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Questions and Answers
Quali sono le due catene che compongono una molecola di DNA?
catene polinucleotiche
Che tipo di legami ci sono tra i nucleotidi all'interno di ciascuna catena di DNA?
legami covalenti
Qual è il ruolo dell'RNA messaggero?
Portare le informazioni genetiche dal DNA ai ribosomi
Quali delle seguenti affermazioni riguardano le differenze tra RNA e DNA?
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Cos'è un codone?
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Il processo di trascrizione nel DNA avviene in un'unica fase.
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Qual è il codone di inizio per la traduzione?
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Il promotore è una speciale sequenza di DNA alla quale si lega _______.
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Qual è la funzione principale dell'RNA transfer (tRNA)?
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Abbina i tipi di RNA con le loro funzioni:
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Quale delle seguenti affermazioni riguardo all'RNA è errata?
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Qual è il ruolo del promotore durante la trascrizione?
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Quali legami tengono unite le due catene di DNA?
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Qual è il primo stadio del processo di trascrizione?
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Cosa avviene durante l'allungamento nella trascrizione?
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Qual è una differenza chiave tra i legami all'interno delle catene di DNA e quelli tra le catene di DNA?
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Quale funzione ha l'RNA ribosomiale (rRNA)?
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Quale affermazione è corretta riguardo ai promotori procarioti?
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Cosa accade dopo che l'RNA polimerasi si lega al promotore?
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Qual è il primo prodotto della trascrizione negli eucarioti?
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Quale sequenza è riconosciuta per prima dai fattori di trascrizione nei promotori eucarioti?
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Quale delle seguenti affermazioni è errata riguardo al codice genetico?
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Come aggiunge nucleotidi l'RNA polimerasi durante la trascrizione?
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Qual è il ruolo delle proteine regolatrici nei promotori eucarioti?
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Cosa distingue i fattori di trascrizione specifici per i tessuti?
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Qual è la funzione principale del sito A nel ribosoma?
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Durante quale fase della traduzione avviene l'allungamento della catena polipeptidica?
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Qual è il contesto in cui viene rimossa la metionina dopo la traduzione?
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Quale affermazione descrive meglio la composizione della subunità ribosomiale maggiore?
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Qual è il ruolo dei fattori d'inizio durante la traduzione?
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Nel sito P del ribosoma, quale processo ha luogo?
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Quale componente del ribosoma partecipa all'allineamento del codone di inizio?
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Quale dei seguenti elementi non è una parte della subunità ribosomiale minore?
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Qual è la caratteristica del codice genetico definita come 'degenere ma non ambiguo'?
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Quale di queste affermazioni è corretta riguardo i codoni di stop?
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Qual è la funzione principale del tRNA nella sintesi proteica?
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Qual è il ruolo delle amminoacial-tRNA-sintetasi?
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Cosa accade all'estremità 3' del tRNA durante il processo di attivazione?
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Qual è la struttura principale dei ribosomi?
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Perché il codice genetico è considerato universale?
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In quali organelli è presente un'eccezione alla regola dei codoni di stop?
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Qual è l'effetto della fenilalanina sul sistema nervoso centrale?
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Quale mutazione causa l'anemia falciforme?
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Quante mutazioni ai geni soppressori sono necessarie per il tumore del colon?
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Quale affermazione descrive meglio la relazione tra mutazioni e malattie?
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Qual è il risultato di mutazioni somatiche nelle cellule tumorali?
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Quale caratteristica è comune nelle cellule con mutazioni che portano a tumori?
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In quale contesto si presenta la mutazione di senso recessiva?
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Come agiscono i mutageni sull'ADN?
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Study Notes
Struttura del DNA
- Il DNA è costituito da due catene polinucleotidiche, complementari e antiparallele, che formano una doppia elica.
- I legami tra i nucleotidi all'interno di ciascuna catena sono covalenti, mentre quelli che uniscono le due catene sono legami ad idrogeno.
- I legami fra i nucleotidi della stessa catena avvengono tramite il gruppo fosfato che si lega al carbonio 5' di un nucleotide e al carbonio 3' del nucleotide precedente.
- Le due catene sono tenute insieme dai legami ad idrogeno che si formano tra le basi.
Trascrizione e Traduzione
- La trascrizione è il processo in cui viene copiato un filamento di DNA in un filamento di RNA messaggero (mRNA).
- L'mRNA si sposta dal nucleo al citoplasma, dove serve da modello per la sintesi proteica.
- La traduzione è il processo in cui l'mRNA viene utilizzato per produrre una proteina.
- Il tRNA è una molecola adattatrice che lega gli amminoacidi e riconosce codoni specifici sull'mRNA.
RNA
- L'RNA è un acido ribonucleico che differisce dal DNA per tre aspetti:
- L'RNA è generalmente costituito da un singolo filamento.
- Lo zucchero presente nell'RNA è il ribosio, invece del desossiribosio.
- La timina è sostituita dall'uracile.
- Esistono diversi tipi di RNA:
- mRNA: porta le informazioni genetiche dal DNA ai ribosomi.
- tRNA: trasporta gli amminoacidi ai ribosomi e li posiziona correttamente.
- rRNA: entra a far parte dei ribosomi e consente la sintesi proteica.
La Trascrizione
- La trascrizione è diviso in tre fasi: inizio, allungamento e terminazione.
- L'inizio richiede un promotore, una sequenza di DNA specifica a cui si lega la RNA polimerasi.
- I promotori eucariotici richiedono proteine regolatrici dette fattori di trascrizione per legare la RNA polimerasi.
- La tata box è una sequenza fondamentale nei promotori eucariotici.
- Durante l'allungamento, la RNA polimerasi apre il DNA, legge il filamento stampo e aggiunge nuovi nucleotidi all'mRNA.
- La terminazione avviene quando la RNA polimerasi incontra una sequenza specifica che ne segnala la fine.
Il Codice Genetico
- Il codice genetico è composto da sequenze di nucleotidi nell'mRNA, che codificano per gli amminoacidi.
- Ogni codone è una sequenza di tre basi che specifica un particolare amminoacido.
- Esistono 64 combinazioni di codoni che specificano 20 amminoacidi.
- AUG è il codone di inizio che avvia la traduzione.
- UAA, UAG e UGA sono i codoni di stop che terminano la traduzione.
- Il codice genetico è degenerato, cioè più codoni possono codificare per lo stesso amminoacido.
- Il codice genetico è universale, cioè è lo stesso in tutti gli organismi viventi.
La struttura molecolare del DNA
- Il DNA è composto da due catene polinucleotidiche, complementari ed antiparallele, che formano una doppia elica.
- I legami tra nucleotidi all'interno di ciascuna catena sono legami covalenti, mentre quelli che uniscono le due catene sono legami a idrogeno.
- I legami fra nucleotidi della stessa catena avvengono tramite il gruppo fosfato che si lega al carbonio 5' di un nucleotide e al carbonio 3' del nucleotide precedente.
- Le due catene sono tenute assieme dai legami a idrogeno che avvengono fra le basi.
Trascrizione e Traduzione
- L'informazione genetica passa dal nucleo al citoplasma tramite l'RNA messaggero (mRNA).
- L'mRNA si sposta dal nucleo al citoplasma, dove serve da stampo per la creazione di proteine.
- Crick ipotizzò l'esistenza di una molecola adattatrice (tRNA) capace di legarsi in modo specifico ad un amminoacido e di riconoscere una sequenza di nucleotidi.
RNA
- L'RNA differisce dal DNA per tre aspetti:
- L'RNA è generalmente formato da un singolo filamento.
- La molecola di zucchero presente nell'RNA è il ribosio, invece del desossiribosio.
- La Timina è sostituita dall'Uracile.
- L'RNA può ripiegarsi su se stesso e assumere varie forme diverse:
- mRNA: porta le informazioni genetiche dal DNA ai ribosomi.
- tRNA: è l'adattatore che porta gli amminoacidi ai ribosomi e li colloca nella posizione corretta.
- rRNA: entra a far parte dei ribosomi e permette di realizzare la sintesi proteica, quindi ha ruolo di struttura funzionale.
La Trascrizione
- Solo uno dei due filamenti di DNA, il filamento stampo, viene trascritto all'interno di ciascun gene.
- Il processo di trascrizione è diviso in tre stadi: inizio, allungamento e terminazione.
- L'inizio richiede un promotore, una speciale sequenza di DNA alla quale si lega saldamente la RNA polimerasi.
- I promotori sono importanti perché indicano alla RNA polimerasi dove iniziare, quale filamento trascrivere e verso dove procedere.
- Esistono differenze fra promotori eucarioti e procarioti.
- Un promotore procariote possiede due sequenze fondamentali, la sequenza di riconoscimento e la tata box.
- Nei promotori eucarioti, l'RNA polimerasi si lega al DNA solo dopo che sul cromosoma vengono associate varie proteine regolatrici dette fattori di trascrizione.
- Il primo fattore di trascrizione si lega alla tata box, inducendo un cambiamento di forma sia di sé che del DNA, favorendo così il legame di altri fattori, che andranno a formare il complesso di trascrizione.
- Dopo che la RNA polimerasi si è legata al promotore, comincia la seconda fase, l'allungamento: la RNA polimerasi apre il DNA, legge il filamento stampo e aggiunge nuovi nucleotidi, senza aver bisogno di un primer d'inizio.
- Il nuovo RNA si allunga in modo antiparallelo al filamento stampo del DNA.
- Infine, la RNA polimerasi smette di aggiungere nucleotidi al trascritto una volta trovata una particolare sequenza che ne stabilizza la terminazione.
- Negli eucarioti, il primo prodotto della trascrizione, il trascritto primario, è più lungo del mRNA e subirà un lungo processo di trasformazione.
Il codice genetico
- Il linguaggio del codice genetico consiste nelle sequenze di nucleotidi che compongono l'RNA, che contiene le informazioni necessarie per reclutare e mettere in ordine gli amminoacidi.
- Ogni sequenza di tre basi lungo la catena polinucleotidica dell'RNA è un'unità di codice, codone, che ha il compito di specificare un particolare amminoacido.
- Ciascun codone è complementare alla tripletta corrispondente di DNA da cui viene trascritto.
- Sono presenti 64 combinazioni di codoni, che specificano 20 amminoacidi.
- La metionina, il codone d'inizio (AUG), ha il compito di avviare la traduzione.
- Tre codoni di stop (UAA, UAG, UGA) determinano la terminazione della traduzione.
- Il codice genetico è degenerato ma non ambiguo: è degenerato perché più codoni sintetizzano lo stesso amminoacido e non è ambiguo perché un codone non sintetizza più amminoacidi.
- Il codice genetico è universale: un codone sintetizza lo stesso amminoacido in quasi tutte le specie.
- Un'eccezione è presente nei mitocondri dei cloroplasti, dove i codoni UAA e UAG codificano la glutammina anziché funzionare da codoni di stop.
tRNA
- Il compito del tRNA è quello di mettere in relazione l'informazione contenuta nei codoni di mRNA con specifici amminoacidi delle proteine.
- Per legare correttamente i codoni dell'mRNA, il tRNA svolge tre funzioni:
- Si carica di un amminoacido.
- Si associa alle molecole di mRNA.
- Interagisce con i ribosomi.
- Per ognuno dei 20 amminoacidi è presente una molecola specifica di tRNA, ognuno contiene circa 75-80 nucleotidi e presenta una configurazione che è mantenuta da legami a idrogeno fra i tratti che contengono le basi.
- Ogni molecola di tRNA contiene un sito d'attacco chiamato anticodone, che contiene le basi complementari al codone "letto" dall'mRNA.
Gli enzimi attivanti
- Il caricamento di ciascun tRNA con l'amminoacido corrispondente è realizzato da una famiglia di enzimi noti come amminoacil-tRNA-sintetasi.
- Ogni enzima corrisponde ad un amminoacido e al suo tRNA corrispondente.
- Grazie alla sua struttura tridimensionale, il tRNA viene riconosciuto con un tasso di errore molto basso, ciò vale anche per l'amminoacido (circa 1 su 1000).
- L'amminoacido si attacca all'estremità 3' del tRNA con un legame ricco d'energia che permette al tRNA di caricarsi a sufficienza per la formazione del legame peptidico che manterrà uniti gli amminoacidi adiacenti.
I ribosomi nella traduzione
- I ribosomi hanno un ruolo determinante nella sintesi proteica.
- Sono strutture complesse che riescono ad assemblare correttamente una catena polipeptidica trattenendo nel posto giusto mRNA e tRNA.
- I ribosomi non sono specifici per la sintesi di un polipeptide, ma di tutta la sequenza, che viene specificata solo nella sequenza lineare dei codoni di mRNA.
- Ogni ribosoma è costituito da una subunità maggiore ed una minore.
- Quella maggiore è composta da tre molecole di RNA ribosomiale e 45 molecole proteiche differenti, quella minore da una sola molecola di rRNA e 33 molecole proteiche.
- Nei procarioti i ribosomi sono un po' più piccoli e contengono proteine ed RNA diversi.
- Sulla subunità maggiore si trovano tre siti di legame per il tRNA:
- Sito A (amminoacilico): l'anticodone del tRNA carico si lega al codone dell'mRNA, allineando l'amminoacido che va aggiunto alla catena polipeptidica.
- Sito P (peptidico): il tRNA cede il proprio amminoacido alla catena in crescita.
- Sito E (exit): si trova il tRNA che ha consegnato il proprio amminoacido, che tornerà nel citosol per raccogliere un altro amminoacido.
Inizio della traduzione
- La traduzione avviene in tre fasi: inizio, allungamento e terminazione.
- Al codone d'inizio dell'mRNA (AUG) si lega l'anticodone del tRNA, caricato con la metionina che spesso viene rimossa dopo la traduzione da un enzima.
- La traduzione inizia con la formazione del complesso d'inizio, costituito da tRNA caricato con la metionina e da una subunità ribosomiale minore, entrambi legati al mRNA.
- Dopo che il tRNA, caricato di metionina, si è legato al mRNA, la subunità maggiore si unisce al complesso.
- A questo punto, il tRNA caricato di metionina scorre nel sito P del ribosoma, mentre il sito A si allinea al secondo codone dell'mRNA.
- Tutte queste componenti sono tenute assieme da un gruppo di proteine dette fattori d'inizio.
L'allungamento
- Nel sito A rimasto libero entra un altro tRNA carico, il cui anticodone è complementare al codone dell'mRNA.
- Nel sito P, la subunità ribosomiale rompe il legame tra tRNA e il suo amminoacido e catalizza la formazione di un legame peptidico fra questo amminoacido e quello attaccato nel sito A.
- Dopo aver consegnato la propria metionina, il primo tRNA si posta nel sito E, quindi si stacca dal ribosoma e viaggia nel citosol dove si caricherà di un'altra metionina.
- Il secondo tRNA, che porta con sé un dipeptide, slitterà nel sito P mentre il ribosoma si sposta di un codone sull'mRNA.
- Il ribosoma continua a muoversi lungo l'mRNA, aggiungendo amminoacidi uno alla volta alla catena polipeptidica, finché non incontra un codone di stop.
La terminazione
- Quando il ribosoma incontra un codone di stop, non c'è un tRNA che può legarsi al sito A.
- Invece, i fattori di rilascio si legano al sito A, che a sua volta rompe il legame tra la catena polipeptidica e l'ultimo tRNA.
- Il ribosoma si separa dall'mRNA e si dissocia nelle sue due subunità, pronta per iniziare una nuova traduzione.
- La catena polipeptidica viene rilasciata come nuovo polipeptide.
- La traduzione è quindi terminata.
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Questo quiz esplora la struttura del DNA, il processo di trascrizione, e il ruolo dell'RNA nella sintesi proteica. Scoprirai come le catene di DNA si uniscono e come l'mRNA interagisce con il tRNA per produrre proteine. Testa la tua conoscenza su questi concetti fondamentali della biologia cellulare.
