sintesi proteica
• La sintesi proteica è il processo che porta
alla formazione delle proteine da
sequenze del DNA definite geni.
• Si tratta di un processo a più fasi
• Nelle sue linee fondamentali questo
processo è identico in tutte le forme di vita,
sia eucarioti che procarioti
Dove avviene
• Nei procarioti avviene nel batterioplasma
• Nei procarioti , il processo comincia nel
nucleo e termina nel citoplasma o nel lume
reticolo endoplasmatico rugoso
Sequenze nucleotidiche del
DNA definite “loci”
costituiscono i geni
Ogni gene codifica per
una specifica proteina
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
molecola a catena lineare singola
prodotta nel nucleo attarverso la
trascrizione della sequenza genica a cui
risulta complementare .
L'mRNA è il trascritto di un gene nel linguaggio dell'RNA, che prevede
quattro basi, identiche al DNA fatta eccezione per l'uracile che
sostituisce la timina. Un mRNA maturo appena esportato dalla
nucleoplasma attraverso la membrana nucleare è stato inoltre
modificato mediante aggiunta di una 5'-metilguanina all'estremità 5'
(cappuccio dell'mRNA), mediante una coda poliadenilata (AAAAA...)
all'estremità 3' e associato a diverse tipologie di proteine utili a far
riconoscere al resto della cellula l'avvenuta maturazione ed
esportazione di questo fuori dal nucleo. Il ribosoma legge le basi
dell'mRNA a triplette (dette codoni) e a ciascuna tripletta (per un totale
di 64, che si ottiene elevando il numero delle basi dell'mRNA, cioè 4, al
numero
di
cifre
di
una
tripletta,
3) fa corrispondere un amminoacido rispettando il codice genetico.
L’RNA ribosomale
L’RNA ribosomale (rRNA) è sintetizzato
nel nucleolo ed 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 bidimensionalmente come una T...
aminoacido
D
T
anticodone
che nella struttura tridimensionale è decisamente più
complessa
Il tRNA è una piccola molecola di RNA composta mediamente da 80
nucleotidi. Sono nti 61 tipi diversi di tRNA. Ha una caratteristica forma
simile a quella di un quadrifoglio (la forma è data dal fatto che i
nucleotidi che lo compongono sono appaiati in modo tale da originare
una molecola con quattro sporgenze; due di queste sono più
importanti: la prima è costituita da due nucleotidi non appaiati che sono
sempre gli stessi per tutte le molecole di tRNA, cioè A C C; la seconda
molecola è opposta alla prima, è costituita da una tripletta di basi anch'
esse non appaiate che sono diverse per ciascuno dei 61 diversi tipi di
tRNA). Vi sono quattro aree di particolare interesse in ciascuna
molecola di tRNA, in particolare due anse, dette ansa D e ansa T,
l'anticodone, specifico per ciascun tRNA e complementare ad un
codone del mRNA e l'attacco dell'amminoacido corrispondente al
codone all'estremità 3'. Esistono più tRNA per uno stesso amminoacido
(infatti vi sono solo 48 anticodoni diversi codificati da circa 500 geni) e
nel contempo un tRNA può associarsi a più di un codone. La serie di
codoni che specifica uno stesso amminoacido è identica nelle prime
due basi e differisce solo nella terza, con poche eccezioni. Un
amminoacil-tRNA-sintetasi specifica per ciascun amminoacido (circa
20 tipi diversi) accoppia l'amminoacido corrispondente all'estremità 3' di
ciascun tRNA (traduzione).
Amminoacidi
La sintesi proteica richiede anche gli
amminoacidi, cioè i “monomeri” che,
assemblati in sequenza, costituiranno le
catene polipeptidiche
Amminoacidi
Tutte le proteine sono costituite da 20 tipi di
amminoacidi, che sono indicati con i codici
corrispondenti
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
Ribosomi
Sono la sede della sintesi proteica
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)
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
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. I dettagli di questo processo saranno
descritti nelle attività nucleari
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”)?
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 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
anticodone
codone
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
Gly
U
G
G
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
U
C
G
C
U
C
A
G
A
Val
A
C
C
C
U
G
U
A
A
Gly
U
G
G
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
Val
Gly
Ala
G
U
U
C
C
G
C
U
G
C
A
A
A
A
C
C
U
G
U
A
U
G
G
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
Val
Gly
Ala
G
U
U
C
C
G
A
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
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
Val
Gly
Ala
G
U
U
C
C
G
A
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
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
Val
Gly
Ala
G
U
U
C
C
G
A
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
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.
Val
Gly
Gln
Ala
C
G
U
U
C
G
A
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
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.
Val
Ala
Gly
Gln
C
C
G
A
G
U
U
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
A
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
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
A
La traduzione
L’amminoacido del primo tRNA si lega poi a quello del secondo…
Val
Gly
Ala
Gln
C
C
G
A
G
U
U
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
A
La traduzione
L’amminoacido del primo tRNA si lega poi a quello del secondo…
Val
Gly
Ala
Gln
C
C
G
A
G
U
U
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
A
La traduzione
… il primo tRNA si allontana…
Val
Gly
Ala
Gln
C
C
G
A
A
G
C
U
G
U
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
U
G
G
A
La traduzione
… il primo tRNA si allontana…
Val
Gly
Ala
Gln
C
G
A
C
G
C
U
G
U
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
A
La traduzione
… il primo tRNA si allontana…
Val
Gly
Ala
Gln
C
G
A
C
G
C
U
G
U
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
A
La traduzione
… e un nuovo tRNA si attacca all’RNA messaggero
Val
Gly
Ala
Gln
C
G
A
C
G
C
U
G
U
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
A
La traduzione
… e un nuovo tRNA si attacca all’RNA messaggero
Val
Gly
Ala
Gln
C
G
C
U
G
U
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
G
G
A
La traduzione
… e un nuovo tRNA si attacca all’RNA messaggero
Val
Gly
Ala
Gln
C
A
G
G
C
U
G
U
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A
G
U
A
La traduzione
… e così via.
Val
Ala
Gln
Gly
C
G
C
U
G
U
U
G
G
A
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
La traduzione
… e così via.
Val
Ala
Gln
Gly
C
G
C
U
G
U
U
G
G
A
C
A
A
C
C
U
G
U
A
A
U
La traduzione
… e così via.
Val
Ala
Gln
Gly
C
G
G
C
U
U
A
U
C
A
A
G
G
A
C
C
U
G
U
A
U
La traduzione
… e così via.
Val
Ala
Gln
Gly
G
G
U
C
U
U
C
C
A
A
G
G
A
C
C
U
G
U
A
A
U
La traduzione
… e così via.
Val
G
U
Ala
Gln
Gly
U
C
G
C
U
C
A
A
G
G
A
C
C
U
G
U
A
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U
La traduzione
… e così via.
Val
Ala
Gln
Gly
C
G
C
U
C
A
A
G
G
A
C
C
U
G
U
A
A
U
La traduzione
… e così via.
Ala
Gln
Gly
Val
C
G
C
U
C
A
A
G
G
A
C
C
U
G
U
A
A
U
La traduzione
… e così via.
Ala
Gln
Gly
G
C
U
C
A
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Val
G
G
A
C
A
U
C
C
U
G
U
A
La traduzione
… e così via.
Ala
Gln
Gly
G
C
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C
A
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Val
G
G
A
C
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U
C
C
U
G
U
A
La traduzione
… e così via.
Ala
Gln
Gly
Val
G
C
U
C
A
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.
