vedremo in questa video lezione un'altra delle importanti e fondamentali attività legate al DNA Ovvero la sintesi delle proteine abbiamo detto che il DNA è una molecola molto particolare che contiene al suo interno delle informazioni le dire che contiene le informazioni per produrre le proteine equivale a dire che contiene informazioni per produrre un intero organismo introduciamo a questo punto la nozione di Gene un gene è un tratto di DNA che contiene l'informazione necessaria a produrre una proteina quindi possiamo dire che ciascuna molecola di DNA ovvero ciascun cromosoma è costituito da una sequenza lineare di geni i
quali codificano ciascuno per una proteina o per una unità proteica nel caso di proteine più complesse quelle ad esempio l'emoglobina oggi vedremo in che modo le nostre cellule risolvono i due problemi principali legati alla sintesi o produzione delle proteine il primo riguarda il fatto che il DNA rimane nel nucleo e non esce mai dal nucleo mentre la sintesi delle proteine avviene nel citoplasma il secondo riguarda il modo in cui il codice di lettura del DNA che è costituito dalla ripetizione di quattro lettere le quali quattro lettere sarebbero i quattro nucleotidi diversi come possa dare origine
alla sequenza di amminoacidi di una proteina visto che quattro sono i nucleotidi del DNA mentre invece gli amminoacidi diversi che possono essere contenuti in una sequenza di una proteina sono 20 quindi come da quattro nucleotidi si passa a sequenze di 20 amminoacidi Ovvero come venga tradotta in proteina l'informazione contenuta nel DNA in questo schema vediamo rappresentato quello che si chiama comunemente il dogma centrale della biologia molecolare ovvero il modo in cui il flusso dell'informazione passa dal DNA alla proteina definitiva per poter passare dal DNA alla alle proteine occorrerà introdurre un intermedio fondamentale nel processo di
sintesi il quale è una sostanza simile al DNA ma con alcune differenze la quale si indica con la sigla RNA e quindi attraverso l'rna che l'informazione contenuta nei nucleotidi del DNA viene trascritta e poi tradotta nella sequenza dei 20 aminoacidi di una proteina l'rna che vediamo rappresentato a sinistra la sigla RNA sta per acido ribonucleico Quindi da questo possiamo comprendere Come si tratta di una sostanza affine al DNA tanto che entrambe Rientrano nella categoria degli acidi nucleici confrontiamo ora queste due sostanze a sinistra vediamo l'rna a destra vediamo il DNA Innanzitutto lo zucchero presente nell'impatto
da quello del DNA nell'rna troveremo il Ribosio e nel DNA invece come detto il desossiribosio si tratta di due molecole molto simili che differiscono solo per un atomo di ossigeno in più presente nel Ribosio e che manca nel desossiribosio Inoltre l'rna è a catena singola mentre invece il DNA è a doppia elica per quanto riguarda le basi azotate 3 su qu sono uguali nei due acidi nucleici ovvero citosina guanina e adenina Per quanto riguarda la quarta base che nel DNA ricordiamo è la timina questa nell'rna è sostituita da un'altra base azotata che si chiama uracile
e che si indica con la lettera u e che presenta però le stesse proprietà di appaiamento Ovvero anche l'uracile risulterà complementare dell'ad Denina la prima parte della sintesi delle proteine viene chiamata trascrizione durante questa fase in sintesi viene srotolato soltanto un tratto di DNA ovvero un gene quindi a differenza della replicazione del DNA in cui tutta la molecola di DNA tutto il cromosoma si srotola nel caso della trascrizione soltanto il tratto di DNA ovvero il gene interessato che deve essere espresso ovvero tradotto in proteina soltanto quello si srotola una volta che il DNA indicato in
azzurro si è srotolato uno dei due filamenti una delle due catene funge da stampo e copia se stessa in maniera analoga a quanto visto per La replicazione con la sola differenza che stavolta la copia del tratto di DNA avviene non su altro DNA ma su RNA tramite l'enzima RNA polimerasi e tramite le regole dell'appagamento delle basi complementari ovviamente nell' RNA comparirà la base u che si andrà ad accoppiare con la A l'rna è indicato in rosso si forma quindi un filamento di RNA complementare al DNA questo particolare filamento di RNA si chiama RNA messaggero o
mrna in quanto trasporta un messaggio che dovrà poi essere convertito in proteina nel citoplasma una volta che il processo è terminato il filamento di RNA messaggero si stacca e abbandona il nucleo attraverso un poro della membrana nucleare quindi la funzione dell' RNA messaggero è quello di trasportare un'informazione dal DNA del nucleo al citoplasma dove si attiverà il macchinario legato alla seconda fase della produzione delle proteine ovvero legato alla traduzione in questa animazione vediamo il processo della trascrizione vediamo un gene che si srotola quindi solo il di DNA interessato questa immagine rappresenterebbe Il complesso enzimatico i
due filamenti si separano tra poco inizieranno ad arrivare i nucleotidi stavolta dell'RNA quindi il gene produce una copia di se stesso non in DNA ma in RNA Questo è il filamento di RNA messaggero che si stacca dal DNA chiaramente il DNA dopo il processo si arrotola di nuovo ed ecco il filamento di RNA messaggero che abbandona il nucleo e va nel citoplasma dove verrà tradotto in proteina prima di parlare del processo di traduzione Ovvero della trasformazione del codice contenuto nell' RNA messaggero In una sequenza di aminoacidi di una proteina occorre chiarire e risolvere un ultimo
problema Abbiamo detto che l'informazione contenuta nel DNA e nell'rna è contenuta Diciamo in essi attraverso una sequenza di soli quattro nucleotidi com'è possibile passare dall'alfabeto dei quattro nucleotidi all'alfabeto dei 20 aminoacidi di una proteina Ovviamente la funzione di una proteina dipende dalla sua esatta sequenza e non ci devono essere errori ogni aminoacido deve essere inserito nella corretta posizione altrimenti produciamo una proteina difettosa È ovvio che non può essere sufficiente un nucleotide per indicare un amminoacido Perché i nucleotidi sono solo 4 e gli aminoacidi sono 20 Allora potremmo pensare che i nucleotidi vengano letti a coppie
ma con quattro nucleotidi le coppie possibili sono 4 all seconda 4x 4 ovvero 16 ancora insufficienti per specificare in maniera un vooc gli amminoacidi Allora possiamo immaginare che i nucleotidi vengano letti a gruppi di tre ovvero a triplette a questo punto con quattro nucleotidi le sequenze di tre anche ripetuti che si possono formare sono 4 all ter ovvero 64 più che sufficienti perché ciascuna tripletta corrisponda ad un aminoacido Anzi possiamo dire che questo codice genetico ura è ridondante Nel senso che ci saranno aminoacidi a cui corrispondono più triplette del DNA Ma questo non è un
problema anzi è una forma di protezione come Vedremo dalle mutazioni esistono amminoacidi a cui corrispondono quatt o cinque triplette altri più rari a cui ne corrispondono una o due in questo schema troviamo rappresentato il codice genetico addir delle 64 triplette Ce ne sono tre quelle dove troviamo stop u AG g u g a e uaa che non corrispondono a nessun amminoacido ma sono dei segnali di stop ovvero indicano dov'è che la proteina si ferma e quindi la traduzione come Vedremo tra poco deve finire esiste anche un segnale di inizio che però corrisponde anche ad un
amminoacido storicamente la prima tripletta scoperta fu quella costituita da 3 u ovvero Gli scienziati che fecero questo esperimento passato alla storia produssero un RNA messaggero sintetico formato da tutte basi u ovvero uracile e lo inserirono all'interno di cellule batteriche il macchinario della traduzione si mosse all'interno di queste cellule e produsse una proteina costituita da un unico aminoacido ripetuto indicato con questa sigla che sta per Fenil alanina quindi in questo modo venne scoperta la prima tripletta Ed in seguito tutte le altre il codice genetico È estremamente conservato in natura perché le corrispondenze fra le singole triplette
e i singoli aminoacidi valgono per qualsiasi organismo dai batteri più semplici fino all'uomo il macchinario per la traduzione Ovvero la conversione del messaggio contenuto nell' RNA messaggero in proteina comporta la presenza di altri due tipi di RNA comporta la presenza di El attività di organelli formati da RNA e proteine chiamati ribosomi i quali si chiudono sopra l'rna Messaggero e scorrono di tripletta in tripletta fino a che non incontrano il messaggio di stop una di quelle tre triplette i ribosomi sono formati da tipi specifici di RNA prodotti nel nucleo a livello di queste strutture più scure
e più dense contenute all'interno del nucleo e che si chiamano nucleoli i quali sono fatti di RNA e sono il luogo di sintesi e formazione dei ribosomi Che successivamente vengono esportati e assemblati nel citoplasma quindi Esiste un RNA ribosomiale di quattro tipi diversi che forma questi organelli detto rrna il terzo tipo di RNA è chiamato RNA Transfer o RNA di trasporto ha questa forma trifoglio con queste Anse e forcine che vediamo a sinistra e ha la funzione di trasportare gli amminoacidi nelle loro corrette posizioni presenta ad una estremità una tripletta complementare a quella dell' RNA
messaggero e dall'altra parte Quindi con cui si accoppia temporaneamente e dall'altra parte porta l'aminoacido corrispondente come Vedremo nell'animazione all'interno del ribosoma possono essere contenute due molecole di RNA transfer per volta ciascun con il corretto aminoacido all'interno del ribosoma alcuni enzimi formano il legame tra gli amminoacidi mano mano che il ribosoma scorre di tripletta in tripletta si forma il legame tra gli aminoacidi e le molecole di RNA transfer abbandonano il ribosoma e tornano disponibili per un'ulteriore traduzione qui vediamo un ribosoma che contiene al suo interno due molecole di tRNA ciascuna delle quali porta da una parte
l'anticodone cioè la tripletta complementare a quella del DNA e gli amminoacidi corrispondenti una volta che sono arrivati gli RNA di trasporto con gli amminoacidi appropriati dobo immaginare che il ribosoma scorra di tripletta in tripletta esponga il primo RNA transfer e alloggi al suo interno questa terza molecola di RNA transfer che porta la sequenza uuu complementare a un'altra tripletta e così via fino a che non viene incontrato uno dei tre segnali di stop e qui vediamo la nostra molecola di RNA messaggero che viene raggiunta da un ribosoma vediamo che all'interno del ribosoma arrivano gli RNA transfer
complementari ovviamente esistono 20 tipi di RNA transfer ciascuno per un tipo di aminoacido mano a mano che si forma il legame tra gli amminoacidi questi vengono rilasciati dagli RNA transfer i si allontanano abbandonano il ribosoma una volta che siamo arrivati ad un segnale di stop e che si è formata la proteina gli aminoacidi sono rappresentati come queste sfere colorate questa viene rilasciata e diventa disponibile per svolgere quale che sia la sua funzione
