sintesi_proteica 2016 - Cattaneo

25/01/2016
sintesi proteica
Cos’è la sintesi proteica
• La sintesi proteica è il processo che porta alla f
formazione delle proteine utilizzando le i
d ll
t i
tili
d l
informazioni contenute nel DNA.
• Si tratta di un processo complesso in cui intervengono vari “attori”
• In generale questo processo è identico in tutte In generale questo processo è identico in tutte
le forme di vita, sia eucarioti che procarioti
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25/01/2016
Dove avviene
• Il processo comincia nel nucleo (negli eucarioti) e termina nel citoplasma o nel i ti) t
i
l it l
l
reticolo endoplasmatico ruvido
Gli “attori” – Amminoacidi
La sintesi proteica consiste nella formazione di una sequenza
di amminoacidi legati tra loro con legami peptidici
Tutte le nostre proteine sono costituite da solo 20 tipi di amminoacidi
Ala
Cys
Asp
Glu
Phe
Alanina
Cisteina
Acido aspartico
Acido glutammico
Fenilalanina
Gly
His
Ile
Lys
Leu
Glicina
Istidina
Isoleucina
Lisina
Leucina
Met
Asn
Pro
Gln
Arg
Metionina
Asparagina
Prolina
Glutammina
Arginina
Ser
Thr
Val
Trp
Tyr
Serina
Treonina
Valina
Triptofano
Tirosina
Una sequenza
q
di amminoacidi, come q
questa…
Gl
y
Al
a
Me
t
Val
Tyr
… è un polipeptide.
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Gli “attori” – DNA
Nel DNA sono contenute le
“istruzioni” per sintetizzare le
diverse proteine
Ogni “porzione” di
DNA che
h codifica
difi per
una specifica proteina
è detta gene
Ad esempio, questo
potrebbe essere il gene per
l’insulina…
… e questo il gene per
l’emoglobina
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La struttura del DNA fu scoperta negli anni ’50 dagli scienziati Watson e Crick
da allora iniziò una nuova disciplina: la genetica molecolare
• Il DNA è composto da 2 catene di nucleotidi avvolte l’una attorno all’altra a formare una doppia elica
• le molecole di zucchero e i gruppi g pp
fosfato hanno una funzione di supporto, come i montanti di una scala, le basi azotate sono i pioli.
Cavazzuti Biologia © Zanichelli editore
2011
I nucleotidi sono i «mattoni» del DNA
•I nucleotidi sono costituiti da:
costituiti da:
• una base azotata;
• uno zucchero;
• un gruppo fosfato.
Cavazzuti Biologia © Zanichelli editore
2011
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Gli “attori” – RNA
Nella sintesi proteica interviene un altro
acido nucleico
nucleico, l’RNA
l’RNA, a filamento singolo
singolo,
presente in forme diverse
Le più importanti sono:
- RNA messaggero (mRNA)
- RNA ribosomale (rRNA)
- RNA transfer (tRNA)
RNA messaggero
l’RNA messaggero (mRNA) è
una singola catena lineare di
RNA che fa da tramite tra il
nucleo e il citoplasma. Contiene
una copia “in negativo” del gene
(tratto di DNA), cioè il DNA viene
usato come stampo per la
creazione di un filamento
complementare di RNA. La
sequenza di RNA sii compone di
gruppi di tre basi ciascuno,
chiamati codoni.
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L’RNA ribosomale
L’RNA ribosomale (rRNA) è il costituente
principale
p
p
((insieme ad alcune p
proteine))
dei ribosomi, da cui il nome.
Robosomi= sono le
“fabbriche” cellulari di
proteine.
Sono piccoli organuli
costituiti da due
subunità
L’RNA transfer
Il tRNA è un «camioncino» che:
• trasposta 1 aminoacido
• Ha una «targa» chiamata antiocodone, composta da 3 lettere che sono 3 basi
composta da 3 lettere, che sono 3 basi azotate, che possono essere A – U – G – C .
Es il tRNA con anticodone UAC trasporta l’aminoacido tirosina, con CUC trasporta
leucina, con AUG trasporta metionina
ecc.
Il tRNA viene
rappresentato
bidimensional
mente come
un trifoglio...
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Codice genetico standard
Con le 4 basi A U G C
possiamo ottenere 64
triplette.
61 di essi codificano g
gli
amminoacidi, mentre i
restanti tre (UAA, UAG,
UGA) codificano
segnali di stop
(stabiliscono, cioè, a
che punto deve
interrompersi
l'assemblamento della
catena polipeptidica)
Visto che gli
amminoacidi sono 20,
triplette diverse
trasportano stessi
amminoacidi
sintesi proteica
)
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sintesi proteica = è la produzione di proteine che vanno a formare il corpo dell’individuo (fenotipo)
La sintesi proteica avviene dentro ogni cellula del corpo, in
fabbriche chiamate RIBOSOMI
tRNA: camion
che trasporta
amminoacidi
mRNA: nastro con istruzioni per il
montaggio in sequenza degli
aminoacidi
RIBOSOMA
proteina
Le fasi della sintesi proteica sono 2:
-La Trascrizione (che, negli eucarioti, avviene nel nucleo)
-La Traduzione (che avviene sui ribosomi)
La trascrizione
Nella fase di trascrizione la doppia elica
di una porzione di DNA viene dapprima
svolta…
… ad opera di un
enzima detto
RNA-Polimerasi
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La trascrizione
Lo stesso enzima apre la doppia elica…
… e inizia, utilizzando uno dei due filamenti
come stampo, a costruire una molecola
complementare di mRNA.
La trascrizione
Ecco un modello tridimensionale dell’RNAPolimerasi
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La trascrizione
C
G
G
C
A
T
G
C
T
A
T
A
G
C
G
C
A
T
C
G
A
T
T
A
Ad esempio,
prendiamo
di
una
porzione di DNA
come quella
mostrata a
sinistra
La trascrizione
C
G
G
C
A
T
G
C
T
A
T
A
G
C
G
C
A
T
C
G
A
T
T
A
Ad esempio,
prendiamo
di
una
porzione di DNA
come quella
mostrata a
sinistra
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La trascrizione
C
G
G
C
A
T
G
C
T
A
T
A
G
C
G
C
A
T
C
G
A
T
T
A
Ad esempio,
prendiamo
di
una
porzione di DNA
come quella
mostrata a
sinistra
La trascrizione
C
G
G
C
A
T
G
C
T
A
T
A
G
C
G
C
A
T
C
G
A
T
T
A
Ad esempio,
prendiamo
di
una
porzione di DNA
come quella
mostrata a
sinistra
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DNA
DNA
La trascrizione
C
G
G
C
A
T
G
C
T
A
T
A
G
C
G
C
A
T
C
G
A
T
T
A
Dopo la
separazione
i
d
deii
due filamenti,
l’RNA polimerasi
comincia ad
assemblare la
catena
complementare
di mRNA…
mRNA
DNA
La trascrizione
C
G
G
C
A
U
G
C
T
A
T
A
G
C
G
C
A
U
C
G
A
U
T
A
… utilizzando
come stampo
t
uno
dei filamenti e
secondo la
complementarietà
delle basi.
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La trascrizione
G
C
U
… La catena di
RNA messaggero
così formata...
C
A
A
C
C
U
G
U
A
La trascrizione
… La catena di
RNA messaggero
così formata...
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La trascrizione
… sarà una sorta
di impronta
i
t “in
“i
negativo” del gene
da cui si è
originato…
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
RNA messagero
… e migrerà verso i ribosomi liberi nel citoplasma o verso
quelli attaccati al reticolo endoplasmatico rugoso, portando le
istruzioni per la sintesi della proteina.
Dalla trascrizione alla traduzione
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Il codice genetico
Ecco il codice genetico: triplette
di basi azotate (codoni)
presenti sul tRNA che
richiamano uno specifico
aminoacido
Ovviamente è
ridondante: ci sono più
triplette che codificano
per lo stesso
amminoacido
Ci sono anche le triplette
di inizio (AUG) e di stop
(UAA, UAG e UGA) che
determinano l’inizio e la
fine di una sequenza
polipeptidica
Il codice genetico
Il codice genetico è universale: praticamente tutti
gli organismi viventi utilizzano questo stesso
codice per tradurre una sequenza di basi azotate
(il DNA e poi l’RNA) in una sequenza di
amminoacidi (la proteina)
Ogni tripletta di basi su mRNA è anche detta
codone
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La traduzione
Successivamente
su ogni
codone
si attaccherà
il tRNA con si
La fase di traduzione
ha inizio
quando
l’RNA messaggero
l’anticodone
complementare, portandosi dietro un amminoacido.
attacca
al ribosoma.
Gln
G
U
Ala
U
C
G
Val
A
C
A
Gly
U
G
G
A
anticodone
codone
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
La traduzione
Successivamente
su ogni
codone
si attaccherà
il tRNA con si
La fase di traduzione
ha inizio
quando
l’RNA messaggero
l’anticodone
complementare, portandosi dietro un amminoacido.
attacca
al ribosoma.
Gln
G
U
Ala
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C
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G
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C
C
C
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La traduzione
Successivamente
su ogni
codone
si attaccherà
il tRNA con si
La fase di traduzione
ha inizio
quando
l’RNA messaggero
l’anticodone
complementare, portandosi dietro un amminoacido.
attacca
al ribosoma.
Gln
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La traduzione
Successivamente
su ogni
codone
si attaccherà
il tRNA con si
La fase di traduzione
ha inizio
quando
l’RNA messaggero
l’anticodone
complementare, portandosi dietro un amminoacido.
attacca
al ribosoma.
Gln
Val
Gly
Ala
G
U
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C
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G
C
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C
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C
C
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G
U
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G
G
A
A
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La traduzione
Successivamente
su ogni
codone
si attaccherà
il tRNA con si
La fase di traduzione
ha inizio
quando
l’RNA messaggero
l’anticodone
complementare, portandosi dietro un amminoacido.
attacca
al ribosoma.
Gln
Val
Gly
Ala
G
U
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G
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La traduzione
Successivamente
su ogni
codone
si attaccherà
il tRNA con si
La fase di traduzione
ha inizio
quando
l’RNA messaggero
l’anticodone
complementare, portandosi dietro un amminoacido.
attacca
al ribosoma.
Gln
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G
A
A
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La traduzione
Successivamente
su ogni
codone
si attaccherà
il tRNA con si
La fase di traduzione
ha inizio
quando
l’RNA messaggero
l’anticodone
complementare, portandosi dietro un amminoacido.
attacca
al ribosoma.
Val
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Gln
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La traduzione
Successivamente
su ogni
codone
si attaccherà
il tRNA con si
La fase di traduzione
ha inizio
quando
l’RNA messaggero
l’anticodone
complementare, portandosi dietro un amminoacido.
attacca
al ribosoma.
Val
Ala
Gly
Gln
C
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G
U
A
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G
G
A
A
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25/01/2016
La traduzione
L’amminoacido del primo tRNA si lega poi a quello del secondo…
Val
Ala
Gly
Gln
C
C
G
A
G
U
U
G
C
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G
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G
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La traduzione
L’amminoacido del primo tRNA si lega poi a quello del secondo…
Val
Gly
Ala
Gln
C
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G
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G
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C
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G
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La traduzione
L’amminoacido del primo tRNA si lega poi a quello del secondo…
Val
Gly
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C
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U
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G
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G
G
A
A
La traduzione
… il primo tRNA si allontana…
Val
Gly
Ala
Gln
C
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U
G
G
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G
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G
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A
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La traduzione
… il primo tRNA si allontana…
Val
Gly
Ala
Gln
C
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… il primo tRNA si allontana…
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G
A
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25/01/2016
La traduzione
… e un nuovo tRNA si attacca all’RNA messaggero
Val
Gly
Ala
Gln
C
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C
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G
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U
C
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G
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A
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G
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A
La traduzione
… e un nuovo tRNA si attacca all’RNA messaggero
Val
Gly
Ala
Gln
C
G
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G
U
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C
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C
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G
G
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25/01/2016
La traduzione
… e un nuovo tRNA si attacca all’RNA messaggero
Val
Gly
Ala
Gln
C
A
G
G
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U
G
U
U
C
A
A
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G
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G
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La traduzione
… e così via.
Val
Ala
Gln
Gly
C
G
C
U
G
U
U
G
G
A
C
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A
C
C
U
G
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A
U
A
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25/01/2016
La traduzione
… e così via.
Val
Ala
Gln
Gly
C
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C
U
G
U
U
G
G
A
C
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C
C
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G
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La traduzione
… e così via.
Val
Ala
Gln
Gly
C
G
G
C
U
U
A
U
U
C
A
A
G
G
A
C
C
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G
U
A
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25/01/2016
La traduzione
… e così via.
Val
Ala
Gln
Gly
G
G
U
C
U
U
C
C
A
A
G
G
A
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… e così via.
Val
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A
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La traduzione
… e così via.
Val
Ala
Gln
Gly
C
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G
A
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La traduzione
… e così via.
Ala
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Val
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La traduzione
… e così via.
Ala
Gln
Gly
G
C
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C
C
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U
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La traduzione
… e così via.
Ala
Gln
Gly
G
C
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Val
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G
A
C
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U
C
C
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G
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La traduzione
… e così via.
Ala
Gln
Gly
Val
G
C
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C
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A
G
G
A
C
A
U
C
C
U
G
U
A
La traduzione
In questo modo si viene a costruire un polipeptide sempre più grande
finché non si arriva ad un codone di stop e la sintesi si interrompe.
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esercizio
DNA
Costruire il DNA e tRNA che
permettono la sintesi di questo tratto
di Proteina: Met-Cys-Ser-Pro-Leu-Val
Codoni su tRNA che
codificano per gli
aminoacidi
mRNA
CODICE GENETICO
Val
Met  AUG
Cys  …….
Ser  …….
Immagini e dati utilizzati per la realizzazione di questa presentazione
provengono da alcuni siti, fra i quali:
http://www.psico.unitn.it/didattica/corsi/50042/
http://it.wikipedia.org/wiki/Sintesi_proteica
http://ogm.greenpeace.it/new/dogmacentrale.php
Un interessante filmato che riassume la sintesi proteica è disponibile
sul sito www.molecularlab.it nella sezione Multimedia.
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