’uno

vicinanza (cis) e l’altro lontananza (trans).

"Per poter incominciare la trascrizione, l’RNA polimerasi ha bisogno di numerosi fattori generali di

trascrizione che interagiranno con le varie parti del gene.

Il promotore contiene una sequenza di DNA chiamata TATA-box, posta ad una distanza di circa 25

nucleotidi a monte del punto in cui deve iniziare la sintesi di RNA. Il TATA-box viene riconosciuto e

legato dal fattore di trascrizione TFIID.

Anche gli altri fattori di trascrizione, tra i quali c’è la stessa RNA polimerasi, si assemblano a livello del

promotore.

A questo punto il fattore TFIIH fosforila l’RNA polimerasi cambiandone la conformazione in modo tale

che essa si stacchi dal complesso e possa iniziare la trascrizione. "

I fattori di trascrizione possono essere attivati o de-attivati selettivamente da altre proteine.

La trascrizione ha bisogno quindi di:

– elementi che agiscono in CIS

– fattori che agiscono in TRANS.

Gli elementi che agiscono in CIS sono le sequenze di DNA, che si trovano in vicinanza della porzione di

gene che deve essere trascritta in RNA. Quindi il Promotore, l’Enhancer, il Silencer. Le sequenze

canoniche in CIS sono circa 2000 e sono distribuite nei nostri geni. Ogni sequenza lega un fattore di

trascrizione diverso che si lega ai promotori.

In TRANS agiscono dei fattori, normalmente proteine prodotte da altre sezioni di DNA, che si legano

alle sequenza CIS, per controllare l’espressione del gene.

In ogni promotore c'è una TATA BOX che attira i suoi fattori di trascrizione. L'insieme tra la TATA e i

suoi fattori di trascrizione indica il livello basale di trascrizione.

Tutte le cellule svolgono la trascrizione basale.

Per creare una vera e propria differenza tra le cellule (specificità) occorrono, oltre alla TATA, delle

cassette di sequenza, posizionate prima di quest'ultima.

Ogni cassetta di sequenza lega un fattore di trascrizione.

Avere o non avere il fattore di trascrizione fa crescere il livello basale (mRNA prodotto). Questo

perchè la DNA polimerasi leggendo i fattori di trascrizione sa che deve aumentare di un "tot" la

t'yyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyrascrizione di un gene.

Se non si trova il fattore di trascrizione vuol dire che quel gene non sarà specializzante per quella

cellula.

I nostri promotori contengono più sequenze canoniche, il massimo della trascrizione avverrà quando

tutte le sequenze canoniche avranno tutti i loro fattori di trascrizione.

Maggiore è il numero di sequenze più sarà variabile e sensibile il livello della trascrizione.

Esercizio:

Abbiamo :

1. TATA BOX

2. 5 sequenze canoniche

?. Quante possibili sequenze di trascrizone posso avere?

La TATA funziona sempre per tutte le cellule e quindi non viene contata.

Nelle sequenze canoniche ci sono due possibilità:

. Ho il fattore di trascrizione

. Non ho il fattore di trascrizione

Per trovare il risultato dobbiamo fare il numero di possibilità (2) elevato al numero delle sequenze (5),

5

sarà quindi : 2 possibili sequenze di trascrizione.

Molti dei nostri geni oltre al promotore prossimale hanno un promotore distale, che ha il compito di

aumentare o diminuire ulteriormente i fattori di trascrizione. Questo è possibile grazie a delle

sequenze nucleotidiche distali:

. Henancer--> Fanno aumentare

. Silencer--> Fanno diminuire

Nell'Henancer ci sono più sequenze nucleotidiche, ognuna delle quali richiama un fattore di

trascrizione diverso (fino a 10).

Ciò significa che l'unione tra promotore prossimale e distale ci permette una regolazione più precisa

del livello di trascrizione.

E' proprio in questo modo che si regola il differenziamento cellulare.

Se abbiamo un SIlencer i livelli del promotore prossimale tenderanno a far diminuire la trascrizione.

Tra la sequenza dei promotori in CIS c'è anche quella che regola la trascrizione genica nelle cellule

muscolari. Questa è chiamata Myod. In fase di trascrizione di una cellula muscolare mi aspetto che il

Myod dia un'impennata alla produzione dei geni specifici della cellula muscolare.

I livelli dipendono quindi dalla quantità di fattori di trascrizione.

Ma cos'è che determina l'arrivo del fattore di trascrizione Myod?

L'arrivo del fattore di trascrizione è determinato dal luogo fisico del nostro organismo in cui si trova la

cellula (ambiente extracellulare).

L'mRNA viene prodotto nel nucleo. La prima cosa da fare è renderlo pronto per essere tradotto in

proteina.

L'mRNA per uscire nel citoplasma deve prima passare dai pori nucleari.

Il nostrp pre-mRNA (o mRNA immaturo) deve subire un processo di maturazione. Il processo di

maturazione è diviso in 3, e sono definiti meccanismi post-trascrizionali dell'mRNA (Questo anche se il

capping e lo splicing cominciano quando la trascrizione non è ancora finita. Ciò fa capire che la

poliadeninazione avviene a trascrizione finita.

1. Capping: Avviene nella posizione 5' dell'mRNA. In posizione 5' si lega un nucleotide, precisamente

una guanina.

Il legame che si forma tra guanina e 5' non segue la regola di Watson e Crick, infatti l'unione avviene

tra i residui di acido fosforico della guanina e i residui di acido fosforico del filamento. La guanina è

collegata all'mRNA tramite un inusuale ponte trifosfato 5'-5'.

E' un legame 5' verso 5'. Questo legame fa da segnale per il punto in cui deve partire la trascrizione.

La guaina (o cappuccio) viene riconosciuta dalle proteine del poro e consente il passaggio dell'mRNA.

Il capping protegge inoltre dalle nucleasi, dato che questi enzimi non sono in grado di riconoscere il

legame 5'-5'.

2. Poliadeninazione: E' l'aggiunta al 3' finale dell'mRNA (Lato opposto del Capping) una sequenza di

adenine chiamata poli-A o coda di adenine.

La poli-A permette:

. L'uscita dai pori nucleari;

. Protegge anch'essa l'mRNA dagli enzimi (stavolta l'estremità 3');

. Regola l'emivita del messaggero nel citoplasma.

L'emivita è il tempo che una molecola impiega a dimezzarsi. Maggiore è l'emivita di una molecola

maggiore è la produzione di quella proteina.

La poli-A varia la sua lunghezza in base a quanto dev'essere lunga l'emivita dell'mRNA.

Le adenine vengono attaccate dalle nucleasi, ed è come se facessero da scudo.

3. Splicing del pre-mRNA: (Taglia e cuci) Si preoccupa di tagliare alcune sequenze nucleotidiche nel

pre-mRNA che non servono.

Le sequenze che contengono l'informazione sono dette esoni, quelle tagliate, e che quindi non

contengono informazioni, sono dette introni.

Nel pre-mRNA vi è un'alternanza tra introni ed esoni.

C'è bisogno di un modo per riconoscere ciò che è esone e ciò che è introne.

Lo splicing è un complesso ribo nucleoproteico costituito da piccoli RNA (della serie 2) e sono circa 10.

Questi RNA hanno delle proprietà speciali: si comportano come enzimi, ossia tagliano i legami

fosfodiesterici. Sono detti ribo-U.

I ribo-U riconoscono l'introne e lo staccano dai suoi esoni adiacenti. Una volta tolto l'introne gli esoni

saranno uniti.

La suddivisione tra introni ed esoni esiste anche nella sequenza trascrivibile del gene.

Un introne si riconosce dal fatto che inizia sempre da una coppia di nucleotidi (GU) e finisce sempre

con un'altra coppia (AG).

Gli RNA della serie U si legano per complementarietà delle basi tramite un legame ad idrogeno.

Nell'introne vi è a metà un'adenina su cui si lega l'RNA U-2.

L'estremità 5' fosfato dell'introne si ripiega e si lega all'adenina posta nella coppia nucleotidica

terminale dell'introne, formando un cappio definito cappio dell'introne.

Il cappio da il segnale all'RNA delle serie U di poter tagliare l'introne dall'esone.

RNA della serie U--> URNA.

Lo splicing è la rottura di due legami fosfodiesterici. Lo splicing

avviene mediante 2 reazioni di transesterificazione in cui un gruppo OH libero attacca un legame

fosfodiesterico. Le sequenze più conservate sono: GU (sito 5’), AG (sito 3’) e la A della branch site.

Teoricamente ogni sito di splicing 5’ potrebbe reagire con qualunque sito di splicing 3’ ma

normalmente lo splicing avviene tra i siti 5’ e 3’ dello stesso introne.

L'estremità 3'OH dell'esone che precede si troverà vicino all'estremità 5'P dell'esone che viene dopo.

Sarà grazie ai piccoli RNA che i due esoni potranno unirsi.

Nella fase di maturazione dei pre-mRNA tutti gli introni devono essere eliminati.

L'eccezione a questa regola dipende da un particolare fenomeno chiamato splicing alternativo.

Questo consiste nel fatto che l'introne può esere alternativamente riconosciuto come un introne (e

quindi eliminato) o come un esone (e quindi tenuto). Lo stesso può valere per gli esoni, che possono

essere visti come tali (vengono tenuti) o visti come introni (vengono eliminati).

Partendo da un gene si può ottenere un unico pre-mRNA, che poi però supendo lo splicing alternativo

ci potrà far ottenere 2 o più mRNA maturi che daranno origine a due o più proteine diverse.

Circa il 70% degli mRNA sono sottoposti a un meccanismo di splicing alternativo, ed è proprio questo

che permette la formazione di 150000 proteine a partire da 22000 geni.

Quando un introne viene visto come un esone vuol dire che in quell'introne c'è l'informazione per una

data proteina.

Lo splicing alternativo è uno dei meccanismi che regola la funzione muscolare, infatti tutti i geni delle

proteine muscolari sono sottoposti a splicing alternativo.

Esercizio:

Troponina--> Proteina muscolare che sta nei sarcomeri e copera alla contrazione dei muscoli.

La troponina ha 18 esoni, di questi 18:

.Il 16 e 17 sono alternati (nell'mRNA maturo o c'è il 16 o il 17);

. L'1,2,3,9,10,11,12,13,14,15 E 18 sono sempre presenti;

. Il4,5,6,7 e 8 sono variabili, ossia che possono essere tenuti o eliminati;

5

2 x 2 = 64 combinazioni

5

2 per lo stesso ragionamento dell'esercizio precedente, abbiamo 5 esoni con due possibilità, pieno o

vuoto

il x2 è dovuto al fatto che gli esoni hanno due ulteriori possibilità, ossia quella dell'essere tenuto o

meno.

Per maturazione posso sintetizzare messaggeri maturi che daranno 64 tipi di troponina, le quali

saranno:

. Diverse per la lunghezza, la quale dipenderà dalla lunghezza del sarcomero.

. Avranno alcune proprietà diverse.

Questo è un meccanismo di regolazione post trascrizione, che si chiama meccanismo cellula/tessuto

specifico.

C'è un meccanismo di splicing alternativo che produce il maggior numero di proteine: Avviene nel

moscerino della frutta ( ha 13 000 geni) chiamato Adrosofila. Ha un gene chiamato gene di Dcam e

riesce a produrre 38 000 proteine diverse. Questo dimostra la potenza di questo meccanismo e di

quanto sia importante dal punto di vista evolutivo

SINTESI PROTEICA

Gli rRNA vanno nel citoplasma, e vengono reclutati dalla sede fisica della sintesi proteica, i riosomi.

Il reclutamento può avvenire in due condizioni:

1. Quando i ribosomi sono liberi nel citoplasma.

2. Quando i ribosomi sono legati al reticolo endoplasmatico (RER)

Il reticolo è un sistema di vescicole appiattite, al cui interno ci sono delle cisterne tutte comunicanti

tra loro.

Il RER è formato da cisterne appiattite comunicanti tra loro ed è sede della sintesi proteica.

Il REL è sede della sintesi dei fosfolipidi, e quindi di tutte le membrane.

I ribosomi associati al RE non fanno tutti la sintesi di tutte le proteine. Esistono infatti due vie di

sintesi:

1. Via citoplasmatica: Avviene grazie ai ribosomi liberi nel citoplasma. Le proteine prodotte saranno

destinate ai vari organuli all'interno della cellula: Citoplasma, nucleo, mitocondri, perossisomi,

cloroplasti (nella cellula vegetale).

I perossisomi sono piccole vescicole ricoperte da membrana che immagazzinano particolari enzimi

che distruggono delle particolari molecole, chiamate radicali lberi.

I radicali liberi sono prodotti di scarto che si formano durante la sintesi della molecola di ATP, e

derivano dai processi di ionizzazione dell'acqua.

H O + O --> Specie reattive dell'ossigeno o radicali liberi (H+ o OH-)

2 2

I radicali liberi sono molto instabili e cercano di recuperare la loro stabilità andando a strappare un

elettrone a un'altra molecola, dando così via una reazione a catena ,che andrà ad attaccare proteine,

zuccheri, lipidi e acidi nucleici. Questa reazione romperà i legami chimici rendendo queste molecole

inutilizzabili e non funzionali.

Fortunatamente le nostre cellule sono in grado di eliminare i radicali liberi, questo grazie ai

perossisomi. Senza i perossisomi si andrebbe in una condizione di stress ossidativo, ossia la presenza

di troppi radicali liberi.

2. Via secretoria di sintesi: E' tipica di tutte le proteine del reticolo, dell'apparato del golgi, dei

lisosomi, delle membrane ( proteine di superficie) e delle vescicole di secrezione. Le proteine

dell'apparato del golgi permettono di agigungere alle proteine dei carboidrati, per formare le glico-

proteine o proteo-glicani.

Queste servono a tenere l'acqua all'interno della cellula, mantengono la pressione osmotica,

permettono l'allungamento e favoriscono l'elasticità. Nell'acqua della cellula ci sono ioni che

mantengono il pH della cellula.

Le vie di sintesi dipendendono da dove la proteina dovrà lavorare nella cellula.

Tutte le proteine sintetizzate nei ribosomi, che hanno bisogno di una modificazione per essere rese

attive (che avverrà nel reticolo) , saranno sintetizzate per via secretoria.

Una volta modificate all'interno del reticolo entrano nell'apparato del golgi per ulteriori modifiche

Le proteine vengono sempre sintetizzate nei ribosomi.

La prima cosa da fare è sintetizzare la struttura primaria della proteina, ossia il numero, tipo e ordine

con cui gli amminoacidi si associano tra loro.

Per fare questo gli amminoacidi devono unirsi chimicamente tramite un legame peptidico.

Le proteine si dividono in base:

1. Al numero di amminoacidi.

2. La sequenza degli amminoacidi.

La proteina più piccola è l'insulina, un ormone prodotto dal pancreas che ha lo scopo di trasportare lo

zucchero dal sangue alle cellule. Viene prodotto quando c'è un eccesso di zucchero nel sangue, e

serve a regolare la glicemia.

L'insulina è una catena di 50 amminoacidi che viene sottoposta a modificazione post traduzionali nel

reticolo.

L'emoglobina invece, è una proteina composta da più catene polipeptidiche, che ha il compito di

legare trasportare O .

2

E' formata da quattro catene, per un totale di 580 amminoacidi.

La più grande proteina dell'organismo è la titina, proteina muscolare presente all'interno del

sarcomero per tutta la sua lunghezza. E' composta da ben 26926 amminoacidi.

Ovviamente più è complicata la struttura della proteina, più è complessa la proteina.

Rompendo i legami di una proteina otteniamo gli amminoacidi. L'amminoacido è l'unità

fondamentale della proteina. In natura esistono 60 amminoacidi, ma quelli utilizzati per le nostre

proteine sono 20. Di questi 20, nove sono essenziali, ossia che non possono essere sintetizzati, ma

devono essere introdotti con l'alimentazione. Gli amminoacidi sono composti principalmente da H, C,

O, N, S.

Tutti gli amminoacidi hano uno scheletro comune:

. N H è il gruppo amminico.

2

. COOH è il gruppo carbossilico.

. E' il gruppo R o radicale amminoacidico, è la parte variabile della struttura amminoacidica, ed

proprio questa a diversificare e differenziare i vari amminoacidi.

Sono proprio i radicali che determinano la proprietà della proteina.

La metinonina e la cisteina sono gli unici amminoacidi che contengono zolfo.

La metinonina è importante perchè è sempre il primo amminoacido della sintesi proteica.

La cisteina invece, serve a capire come si legano tante proteine tra di loro, questa infatti costruisce i

legami tra esse.

I radicali possono essere:

1. Idrofobici--> Sono gli gli amminoacidi che hanno il radicale che non può sciogliersi in H O, Questo si

2

disporrà sempre lontano dall'acqua.

2. Idrofilici--> Sono gli amminoacidi che hanno il radicale che può combinarsi con l'acqua.

Queste due caratteristiche determinano la funzione della proteina.

Ovviamente una proteina può avere regioni idrofobiche e regioni idrofiliche

Tra gli aminoacidi idrofilici si distinguono:

. Amminoacidi ionizzabili: A contatto con H O perdono o acquistano cariche rendendoli acidi o basici.

2

Non si formeranno legami a idrogeno ma elettrostatici.

Un esempio di amminoacido basico è l'istone, che ha questa caratteristica a causa della lisina e

dell'arginina.

. Amminoacidi polari: Non si ionizzano e contengono atomi di O e di H e formano legami a H.

2

Due amminoacidi quando si devono unire si avvicinano a "distanza critica" grazie all'azione dei

ribosomi, andando a formare un legame covalente. Il legame avviene tra il gruppo COOH (carbossilico)

di uno, e il gruppo N H (amminico) dell'altro, liberando H O

2 2

E' legame che si viene a formare è un legame covalente, peptidico o carbomminico.

Una proteina avrà sempre due estremità:

. Estremità N--> Ossia il sito di inizio della proteina, il quale è costituito da il gruppo amminico del

primo amminoacido.

. Estremità C--> E' il luogo fisico dove finisce la poteina, ed è costituito da il gruppo carbossilico

dell'ultima proteina.

Come si fa a sapere in un ribosoma quali amminoacidi mettere?

Ai quattro nucleotidi del messaggero devo far corrispondere la struttura primaria della proteina (20

amminoacidi) 3

Il messaggero è letto a gruppi di 3 nucleotidi. 4 =64 combinazioni sono sufficienti a mettere i 20

amminoacidi nella proteina.

Il codice genetico è un insieme di regole, che consente di tradurre un messaggio genetico scritto,

sotto forma di nucleotidi (mRNA), a un linguaggio amminoacidico.

(Attenzione alla differenza tra codice genetico e informazione genetica)

La prima regola è che l'mRNA è letto in triplette.

Da questa tabella si possono ricavare altre regole:

. Non tutte le triplette corrispondono a un amminoacido, infatti solo 6 corrispondono a un amminoacido.

. Tre sono di stop o sequenze di no senso. Sono quelle sequenze che dicono quando finisce la sintesi proteica

(UAA, UAG UGA).

. Una tripletta codifica metionina (AUG). Tutte le proteine cominciano con questo amminoacido.

Ad AUG corrisponde un amminoacido, mentre alle triplette di stop non corrispondono amminoacidi, ma

fungono solo da segnale.

Es:

La leucina ha sei triplette

La felinana ha quattro triplette

Il numero di triplette varia a seconda dell'amminoacido. Solitamente, per lo stesso amminoacido, è l'ultimo

nucleotide che cambia. Questo garantisce una minore probabilità che avvenga una mutazione.

Riassumento:

. Il codice genetico non è ambiguo;

. Ci sono 64 triplette;

. Una da l'inizio;

. Tre indicano la fine;

. Degenerazione del codice genetico (la ridondanza del codice genetico, cioè due o più codoni corrispondono

allo stesso amminoacido);

. Non ambiguità del codice genetico;

. Universalità del codice genetico

La sintesi proteica ha un protocollo, ha quindi una ricetta:

1. mRna che da l'informazione;

2. rRNA che forma i ribosomi che sono la sede fisica della sintesi proteica;

3. Amminoacidi liberi che sono nel citoplasma, e che tramite il tRNA sono trasportati al ribosoma.

I ribosomi sono formati da due sub unità: Una maggiore e una minore. Queste si uniscono in sintesi proteica.

La loro unione da vita a 3 camere o siti dell'mRNA. Le camere rucoprono in ogni momento 3 triplette del

messaggero.

La prima camera si chiama sito E o sito d'uscita del ribosoma.

La seconda camera si chiama sito P del ribosoma.

La terza e ultima camera si chiama sito A del ribosoma.

Ogni camera si apre a una tripletta consecutiva del messaggero.

La camera P all'inizio della sintesi deve disporsi sulla tripletta di inizio (AUG).

Il sito P introduce il primo tRNA con la metionina sul 3'. L'anticodone si legherà al codone di inizio della sintesi

proteica (AUG). La loro unione avverrà per complementarietà delle basi.

Nel sito A arriverà il secondo tRNA.

Nel sito E verranno fatti uscire i tRNA scarichi dall'amminoacido.

La sintesi proteica si divide in 3 fasi:

. Inizio;

. Allungamento;

. Termine;

Inizio:

La sub unità minore del ribosoma si lega al messaggero grazie a una proteina chiamata fattore di traduzione.

Arriverà così il primo tRNA con la metionina che si lega con la tripletta AUG.

Subito dopo sopraggiungerà la sub unità maggiore del ribosoma che si lega a quella minore, formando il

complesso d'inizio della traduzione. Nel momento in cui le due sub unità si uniscono si formeranno le 3 camere.

:

Allungamento

Sul sito A arriva un secondo tRNA che ha l'anticodone complementare a quello della seconda tripletta

del messaggero.

Dentro al ribosoma c'è un mRNA che fa da enzima e stacca la metionina dal suo RNA.

Il ribosoma lo convoglia dal sito P al sito A, legandola all'amminoacido del sito A, attraverso un legame

peptidico. -

Il gruppo COO della metionina si lega al gruppo amminico del secondo amminoacido, formando un

legame peptidico.

Nel sito P si legherà il tRNA scarico.

Nel sito A il tRNA sarà legato al suo amminoacido, e a sua volta questo è legato alla metionina.

La catena proteica si allunga sempre sul sito P.

L'RNA si sposta verso sinistra.

Il tRNA nel sito P (non più attaccato ad un amminoacido) viene deacetilato e la catena polipeptidica

nascente viene agganciata al tRNA nel sito A. Affinché avvenga un nuovo ciclo di allungamento della

catena polipeptidica, il tRNA nel sito P deve spostarsi nel sito E ed il tRNA nel sito A deve spostarsi nel

sito P. Contemporaneamente, l'mRNA deve spostarsi di tre nucleotidi per esporre il codone

successivo. Questi movimenti all'interno del ribosoma avvengono in maniera coordinata in un

processo definito traslocazione. Quando la traslocazione è completata, la risultate struttura

ribosomiale ha una bassa affinità e quindi viene rilasciato. Insieme, questi eventi portano alla

traslocazione del tRNA dal sito A al sito P, di quello nel sito P al sito E e al movimento dell'mRNA di

esattamente tre paia di basi.

Il ciclo di allungamento continua finchè sull'mRNA ci saranno delle triplette nucleotidiche.

Il tutto finisce quando il sito A andrà ad aprirsi a una tripletta di stop. Il fatto che il sito A sia vuoto

indica la fine della sintesi proteica.

A questo punto interverrà una proteina chiamata fattore di rilascio, che ha il compito di staccare il

tRNA dall'amminoacido del sito P.

Dato che sito P e sito A sono vuoti, le due sub unità del ribosoma si staccheranno dall'mRNA.

La catena amminoacidica, sarà 1/3 rispetto alla catena nucleotidica.

La catena proteica stacca le due sub unità del ribosoma, e le attacca all'estremità 5' dell'mRNA dando

il via a un nuovo ciclo di sintesi. Questo andrà avanti finchè non verrà prodotta la quantità di proteina

necessaria.

Per aumentare l'efficenza, l'mRNA sarà attaccato a più ribosomi messi in sequenza, in particolari

strutture chiamate poli-ribosomi.

L'utilizzo dei poliribosomi è un metodo che usa la cellula eucariotica per velocizzare il processo di

sintesi proteica.

Con la sintesi abbiamo ottenuto una proteina con struttura primaria. Questa struttura non garantisce

funzionalità alla proteina, e proprio per questo deve avvenire un processo chiamato folding. Questo

processo consiste nell'avvolgimento della proteina in una struttura tridimensionale. Questa struttura

deve essere la migliore ottenibile per il suo contenuto amminoacidico, e soprattutto deve usare meno

energia possibile.

Una proteina raggiunge il folding finale quando arriva ad avere una struttura secondaria, terzaria o

quaternaria. Ovviamente la struttura dipende dal numero di amminoacidi, e quindi dalla struttura

primaria.

Struttura secondaria: E' il modo in cui una catena proteica ruota attorno al suo asse principale.

Questa rotazione dipende dai radicali degli amminoacidi.

Le due possibili strutture sono α-elica e β-foglietto. Entrambe si formano grazie a legami ad idrogeno.

La formazione di una o l'altra struttura dipende dal tipo di radicali e il tipo di amminoacidi che

formano la catena.


ACQUISTATO

1 volte

PAGINE

54

PESO

1.81 MB

PUBBLICATO

8 mesi fa


DETTAGLI
Esame: Biologia
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze motorie
SSD:
Università: Brescia - Unibs
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher gabriele.pagani1997 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Brescia - Unibs o del prof Zoppi Nicoletta.

Acquista con carta o conto PayPal

Scarica il file tutte le volte che vuoi

Paga con un conto PayPal per usufruire della garanzia Soddisfatto o rimborsato

Recensioni
Ti è piaciuto questo appunto? Valutalo!

Altri appunti di Biologia

Cellula muscolare scheletrica
Appunto
Sintesi proteica
Appunto