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La chimica della vita
Ogni organismo vivente è una macchina sofisticata, risultato di
un complesso insieme di reazioni chimiche.
La costruzione e il funzionamento di questa macchina si devono
all'esistenza di componenti particolari, chiamati proteine.
Un organismo è composto da proteine (oltre che da altre
sostanze) e le proteine sono strumenti essenziali per il suo
funzionamento.
Le proteine
Ogni proteina ha caratteristiche proprie che dipendono dalla
sua struttura. Questa, a sua volta, dipende:
- dal numero di amminoacidi che la compongono
- dal tipo di amminoacidi che la compongono
- dal modo in cui si succedono gli amminoacidi (sequenza)
Tutti i componenti di una macchina hanno un loro
schema di costruzione
Tutte le proteine di un organismo hanno un loro
schema di costruzione: la sequenza di amminoacidi
Il progetto biologico
Ogni organismo ha un progetto biologico, composto da tante
sezioni, dette geni, ciascuna delle quali contiene lo schema di
costruzione di una proteina (sintesi proteica).
Nel progetto sono presenti i geni per tutte le proteine di
quell'organismo.
Il progetto biologico raccoglie quindi tutte le
informazioni necessarie a:
- costruire l'organismo
- far funzionare l'organismo
Questo progetto è contenuto nel DNA dell'organismo.
Il codice genetico
La struttura del DNA è tale da contenere un linguaggio, detto
codice genetico, con cui è scritto il progetto dell'organismo.
Questo linguaggio può essere letto e tradotto in pratica,
con meccanismi chimici, con la costruzione delle
proteine (trascrizione e traduzione).
Questo linguaggio può anche essere letto e riprodotto,
sempre con meccanismi chimici, con la costruzione di
nuove molecole di DNA uguali a quella di origine
(duplicazione).
Duplicazione
La duplicazione è un processo chimico che permette di ottenere
da una molecola di DNA due molecole uguali a quella di
origine.
Nella duplicazione, i due filamenti del DNA vengono usati
come stampi per ricostruire i filamenti mancanti. In questo
modo si ottengono due molecole in cui uno dei filamenti viene
dalla molecola originaria e l'altro è completamente ricostruito.
Duplicazione
La duplicazione si svolge con l'impiego di un kit di strumenti,
detti enzimi. Ciascun enzima è una proteina particolare che
svolge un determinato compito operando in serie con le altre
(DNA-elicasi, DNA-polimerasi, DNA-ligasi).
L'enzima principale è la DNA-polimerasi.
VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=zdDkiRw1PdU
Duplicazione
Qual è lo scopo della duplicazione?
Le due nuove molecole saranno ereditate da due nuove cellule,
che avranno lo stesso progetto della cellula madre.
La duplicazione è quindi una “fotocopiatura” del progetto
(duplicazione) in modo che le nuove cellule avranno le stesse
informazioni su come dovranno essere costruite e come
dovranno funzionare.
La duplicazione del DNA è dunque il meccanismo chimico alla
base della riproduzione delle cellule e degli organismi.
Trascrizione
La trascrizione è un processo chimico che costruisce una copia
di una parte del progetto contenente lo schema di costruzione
di una proteina.
La copia del progetto è rappresentata da una molecola di RNA,
detta RNA messaggero (mRNA) che viene costruita usando
come stampo uno dei due filamenti del DNA. Lo strumento
usato per la costruzione è l'enzima RNA-polimerasi.
Trascrizione
Qual è lo scopo della trascrizione del RNA messaggero?
L'intero progetto biologico si trova ben conservato nel DNA e
non può essere utilizzato direttamente.
Per farlo è necessario eseguire una copia solo dello schema che
serve e che può essere letta e tradotta dagli strumenti utilizzati
per la costruzione (sintesi) delle proteine.
Il RNA messaggero è dunque un “negativo” del linguaggio
codice genetico che viene impiegato nella sua traduzione.
Traduzione
La traduzione è la seconda fase della sintesi proteica:
è un processo chimico attraverso il quale viene letto e tradotto
lo schema trascritto nel mRNA con la costruzione della catena
di amminoacidi (polipeptide) che formerà la proteina.
Questo processo impiega due strumenti principali che si
trovano nel citoplasma della cellula: il ribosoma e gli RNA di
trasporto
Traduzione
Il ribosoma è un corpuscolo che si attacca al RNA messaggero
e lo percorre in tutta la sua lunghezza in modo da permettere la
lettura del codice genetico e la sua traduzione con la
costruzione della sequenza di amminoacidi della proteina.
Gli RNA di trasporto sono molecole che legano, uno per uno,
gli amminoacidi liberi e li trasportano sul ribosoma in modo da
attaccarli, uno per uno, alla catena polipeptidica in costruzione.
Grazie alla loro conformazione, ogni RNA di trasporto lega un
solo amminoacido e riconosce una sola “lettera” del linguaggio
del codice genetico.
Gli RNA di trasporto sono dunque gli agenti della traduzione.
Traduzione
Una molecola di RNA messaggero è agganciata in serie da più
ribosomi, che procedono in sequenza in modo da costruire più
molecole di proteine da una sola copia dello schema.
VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=gG7uCskUOrA