Il mio contributo multimediale modificato

2. 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

3. • Come vedremo, il processo comincia nel
nucleo (negli eucarioti) e termina nel
citoplasma o nel reticolo endoplasmatico
ruvido
Dove avviene

4. 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

5. Gli “attori” – Il DNA
Ad esempio, questo
potrebbe essere il gene per
l’insulina…
… e questo il gene per
l’emoglobina

6. 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)

7. 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.

8. L’RNA ribosomale
L’RNA ribosomale (rRNA) costituente
principale (insieme ad alcune proteine)
dei ribosomi, da cui il nome.

9. 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

10. Gli “attori” – Amminoacidi
La sintesi proteica richiede anche gli
amminoacidi, cioè i “mattoncini” che,
assemblati in sequenza, costituiranno le
proteine

11. 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

12. 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.

13. 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

14. 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)

15. 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

16. 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.

17. La trascrizione
Ecco un modello tridimensionale dell’RNA-
Polimerasi

18. 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

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. 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. 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

22. 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

23. 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

24. La trascrizione
… La catena di
RNA messaggero
così formata...
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A

25. La trascrizione
… La catena di
RNA messaggero
così formata...
G
C
U
C
A
A
C
C
U
G
U
A

26. 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

27. Dalla trascrizione alla traduzione

28. 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”)?

29. 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

30. 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

31. 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

32. GGG
GGU
GGC
GGA
Questi tre codoni sono
tutti per l’aminoacido glicina

33. 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

34. 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

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
Successivamente su ogni codone si attaccherà il tRNA con
l’anticodone complementare, portandosi dietro un amminoacido.

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. 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. 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. 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. 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. 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

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. 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. 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…

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. 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. 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…

48. 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

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. 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

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. 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. 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. 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. 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

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. 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. 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

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. 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

61. 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.

63. 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

64. U C G UU C A A A
A
GC TTCAAAT
GC AA
T
TG T
template
Strand
Nucleus
Cytoplasm
AA1
AGC
tRNA’s

65. Il tRNA è una connessione tra l’anticodone e
l’aminoacido
3 SITI:
1) AA
2) Anticodone
3) Amminoacil-
tRNA-sintetasi

66. 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

67. 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

68. 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