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Cos’è la sintesi proteica
• La sintesi proteica è il processo che porta
alla formazione delle proteine utilizzando
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• Come vedremo, il processo comincia nel
nucleo (negli eucarioti) e termina nel
citoplasma o nel reticolo endoplasmatico
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Gli “attori” – Il DNA
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Gli “attori” – Il DNA
Ad esempio, questo
potrebbe essere il gene per
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… e questo il gene per
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L’RNA messaggero
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L’RNA ribosomale
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Gli “attori” – Amminoacidi
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20 tipi di amminoacidi, un po’ come tutte le
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Gli “attori” – Amminoacidi
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Gli “attori” – Ribosomi
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La trascrizione
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La trascrizione
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La traduzione
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La sintesi delle proteine

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La sintesi delle proteine

  1. 1. 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
  2. 2. • Come vedremo, il processo comincia nel nucleo (negli eucarioti) e termina nel citoplasma o nel reticolo endoplasmatico ruvido Dove avviene
  3. 3. 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
  4. 4. Gli “attori” – Il DNA Ad esempio, questo potrebbe essere il gene per l’insulina… … e questo il gene per l’emoglobina
  5. 5. 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)
  6. 6. 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.
  7. 7. L’RNA ribosomale L’RNA ribosomale (rRNA) costituente principale (insieme ad alcune proteine) dei ribosomi, da cui il nome.
  8. 8. 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
  9. 9. Gli “attori” – Amminoacidi La sintesi proteica richiede anche gli amminoacidi, cioè i “mattoncini” che, assemblati in sequenza, costituiranno le proteine
  10. 10. 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 Alanina Gly Glicina Met Metionina Ser Serina Cys Cisteina His Istidina Asn Asparagina Thr Treonina Asp Acido aspartico Ile Isoleucina Pro Prolina Val Valina Glu Acido glutammico Lys Lisina Gln Glutammina Trp Triptofano Phe Fenilalanina Leu Leucina Arg Arginina Tyr Tirosina
  11. 11. 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.
  12. 12. 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
  13. 13. 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)
  14. 14. 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
  15. 15. 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.
  16. 16. La trascrizione Ecco un modello tridimensionale dell’RNA- Polimerasi
  17. 17. A G T T G G A C T A C G A A A C G T T C C T G C La trascrizione Ad esempio, prendiamo una porzione di DNA come quella mostrata a sinistra
  18. 18. La trascrizione Ad esempio, prendiamo una porzione di DNA come quella mostrata a sinistra A A A C G T T C C T G C A G T T G G A C T A C G
  19. 19. La trascrizione Ad esempio, prendiamo una porzione di DNA come quella mostrata a sinistra A A A C G T T C C T G C A G T T G G A C T A C G
  20. 20. La trascrizione Ad esempio, prendiamo una porzione di DNA come quella mostrata a sinistra A A A C G T T C C T G C A G T T G G A C T A C G
  21. 21. La trascrizione Dopo la separazione dei due filamenti, l’RNA polimerasi comincia ad assemblare la catena complementare di mRNA… A A A C G T T C C T G C A G T T G G A C T A C G
  22. 22. La trascrizione … utilizzando come stampo uno dei filamenti e secondo la complementarietà delle basi. G C U C A A C C U G U A A G T T G G A C T A C G
  23. 23. La trascrizione … La catena di RNA messaggero così formata... G C U C A A C C U G U A
  24. 24. La trascrizione … La catena di RNA messaggero così formata... G C U C A A C C U G U A
  25. 25. La trascrizione … sarà una sorta di impronta “in negativo” del gene da cui si è originato… … e migrerà verso i ribosomi liberi nel citoplasma o verso quelli attaccati al reticolo endoplasmatico rugoso, portando le istruzioni per la sintesi della proteina. RNA messagero G C U C A A C C U G U A
  26. 26. Dalla trascrizione alla traduzione
  27. 27. 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”)?
  28. 28. 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
  29. 29. 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
  30. 30. 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
  31. 31. GGG GGU GGC GGA Questi tre codoni sono tutti per l’aminoacido glicina
  32. 32. 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
  33. 33. La traduzione La fase di traduzione ha inizio quando l’RNA messaggero si attacca al ribosoma. G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val codone anticodone
  34. 34. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val Successivamente su ogni codone si attaccherà il tRNA con l’anticodone complementare, portandosi dietro un amminoacido.
  35. 35. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val
  36. 36. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val
  37. 37. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val
  38. 38. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val
  39. 39. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val
  40. 40. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val
  41. 41. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val L’amminoacido del primo tRNA si lega poi a quello del secondo…
  42. 42. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val L’amminoacido del primo tRNA si lega poi a quello del secondo…
  43. 43. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val L’amminoacido del primo tRNA si lega poi a quello del secondo…
  44. 44. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val … il primo tRNA si allontana…
  45. 45. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val … il primo tRNA si allontana…
  46. 46. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val … il primo tRNA si allontana…
  47. 47. La traduzione G C U C A A C C U G U A C G A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val … e un nuovo tRNA si attacca all’RNA messaggero
  48. 48. La traduzione G C U C A A C C U G U A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val … e un nuovo tRNA si attacca all’RNA messaggero
  49. 49. La traduzione G C U C A A C C U G U A Ala UG U Gln AG G Gly UC A Val … e un nuovo tRNA si attacca all’RNA messaggero
  50. 50. La traduzione G C U C A A C C U G U A UG U AG G Gly UC A Val … e così via. Ala Gln
  51. 51. La traduzione G C U C A A C C U G U A UG U AG G Gly UC A Val … e così via. Ala Gln
  52. 52. La traduzione G C U C A A C C U G U A UG U AG G Gly UC A Val … e così via. Ala Gln
  53. 53. La traduzione G C U C A A C C U G U A UG U AG G Gly UC A Val … e così via. Ala Gln
  54. 54. La traduzione G C U C A A C C U G U A UG U AG G Gly UC A Val … e così via. Ala Gln
  55. 55. La traduzione G C U C A A C C U G U A AG G Gly UC A Val … e così via. Ala Gln
  56. 56. La traduzione G C U C A A C C U G U A AG G Gly UC A Val … e così via. Ala Gln
  57. 57. La traduzione G C U C A A C C U G U A AG G Gly UC A Val … e così via. Ala Gln
  58. 58. La traduzione G C U C A A C C U G U A AG G UC A Val … e così via. Gly Ala Gln
  59. 59. La traduzione G C U C A A C C U G U A AG G UC A Val … e così via. Gly Ala Gln
  60. 60. 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.
  61. 61. A GC TTCAAAT GC AA T TG T Template Strand Nucleus Cytoplasm U C G UU C A A A U C G UU C A A A mRNA
  62. 62. U C G UU C A A A A GC TTCAAAT GC AA T TG T template Strand Nucleus Cytoplasm AA1 AGC tRNA’s
  63. 63. Il tRNA è una connessione tra l’anticodone e l’aminoacido 3 SITI: 1) AA 2) Anticodone 3) Amminoacil- tRNA-sintetasi
  64. 64. U C G UU C A A A A GC TTCAAAT GC AA T TG T template Strand •AA2 AAG AA1 AGC tRNA’s Nucleus Cytoplasm ATP
  65. 65. U C G UU C A A A A GC TTCAAAT GC AA T TG T Template Strand AA3 U U U •AA2 AAG AA1 Nucleus Cytoplasm AGC AA1 ATP
  66. 66. U C G UU C A A A A GC TTCAAAT GC AA T TG T template Strand AA3 U U U •AA2 AAG AA1 Nucleus Cytoplasm AGC AA1

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