5. Il codice genetico - Associazione Studenti di Agraria IAAS Sassari
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IL CODICE GENETICO Dipartimento di Scienze Agronomiche e Genetica Vegetale Agraria Giovanna Attene Codice genetico Il DNA contiene l’informazione genetica per produrre proteine Il linguaggio con cui è espressa tale informazione è definito codice genetico Tale informazione non può essere specificata dalla sequenza degli zuccheri ma da quella delle basi azotate Ipotesi di Gamow sul codice genetico Codice a lettere singole (4 parole) A G C T Codice a due lettere (42 = 16 parole) AA GA CA TA AG GG CG TG AC GC CC TC AT GT CT TT Codice a tre lettere (43 = 64 parole) AAA AAG AGA AGG AAC AGC AAT AGT ACA ACG ACC ACT ATA GAA GGA GCA GTA CAA CGA CCA CTA TAA TGA TCA TTA ATG GAG GGG GCG GTG CAG CGG CCG CTG TAG TGG TCG TTG ATC ATT GAC GAT GGC GGT GCC GCT GTC GTT CAC CAT CGC CGT CCC CCT CTC CTT TAC TAT TGC TGT TCC TCT TTC TTT Produzione di RNA artificiali Ochoa e Manago (1959) scoprono l’enzima Polinucleotide Fosforilasi Questo enzima è in grado di sintetizzare molecole di RNA senza utilizzare DNA come stampo, catalizzando la polimerizzazione di ribonucleotidi in direzione 5’Æ 3’ Possono così essere prodotti in vitro mRNA artificiali con composizione nucleotidica nota Esperimento di Nirenberg e Matthaei (1961) (1) Sintesi di Poli-U o ac. poliuridilico 5’ – UUUUUUUUUUUUUU 3’ 20 sistemi acellulari con ac. poliuridilico, attivati con ATP, ciascuno contenente una miscela dei 20 amminoacidi e un amminoacido sempre differente marcato con 14C Ala Arg Asp Asn Cys Glu Gln Gly His Ile Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Try Tyr Val Sintesi di proteina radioattiva solo nel sistema acellulare contenente fenilalanina (Phe) Esperimento di Nirenberg e Matthaei (1961) (2) Esperimento di Nirenberg e Matthaei (1961) (3) L’esperimento dimostra inequivocabilmente l’esistenza di un codice genetico ma non precisa il numero di nucleotidi che, in sequenza lineare, costituiscono l’unità di informazione in grado di codificare un aminoacido Esperimento di Crick e coll. (1961) Quanti nucleotidi codificano per un singolo amminoacido? Locus rII fago T4 Uso della PROFLAVINA che induce inserzioni e delezioni di singoli nucleotidi (singole coppie di nucleotidi) Esperimento di Crick e coll. (1961) (1) CAT CAT CAT CAT CAT CAT CAT CAT CAT Con l’aggiunta di un nucleotide, ad esempio G, si ha: CAT CGA TCA TCA TCA TCA TCA TCA TCA T Con l’aggiunta di secondo nucleotide si ha: CAT CGA TCA TCA TGC ATC ATC ATC ATC AT Con l’aggiunta di terzo nucleotide si ha: CAT CGA TCA TCA TGC ATG CAT CAT CAT CAT Esperimento di Crick e coll. (1961) (2) I risultati dimostrano quindi che il codice genetico è basato su triplette ma quali triplette codificano per i singoli aminoacidi? Saggio dei copolimeri casuali Sintesi proteica attraverso mRNA artificiali prodotti con miscele di nucleotidi diversi (Nirenberg, Khorana e Ochoa, 1966) Sistema acellulare + mRNA (art) + ATP + amminoacidi Æ Sintesi proteica 60% U 40% C 60% U 40% C 60% U 36% UU 24% CU 36% UU 21,6% UUU 14,4% UUC 40% C 24% UC 16% CC 24% UC 14,4% UCU 9,6% UCC 24% CU 14,4% CUU 9,6% CUC 16% CC 9,6% CCU 21,6% UUU 14,4% UUC Fenilalanina 36% 14,4% UCU 9,6% UCC Serina 24% 6,4% CCC 14,4% CUU 9,6% CUC Leucina 24% 9,6% CCU 6,4% CCC Prolina 16% Tabella del codice genetico (Phe, P) (Tyr, Y) (Ser, S) (Cys, C) STOP STOP (Leu, L) (Try, W) (His, H) (Leu, L) (Pro, P) (Arg, R) (Gln, Q) (Ile, I) (Asn, N) (Ser, S) (Lys, K) (Arg, R) (Thr, T) (Met, M) (Asp, D) (Val, V) (Ala, A) (Gly, G) (Glu, E) Caratteristiche fondamentali del codice genetico Il codice genetico è: universale (pressoché) ridondante (non ambiguo!) degenerato non intervallato non sovrapposto (AA. adiacenti) Vacillamento dell’anticodone Base all’estremità 5’ dell’anticodone G Base all’estremità 3’ del codone UoC C G A U U AoG I A, U o C Relazioni tra acidi nucleici Anticodoni Codoni Codogeni T A C G C C T A T T T T
