Gli acidi nucleici e le proteine

Chiedilo a Tania
Mi ha scritto Benedetta: si sta preparando per il test di Medicina e Chirurgia ed ha bisogno di capire il meccanismo di questo esercizio:
La sequenza AUG GCC UGG GGU rappresenta un tratto di mRNA situato su un ribosoma che permette la sintesi una breve catena prooteica formata dai seguenti amminoacidi: metionina-alanina-triptofano-glicina. il tRNA che trasporta l'amminoacido triptofano ha come anticodone la tripletta?
Può sembrare complesso, per semplificarlo partiamo dall'inizio.
Ho deciso di articolare la risposta in 3 post:

• Gli acidi nucleici e le proteine
• La trascrizione
• La traduzione, con spiegazione dell'esercizio

Oggi vediamo il primo punto: gli acidi nucleici e le proteine.
Gli acidi nucleici: DNA e RNA
Il DNA, acido desossiribonucleico, è la molecola che contiene le informazioni necessarie per il funzionamento di ogni essere vivente. Il DNA, custodito all'interno del nucleo cellulare, controlla e dirige tutte le attività della cellula. 

La forma estremamente compatta che il DNA assume all'interno del nucleo cellulare è data dalla presenza di proteine, chiamate istoni. Queste proteine si raggruppano e formano i nucleosomi, attorno ai quali si avvolge il DNA. La struttura che ne risulta è simile ad una collana di perle. Immagine tratta dal sito  http://www.biology.emory.edu/, dove potete trovare interessanti approfondimenti di biologia molecolare.

L’acido desossiribonucleico ha la forma di una doppia elica. 

Immagine del DNA tratta da Wikipedia.

Da un punto di vista chimico, la parte esterna è formata da zuccheri pentosi (il deossiribosio, da qui il nome della molecola), cioè a cinque atomi di carbonio, alternati a gruppi fosfato; la parte interna è composta da basi azotate, tenute unite da deboli legami chimici. Le basi azotate sono quattro e si uniscono regole ben precise: l’adenina (A) si lega alla timina (T) mentre la citosina (C) si lega alla guanina (G). Proprio per questa caratteristica distintiva si dice che il DNA è formato da due filamenti complementari. Uno zucchero pentoso, un gruppo fosfato ed una base azotata formano l’unità elementare del DNA: i nucleotidi. La disposizione in sequenza delle quattro basi forma il codice genetico, le cui caratteristiche sono all'origine delle peculiarità di ciascuno di noi.

Immagine del DNA tratta da Wikipedia.

Struttura chimica delle basi azotate che compongono il DNA. Immagine tratta da Biologia: la vita e la sua storia del professor Pietro Omodeo che potete trovare sul sito dell'ANISN: http://omodeo.anisn.it/omodeo/

Specifici enzimi creano una particolare copia del DNA (chiamata RNA messaggero): esso contiene tutte le istruzioni necessarie per costruire una proteina.  Questo processo è noto come trascrizione. La molecola di RNA è molto simile al DNA ma presenta due differenze sostanziali: lo zucchero è il ribosio e la timina è sostituita da un'altra base azotata, chiamata uracile.

Struttura chimica degli zuccheri ribosio e deossiribosio. Immagine tratta da Biologia: la vita e la sua storia del professor Pietro Omodeo che potete trovare sul sito dell'ANISN: http://omodeo.anisn.it/omodeo/

Uracile. Wikipedia

Confronto tra DNA e RNA Immagine dal sito http://www.chimicamo.org
Articolo per approfondire: Composizione e struttura del DNA e dell’RNA

Gli organelli in grado di sintetizzare le proteine sono i ribosomi: essi interpretano le indicazioni scritte sul messaggero ed uniscono tra loro gli amminoacidi necessari a sintetizzare una proteina. Tale processo è noto come traduzione.

I processi di trascrizione e traduzione. Tratta da wikimedia  e modificata.

Esistono 3 tipi di RNA, tutti coinvolti nella sintesi proteica, che vedremo in seguito.

• RNA ribosomiale (rRNA) che costituisce i ribosomi.
• RNA messaggero (mRNA) che trasferisce le informazioni contenute nel DNA ai ribosomi per la traduzione.
• RNA di trasporto (tRNA) che porta gli amminoacidi ai ribosomi affinché li saldino in catene proteiche (sintesi proteica).

Le proteine
Le proteine sono prodotte dalle nostre cellule a partire da elementi più semplici chiamati amminoacidi: 20 molecole formate da carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto (N) più altri elementi caratterizzanti (genericamente indicati con la lettera R). 

Struttura di un amminoacido.wikipedia 

Di questi amminoacidi, 12 possono essere sintetizzati (ovvero costruiti) direttamente dalle nostre cellule attraverso lunghe e complesse reazioni chimiche; i rimanenti 8 devono necessariamente essere ricavati direttamente dagli alimenti proteici, come carne, pesce, legumi, uova, latte e derivati.

Formazione di un legame peptidico. Wikipedia

Gli amminoacidi si legano tra loro a formare le proteine: il gruppo amminico di un amminoacido si lega al gruppo carbossilico di un altro, con perdita di una molecola di acqua. Il legame che si instaura è detto legame peptidico. Le proteine, dunque, sono formate da un lungo filamento di amminoacidi; la loro successione varia da proteina ad un'altra e rappresenta la struttura primaria di una proteina. La struttura secondaria è definita dai tipi di avvolgimenti che interessano tratti del filamento proteico. La struttura terziaria è definita dal modo in cui il filamento proteico si ripiega su se stesso. La struttura quaternaria si genera quando diverse catene proteiche si saldano tra loro, assemblandosi, come nel caso dell'emoglobina.

Interessante immagine esplicativa che potere trovare in questo articolo che spiega la specificità delle proteine

Ci vediamo domani per parlare di trascrizione del DNA in RNA Se anche voi avete delle domande o delle curiosità da soddisfare leggete qui e scrivetemi! Tania Tanfoglio