Il DNA (acido desossiribonucleico) è il materiale genetico di tutta la vita conosciuta, dai più semplici batteri monocellulari al più magnifico elefante di cinque tonnellate nella pianura africana. "Materiale genetico" si riferisce alle molecole che contengono due importanti serie di istruzioni: una per produrre proteine per le esigenze attuali della cellula e l'altra per fare copie di se stesse o replicarsi, in modo che lo stesso codice genetico possa essere utilizzato in futuro generazioni di cellule.
Mantenere la cellula in vita abbastanza a lungo da riprodursi richiede molti di questi prodotti proteici, che il DNA ordina tramite l'mRNA (acido ribonucleico messaggero) che crea come inviato verso i ribosomi, dove le proteine sono effettivamente sintetizzato. La codifica delle informazioni genetiche da parte del DNA in RNA messaggero si chiama trascrizione, mentre la creazione di proteine sulla base delle direzioni dall'mRNA è chiamata traduzione.
La traduzione implica il cobbling di proteine tramite legami peptidici per formare lunghe catene di amminoacidi o monomeri in questo schema. Esistono 20 aminoacidi diversi e il corpo umano ha bisogno di alcuni di questi per sopravvivere. La sintesi proteica nella traduzione implica un incontro coordinato di mRNA, complessi aminoacil-tRNA e una coppia di subunità ribosomiali, tra gli altri attori.
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Acidi nucleici: una panoramica
Gli acidi nucleici consistono di subunità ripetute, o monomeri, chiamati nucleotidi. Ogni nucleotide, a sua volta, è costituito da tre componenti distinti a sé stanti: uno zucchero ribosio (a cinque atomi di carbonio), da uno a tre gruppi fosfato e una base azotata. Ogni acido nucleico ha una delle quattro possibili basi in ciascun nucleotide, due delle quali sono purine e due delle quali sono pirimidine. Le differenze nelle basi tra i nucleotidi è ciò che conferisce ai diversi nucleotidi il loro carattere essenziale.
I nucleotidi possono esistere al di fuori degli acidi nucleici e, in effetti, alcuni di questi nucleotidi sono centrali per tutto il metabolismo. I nucleotidi adenosina difosfato (ADP) e adenosina trifosfato (ATP) sono al centro delle equazioni in cui l'energia per uso cellulare viene estratta dai legami chimici dei nutrienti. I nucleotidi negli acidi nucleici, tuttavia, hanno un solo fosfato, che è condiviso con il prossimo nucleotide nel filamento di acido nucleico.
Differenze di base tra DNA e RNA
A livello molecolare, il DNA differisce dall'RNA in due modi. Uno è che lo zucchero nel DNA è desossiribosio, mentre nell'RNA è ribosio (da cui i loro rispettivi nomi). Il desossiribosio differisce dal ribosio in quanto, invece di avere un gruppo ossidrilico (-OH) nella posizione del carbonio numero 2, ha un atomo di idrogeno (-H). Quindi il desossiribosio è un atomo di ossigeno a corto di ribosio, quindi "desossi".
La seconda differenza strutturale tra gli acidi nucleici risiede nella composizione delle loro basi azotate. Il DNA e l'RNA contengono entrambi le due basi puriniche adenina (A) e guanina (G) e la citosina a base pirimidinica (C). Ma mentre la seconda base di pirimidina nel DNA è la timina (T) nell'RNA, questa base è l'uracile (U).
Come accade, negli acidi nucleici, A si lega a e solo a T (o U, se il molecola è RNA), e C si lega a e solo a G. Questa disposizione di accoppiamento di base complementare specifica e unica è necessaria per la corretta trasmissione delle informazioni sul DNA alle informazioni sull'mRNA nella trascrizione e informazioni sull'mRNA alle informazioni sul tRNA durante la traduzione.
Altre differenze Tra DNA e RNA
A un livello più macro, il DNA è a doppio filamento, mentre l'RNA è a filamento singolo. In particolare, il DNA assume la forma di una doppia elica, che è come una scala attorcigliata in direzioni diverse su entrambe le estremità. I trefoli sono legati a ciascun nucleotide dalle rispettive basi azotate. Ciò significa che un nucleotide che porta "A" può avere solo un nucleotide che porta "T" sul suo nucleotide "partner". Ciò significa che, in sintesi, i due filamenti di DNA sono complementari tra loro. Le molecole di DNA possono essere lunghe migliaia di basi (o più propriamente, coppie di basi Inoltre, il DNA si trova principalmente nei nuclei degli eucarioti ma anche nei mitocondri e nei cloroplasti. La maggior parte dell'RNA, d'altra parte, si trova nel nucleo e nel citoplasma. Inoltre, come vedrai presto, l'RNA è disponibile in vari tipi. L'RNA è disponibile in tre tipi primari. Il primo è l'mRNA, che è costituito da un modello di DNA durante la trascrizione nel nucleo. Una volta completato, il filamento di mRNA si fa strada fuori dal nucleo attraverso un poro nell'involucro nucleare e finisce per dirigere lo spettacolo sul ribosoma, il sito di traduzione delle proteine. Il secondo tipo di RNA è il trasferimento di RNA (tRNA). Questa è una molecola di acido nucleico più piccola ed è disponibile in 20 sottotipi, uno per ogni aminoacido. Il suo scopo è quello di trasferire il suo amminoacido "assegnato" al sito di traduzione sul ribosoma in modo che possa essere aggiunto alla catena di polipeptidi in crescita (piccola proteina, spesso in corso). Il terzo tipo di RNA è l'RNA ribosomiale (rRNA). Questo tipo di RNA costituisce una frazione significativa della massa di ribosomi, con proteine specifiche dei ribosomi che compongono il resto della massa. Il "centrale" spesso citato dogma "della biologia molecolare è DNA in RNA in proteine Questo processo inizia con lo svolgersi della molecola di DNA in singoli filamenti in modo che gli enzimi e i nucleotidi che partecipano alla trascrizione abbiano spazio per passare alla scena. Quindi, lungo uno dei filamenti di DNA, un filamento di mRNA viene assemblato con l'aiuto dell'enzima mRNA polimerasi. Questo filamento di mRNA ha una sequenza di base complementare a quella del filamento di modello, tranne per il fatto che U appare ovunque T apparirebbe nel DNA. Quando viene sintetizzato un filamento di mRNA, alcune lunghezze di DNA, chiamate introni, non vengono trascritte perché non codificano per nessun prodotto proteico, cioè non sono geni. Solo le parti del filamento di DNA che in realtà codificano qualcosa, chiamate esoni, contribuiscono alla molecola di mRNA. Sono necessarie varie strutture nel sito di sintesi proteica per una traduzione di successo. Il ribosoma: ogni ribosoma è costituito da una piccola subunità ribosomiale e da una grande subunità ribosomiale. Esistono solo come coppia una volta che inizia la traduzione. Contengono una grande quantità di rRNA e proteine. Questi sono uno dei pochi componenti cellulari esistenti sia nei procarioti che negli eucarioti. mRNA: questa molecola trasporta istruzioni dirette dal DNA della cellula per produrre una specifica proteina. Se il DNA può essere pensato come il modello dell'intero organismo, un filamento di mRNA contiene le informazioni sufficienti per formare un componente decisivo di quell'organismo. tRNA: questo acido nucleico forma legami con amminoacidi su un da uno a uno per formare quelli che sono chiamati complessi aminoacil-tRNA. Questo significa solo che il taxi (il tRNA) attualmente trasporta il suo tipo di passeggero previsto e unico (l'amminoacido specifico) tra i 20 "tipi" di persone nelle vicinanze. Aminoacidi: Questi sono piccoli acidi con un gruppo amminico (-NH 2), un gruppo acido carbossilico (-COOH) e una catena laterale legata a un atomo di carbonio centrale insieme a un atomo di idrogeno. È importante sottolineare che i codici per ciascuno dei 20 aminoacidi sono trasportati in gruppi di tre basi di mRNA chiamate codoni di tripletta. La traduzione, chiamata anche espressione genica In realtà, questo è il caso. Alcuni aminoacidi sono sintetizzati da più di un codone, e infatti la leucina è associata a sei codoni distinti. Il codice tripletto è questo "degenerato". È importante sottolineare, tuttavia, che non è Il sito fisico della traduzione in tutti gli organismi è il ribosoma. Alcune porzioni hanno anche proprietà enzimatiche. La traduzione in procarioti inizia con l'iniziazione, tramite un segnale del fattore di iniziazione da un codone appropriatamente chiamato codone START. Questo è assente negli eucarioti, e invece, il primo amminoacido selezionato è la metionina, codificata da AUG, che funziona come una sorta di codone START. Poiché ogni ulteriore striscia a tre segmenti di mRNA è esposta sul superficie del ribosoma, un tRNA che porta l'amminoacido richiesto vaga nella scena e lascia cadere il suo passeggero. Questo sito di legame è chiamato il sito "A" del ribosoma. Questa interazione avviene a livello molecolare perché queste molecole di tRNA hanno sequenze di base complementari all'mRNA in arrivo e quindi si legano facilmente all'mRNA. Nella fase di allungamento della traduzione, i ribosomi si muovono su tre basi, un processo chiamato traduzione. Questo espone nuovamente il sito "A" e conduce al polipeptide, qualunque sia la sua lunghezza in questo esperimento mentale, spostato nel sito "P". Quando un nuovo complesso aminoacil-tRNA arriva alla "A" sito, l'intera catena polipeptidica viene rimossa dal sito "P" e attaccata all'amminoacido che è stato appena depositato nel sito "A", tramite un legame peptidico. Pertanto, quando la traslocazione del ribosoma lungo la "traccia" della molecola di mRNA si verifica nuovamente, un ciclo sarà completato e la catena di polipeptidi in crescita è ora più lunga di un amminoacido. Nella fase di terminazione, il ribosoma incontra uno dei tre codoni di terminazione, o codoni STOP, che sono incorporati nell'mRNA (UAG, UGA e UAA). Ciò causa non il tRNA ma sostanze chiamate fattori di rilascio che affluiscono nel sito e questo porta al rilascio della catena polipeptidica. I ribosomi si separano nelle loro subunità costituenti e la traduzione è completa. Il processo di traduzione crea una catena polipeptidica che deve ancora essere modificata prima di poter funzionare correttamente come nuova proteina. La struttura primaria di una proteina, la sua sequenza di aminoacidi, rappresenta solo una piccola parte della sua eventuale funzione. La proteina viene modificata dopo la traduzione piegandola in forme specifiche, un processo che spesso si verifica spontaneamente a causa di interazioni elettrostatiche tra aminoacidi in punti non vicini lungo la catena polipeptidica. I ribosomi sono grandi lavoratori, ma non sono ingegneri di controllo della qualità. Possono solo creare proteine dal modello di mRNA che ricevono. Non sono in grado di rilevare errori in quel modello. Pertanto, gli errori nella traduzione sarebbero inevitabili anche in un mondo di ribosomi perfettamente funzionanti. Le mutazioni che cambiano un singolo aminoacido possono interrompere la funzione delle proteine, come la mutazione che provoca l'anemia falciforme. Le mutazioni che aggiungono o eliminano una coppia di basi possono eliminare l'intero codice di tripletta in modo che anche la maggior parte o tutti gli amminoacidi successivi siano sbagliati. Le mutazioni potrebbero creare un codone STOP precoce, il che significa che solo una parte della proteina viene sintetizzata. Tutte queste condizioni possono essere debilitanti a vari livelli e tentare di vincere errori innati come questi rappresenta una sfida continua e complessa per i ricercatori medici.
) . In effetti, un cromosoma umano non è altro che un singolo filamento di DNA molto lungo accoppiato a una buona quantità di proteine. Le molecole di RNA di tutti i tipi, d'altra parte, tendono ad essere relativamente piccole.
Tipi di RNA
Prima della traduzione: creazione di un modello di mRNA
. Frase ancora più concisa, potrebbe essere messa trascrizione in traduzione
. La trascrizione è il primo passo definitivo verso la sintesi proteica o una delle necessità in corso di qualsiasi cellula.
Cosa è coinvolto nella traduzione
Come funziona la traduzione?
, si basa sul codice tripletto relativamente semplice. Considera che qualsiasi gruppo di tre basi consecutive può includere una delle 64 possibili combinazioni (ad esempio, AAG, CGU, ecc.), Perché quattro aumentate alla terza potenza sono 64. Ciò significa che ci sono più che sufficienti combinazioni per generare 20 aminoacidi acidi e, in effetti, sarebbe possibile che più di un codone codifichi per lo stesso amminoacido.
ridondante: vale a dire, lo stesso
codone mRNA non può
codice per più di un amminoacido
Meccanica della traduzione
Costruzione della catena polipeptidica
Cosa succede dopo la traduzione
Come le mutazioni genetiche influenzano la traduzione
