Diapositiva 1 - Atuttascuola

Prof. Domenico Ripolo
Cos’è la sintesi proteica
• La sintesi proteica è il processo che porta
alla formazione delle proteine 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
ruvido
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.
Contiene una copia “in negativo” del
gene.
L’RNA ribosomale
L’RNA ribosomale (rRNA) 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 un trifoglio...
…mentre la struttura tridimensionale è decisamente più
complessa
Gli “attori” – Amminoacidi
La sintesi proteica richiede anche gli
amminoacidi, cioè i “mattoncini” che,
assemblati in sequenza, costituiranno le
proteine
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 e con un organizzazione anche
molto complessa.
Gli “attori” – Ribosomi
Le “fabbriche” cellulari di proteine sono i
ribosomi, piccoli organuli costituiti da due
subunità
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.
La trascrizione
Ecco un modello tridimensionale dell’RNAPolimerasi
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
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.
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 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
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
A
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
A
Val
G
G
A
C
A
U
C
C
U
G
U
A
La traduzione
… e così via.
Ala
Gln
Gly
G
C
U
C
A
A
Val
G
G
A
C
A
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.
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.