Espressione genetica

Mappa concettuale

Algorino

Modifica disponibile

Il flusso dell'informazione genetica è un processo vitale che inizia con la trascrizione nel nucleo e culmina con la traduzione nei ribosomi. Durante la trascrizione, l'RNA polimerasi crea pre-mRNA dal DNA, che si trasforma in mRNA maturo. Questo mRNA guida i ribosomi nella sintesi proteica, interpretando il codice genetico attraverso i codoni. I tRNA e le amminoacil-tRNA sintetasi giocano ruoli cruciali nell'assemblaggio degli amminoacidi per formare proteine. Le differenze tra procarioti ed eucarioti nella traduzione evidenziano l'adattabilità di questi meccanismi biologici.

Riassunto

Schema

Il Flusso dell'Informazione Genetica: dalla Trascrizione alla Traduzione

L'espressione genetica inizia nel nucleo delle cellule eucariotiche con la trascrizione, un processo in cui l'enzima RNA polimerasi sintetizza una molecola di pre-mRNA a partire da un segmento di DNA. Il pre-mRNA subisce poi un processo di maturazione che include lo splicing, l'aggiunta di una coda poli-A e di un cappuccio 5', trasformandosi in mRNA maturo. Questo mRNA viene esportato nel citoplasma dove i ribosomi lo traducono in una catena polipeptidica seguendo le istruzioni codificate dai codoni. I polipeptidi si piegano in una struttura tridimensionale specifica, diventando proteine funzionali. La traduzione è il processo che interpreta il codice genetico dell'mRNA, composto da sequenze di nucleotidi, per sintetizzare proteine attraverso l'assemblaggio di amminoacidi.

Laboratorio di ricerca genetica con microscopio elettronico, provette colorate, pipette automatiche e frigorifero per campioni biologici.

Struttura e Funzione dei Ribosomi

I ribosomi sono complessi macromolecolari essenziali per la sintesi proteica, costituiti da due subunità di dimensioni diverse, composte da RNA ribosomiale (rRNA) e proteine ribosomiali. Nei ribosomi sia eucariotici che procariotici, le subunità si formano nel nucleolo e si assemblano nel citoplasma durante l'inizio della traduzione. Il rRNA svolge un ruolo catalitico nella formazione dei legami peptidici tra gli amminoacidi, agendo come un ribozima, mentre le proteine ribosomiali contribuiscono alla struttura e alla stabilità del ribosoma. La funzione dei ribosomi è fondamentale per la decodifica dell'mRNA e la sintesi delle proteine.

Il Messaggio dell'mRNA e il Codice Genetico

L'mRNA contiene regioni codificanti, che specificano la sequenza degli amminoacidi delle proteine, e regioni non codificanti note come UTR (untranslated regions) che hanno funzioni regolatorie. La traduzione procede leggendo i codoni dell'mRNA, gruppi di tre nucleotidi che codificano per un singolo amminoacido. Il codice genetico è universale e degenerato, con 64 codoni possibili, di cui 61 codificano per i 20 amminoacidi standard e tre sono segnali di terminazione. La degenerazione del codice permette a più codoni di specificare lo stesso amminoacido. Il codone AUG non solo codifica per la metionina, ma funge anche da segnale di inizio per la traduzione.

Il Ruolo dei tRNA nella Traduzione

I tRNA sono molecole essenziali per la traduzione che fungono da adattatori tra l'mRNA e gli amminoacidi. Ogni tRNA ha un anticodone che si appaia con il codone corrispondente sull'mRNA e un sito di legame per l'amminoacido specifico. La flessibilità di appaiamento alla terza base del codone, nota come wobble, permette a un tRNA di riconoscere più codoni, contribuendo alla degenerazione del codice genetico. Questo meccanismo aumenta l'efficienza della traduzione e riduce il numero di tRNA necessari.

Amminoacil-tRNA Sintetasi e l'Attivazione degli Amminoacidi

Le amminoacil-tRNA sintetasi sono un gruppo di enzimi che catalizzano l'attaccamento specifico degli amminoacidi ai loro tRNA corrispondenti. Questo processo, che richiede energia sotto forma di ATP, si svolge in due fasi: inizialmente l'amminoacido viene attivato formando un complesso amminoacido-AMP, successivamente l'amminoacido attivato viene trasferito al tRNA, formando l'amminoacil-tRNA. Questo complesso è poi pronto per partecipare alla traduzione. Ogni amminoacido ha una sintetasi specifica che garantisce la corretta interpretazione del codice genetico.

Inizio della Traduzione nei Procarioti e negli Eucarioti

La traduzione inizia con il riconoscimento del codone di inizio AUG. Nei procarioti, questo è facilitato dalla sequenza di Shine-Dalgarno sul mRNA, che si appaia con una sequenza complementare sul rRNA 16S del ribosoma, posizionando correttamente l'mRNA. La metionina iniziale nei procarioti è modificata in N-formilmetionina. Nei procarioti, la traduzione può avvenire su mRNA policistronici, che codificano per più proteine. Negli eucarioti, la traduzione inizia generalmente a un sito specifico all'interno della regione codificante dell'mRNA, spesso preceduto da una regione non tradotta, e la metionina iniziale non è modificata. Queste differenze riflettono le variazioni nei meccanismi di inizio della traduzione tra i due domini della vita.

Mostra di più

Espressione genetica

Trascrizione

Processo di sintesi del pre-mRNA

L'enzima RNA polimerasi sintetizza una molecola di pre-mRNA a partire da un segmento di DNA

Processo di maturazione del pre-mRNA

Splicing

Il pre-mRNA subisce uno splicing, un processo in cui vengono rimossi gli introni e uniti gli esoni

Aggiunta di coda poli-A e cappuccio 5'

Il pre-mRNA subisce l'aggiunta di una coda poli-A e di un cappuccio 5', trasformandosi in mRNA maturo

Esportazione dell'mRNA nel citoplasma

L'mRNA maturo viene esportato nel citoplasma dove i ribosomi lo traducono in una catena polipeptidica

Traduzione

Processo di sintesi proteica

I ribosomi decodificano l'mRNA e sintetizzano proteine seguendo le istruzioni codificate dai codoni

Ruolo dei ribosomi nella traduzione

Struttura dei ribosomi

I ribosomi sono complessi macromolecolari costituiti da RNA ribosomiale e proteine ribosomiali, essenziali per la sintesi proteica

Funzione catalitica del rRNA

Il rRNA svolge un ruolo catalitico nella formazione dei legami peptidici tra gli amminoacidi durante la traduzione

Codice genetico e degenerazione

Il codice genetico è universale e degenerato, con 64 codoni possibili che codificano per 20 amminoacidi standard e tre segnali di terminazione

Ruolo dei tRNA nella traduzione

Adattatori tra mRNA e amminoacidi

I tRNA fungono da adattatori tra l'mRNA e gli amminoacidi durante la traduzione

Flessibilità di appaiamento dei tRNA

La flessibilità di appaiamento dei tRNA, nota come wobble, permette a un tRNA di riconoscere più codoni, contribuendo alla degenerazione del codice genetico

Ruolo delle amminoacil-tRNA sintetasi

Le amminoacil-tRNA sintetasi catalizzano l'attaccamento specifico degli amminoacidi ai loro tRNA corrispondenti durante la traduzione

Inizio della traduzione

Riconoscimento del codone di inizio AUG

La traduzione inizia con il riconoscimento del codone di inizio AUG sull'mRNA

Differenze tra procarioti ed eucarioti

Sequenza di Shine-Dalgarno nei procarioti

Nei procarioti, il riconoscimento del codone di inizio AUG è facilitato dalla sequenza di Shine-Dalgarno sull'mRNA

Inizio della traduzione su mRNA policistronici nei procarioti

Nei procarioti, la traduzione può avvenire su mRNA policistronici, che codificano per più proteine, mentre negli eucarioti inizia generalmente a un sito specifico all'interno della regione codificante dell'mRNA

Vuoi creare mappe dal tuo materiale?

Inserisci un testo, carica una foto o un audio su Algor. In pochi secondi Algorino lo trasformerà per te in mappa concettuale, riassunto e tanto altro!