Diapositiva 1 - La Biologia In Tutte Le Sue Forme

Dove
Come
Perchè
Cos’è la sintesi proteica
• La sintesi proteica è il processo che porta
alla formazione delle proteine, a partire
dall’unione degli AA, utilizzando le
informazioni contenute nel DNA.
• Si tratta di un processo piuttosto
complesso in cui intervengono vari “attori”
• Nelle sue linee fondamentali questo
processo è identico in tutte le forme di vita,
sia eucarioti che procarioti
Dove avviene
• Come vedremo, il processo comincia nel
nucleo (negli eucarioti) e termina nel
citoplasma o nel reticolo endoplasmatico
rugoso, nei ribosomi
Gli “attori” – Il DNA
Nel DNA sono contenute le
“istruzioni” per sintetizzare le
diverse proteine
Ogni “porzione” di
DNA che codifica per
una specifica proteina
è detta gene
Gli “attori” – Il DNA
Ad esempio, questo
potrebbe essere il gene per
l’insulina…
… e questo il gene per
l’emoglobina
Gli “attori” – L’RNA
Nella sintesi proteica interviene un altro
acido nucleico, l’RNA, presente in 3
forme diverse (ma a filamento singolo):
- l’RNA messaggero (mRNA)
- l’RNA ribosomale (rRNA)
- l’RNA transfer (tRNA)
L’RNA messaggero
l’RNA messaggero (mRNA) è una
singola catena lineare di RNA che fa da
tramite tra il nucleo e il citoplasma,
trasporta quindi le informazioni
contenute nel DNA ai ribosomi
L’RNA ribosomiale
L’RNA ribosomiale (rRNA) è il
costituente principale (insieme ad alcune
proteine) dei ribosomi, da cui il nome.
L’RNA transfer
L’RNA transfer (tRNA) è una particolare catena di RNA che
viene rappresentato come un trifoglio...
Esistono molti tipi diversi di questo tRNA, almeno uno per
ogni tipo di AA E’ costituito da due estremità, una superiore alla quale si aggancia l’Aa entrante
ed una inferiore(anticodone)corrispondente alla tripletta del mRNA
Gli “attori” – Amminoacidi
La sintesi proteica richiede anche gli
amminoacidi, cioè i “mattoncini” che,
assemblati in sequenza, costituiranno le
proteine
Ogni proteina si differenzia dalle altre
per la sequenza, il numero ed il tipo di
AA che la compongono
Gli “attori” – Amminoacidi
Tutte le nostre proteine sono costituite da solo
20 tipi di amminoacidi, un po’ come tutte le
parole del nostro vocabolario sono formate
utilizzando 21 lettere dell’alfabeto
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
Gli “attori” – Amminoacidi
Una sequenza di amminoacidi, come questa…
Gly
Ala
Met
Val
Tyr
… è un polipeptide.
Le proteine sono polipeptidi generalmente
molto lunghi(più di 50 AA) e con un
organizzazione anche molto complessa.
Gli “attori” – Ribosomi
Le “fabbriche” cellulari di proteine sono i
ribosomi, piccoli organuli costituiti da due
subunità.Alla più piccola si lega mRNA,alla più
grande tRNA.
Due molecole di
rRNA più 34
proteine diverse
Una molecola
di rRNA più
21 proteine
diverse
I ribosomi, come detto, sono costituiti da rRNA e proteine
Le fasi della sintesi proteica
Le fasi della sintesi proteica sono 2:
-La Trascrizione (che, negli eucarioti, avviene
nel nucleo)
-La Traduzione (che avviene sui ribosomi)e a
sua volta si distingue in:inizio allungamento e
terminazione
La trascrizione(dal DNA all’RNA)
Le nuove molecole di RNA vengono copiate utilizzando come stampo il DNA
Nella fase di trascrizione la doppia elica
di una porzione di DNA viene dapprima
svolta…
… ad opera di un
enzima detto
RNA-Polimerasi
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, aggiungendo uno
alla volta i nuovi nucleotidi.
La trascrizione
Ecco un modello tridimensionale dell’RNAPolimerasi N.B notare la complementarietà delle basi azotate
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 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 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 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 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
Dopo la separazione dei due
filamenti, l’RNA polimerasi
comincia ad assemblare la
catena complementare di
mRNA…
La trascrizione
DNA
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 uno dei
filamenti e secondo la
complementarietà delle basi.
mRNA
La trascrizione
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
… La catena di RNA messaggero
così formata...
La trascrizione
… La catena di
RNA messaggero
così formata...
La trascrizione
… sarà una sorta di
impronta “in negativo” del
gene da cui si è originato…
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
RNA messaggero
… 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
Il codice genetico
Ma come si fa a passare dal “linguaggio”
degli acidi nucleici (che utilizza 4 “lettere”)…
… al “linguaggio” delle proteine (che utilizza
20 “lettere”)? Con la TRADUZIONE
Il codice genetico

Certo non può esserci una corrispondenza 1:1
Ma non è neanche possibile associare un
amminoacido ad una coppia di basi azotate

Infatti le possibili coppie di basi sono 42 = 16
(AA, UU, CC, GG, AU, AC, AG, UA, UC, UG,
CA, CG, CU, GA, GU, GC) troppo poche per
poter codificare i 20 amminoacidi

Il codice genetico
Appare evidente, quindi, che il codice
utilizzato si basa su triplette di basi…
… infatti 43 = 64 combinazioni sono più che
sufficienti per codificare i 20 amminoacidi
Il codice genetico
Ed ecco quindi il
codice genetico:
Ovviamente è
ridondante: ci sono cioè
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 sull’RNA è anche detta
codone
La sintesi proteica
Avviene nei ribosomi e si svolge in tre fasi:
1. Inizio
2. Allungamento
3. Terminazione
Si svolge principalmente durante le fasi G1e
G2 del ciclo cellulare
Fase d’inizio
1.
Si forma un complesso costituito da un ribosoma e
una molecola di mRNA
G
C
U
C
A
U
G
C
U
G
U
A
ANTICODONE
CODONE D’ INIZIO
2.
Dal citoplasma viene richiamato un tRNA con
anticodone complementare al codone d’inizio AUG che
porta l’AA corrispondente (metionina)
Fase d’inizio
• 3. Il tRNA porta l’AA iniziatore della catena metionina che
successivamente sarà liberato.
• 4. Nel frattempo arriva un altro tRNA portante un altro
anticodone (per es.GAC)
Le
Me
G
G
C
U
C
A
U
G
C
U
G
U
A
G
C
U
C
U
A
C
A
U
G
C
U
A
G U
C
A
Fase di allungamento
• Il secondo tRNA entra nel ribosoma, fra i due AA si
realizza un legame PEPTIDICO ed il primo tRNA può
lasciare il ribosoma, pronto per un nuovo viaggio
Me
G
C
U
C
U
A
A
U
C
G
G
C
A
U
Le
Met
Le
C
G
U
A
G
C
U
C
A
U
G
G
A
C
C
U
G
U
A
La catena si allunga ancora
La tirosina si unisce alla leucina, si forma un legame
peptidco, il secondo tRNA può essere rilasciato e… così
via….
A
G
C
U
C
A
U
G
C
U
G
U
U
G
Metionina-Leucina-Tirosina
A
C
Fase di terminazione
In questo modo si viene a costruire un polipeptide sempre più lungo
finché non si arriva ad un codone di stop (UAA, UAG, UGA) e la sintesi
si interrompe poiché questi non hanno anticodoni corrispondenti.Il
polipeptide è pronto, si stacca dal tRNA ed entrambi si allontanano dal
ribosoma. Alcuni polipepetidi perdono poi la metionina che aveva
avviato il processo.
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
http://xoomer.virgilio.it/cyrano2510/flusso3.htm
Un interessante filmato che riassume la sintesi proteica è disponibile
sul sito www.molecularlab.it nella sezione Multimedia.