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Metabolismo e omeostasi

Salve a tutti! È il corpo umano che vi parla. Oggi, dopo alcune settimane di assenza, vorrei affrontare con voi due concetti importanti nell’ambito biologico: il metabolismo e omeostasi.

Gli animali sono organismi pluricellulari eterotrofi, quindi ingeriscono cibo. Questo, insieme con l’ossigeno, è fondamentale per consentire alle cellule di svolgere reazioni per la demolizione di alcune molecole e per la sintesi di altre. Questo meccanismo è detto metabolismo ed è possibile solo dal consumo dell’energia ricavata attraverso la respirazione cellulare.

Un altro problema che gli organismi devono affrontare è il mantenimento di un ambiente interno costante. La capacità di reagire ai cambiamenti dell’ambiente esterno mantenendo quello interno costante è detta omeostasi. Nel caso in cui questa fosse assente, un organismo non potrebbe sopravvivere.

Nel prossimo articolo parlerò dei tessuti del corpo umano.

La sintesi proteica

Salve a tutti! È il DNA che vi parla…purtroppo dopo tanto tempo. Ovviamente cercherò di recuperare il tempo perduto. Oggi vorrei affrontare il tema della sintesi proteica negli eucarioti.

Prima di tutto, bisogna dire che il luogo fisico dove avviene il processo di sintesi proteica è quello dei ribosomi. Questi sono costituiti da una subunità maggiore, che presenta tre siti di legame per gli RNA di trasporto, e una subunità minore, sito di legame per l’RNA messaggero. Inoltre, i ribosomi sono composti per un terzo da proteine e per due terzi da RNA ribosomale.

In secondo luogo, è necessario mettere in risalto che per sintesi proteica si intende una traduzione, dato che il linguaggio espresso attraverso l’utilizzo di acidi nucleici viene sostituito da un altro espresso mediante amminoacidi. Il processo possiede tre differenti fasi: inizio, allungamento e terminazione.
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La prima fase inizia nel momento in cui il filamento di mRNA si aggancia alla subunità minore del ribosoma, in corrispondenza dell’estremità 5’, mettendo in risalto il primo codone. Successivamente, si unisce un RNA di trasporto (tRNA), paragonato a un dizionario bilingue per la funzione di traduzione del linguaggio dagli acidi nucleici a quello delle proteine, che presenta, in corrispondenza si una delle sue estremità, un codone complementare a quello messo in evidenza dall’mRNA. Questo tRNA porta con sé una forma modificata dell’amminoacido metionina, che verrà poi rimossa alla fine della sintesi proteica. La combinazione tra subunità minore, tRNA, mRNA è conosciuta come complesso di inizio. Dopo la formazione di questo, la subunità maggiore del ribosoma, che presenta tre siti di legame (A, P, E), si attacca. Nella fase di inizio, il primo tRNA va ad occupare il sito P.

Nella fase di allungamento, un nuovo tRNA che corrisponde ad un determinato anticodone giunge presso il sito A. Tra gli amminoacidi presenti in corrispondenza di un’estremità dei due tRNA si crea un legame peptidico. L’mRNA scorre in direzione 5’-3’, lascia libero il sito A per un nuovo tRNA, il primo tRNA si sposta nel sito E e il secondo passa al sito P. Successivamente, un nuovo tRNA si inserisce nel sito A.

Infine, nella fase di terminazione, in corrispondenza del sito A, si inserisce un fattore di rilascio che consente di far liberare il polipetide formato, l’ultimo tRNA che precede il codone di arresto e permette la dissociazione delle subunità del ribosoma.

Il codice genetico

Salve a tutti! Sono sempre io, il DNA, e ora vorrei parlarvi di un altro interessante argomento: il codice genetico.

Prima di tutto, è necessario mettere in risalto che gli amminoacidi presenti in natura sono in totale 20. In più il DNA e l’RNA contengono ciascuno quattro differenti nucleotidi, quindi questi devono costituire un codice genetico per tutti gli amminoacidi.

Per codice si intende un sistema di segnali o simboli ai quali è attribuito un significato preciso al fine di trasmette un messaggio. Nel caso del codice genetico, il messaggio trasportato dalla molecola di DNA deve essere decodificato per sintetizzare una proteina in particolare.

Se ogni nucleotide codificasse solo per un amminoacido, alle quattro basi azotate potrebbero corrispondere solo quattro amminoacidi. Se invece ogni amminoacido fosse codificato da due nucleotidi, le combinazioni possibili sarebbero solo 16. Da ciò si arriva alla conclusione secondo la quale ogni amminoacido debba essere determinato da una tripletta nucleotidica (64 combinazioni possibili). Le triplette sono chiamate “codoni“. Gli scienziati che eseguirono esperimenti fondamentali per la decifrazione del codice genetico furono il biochimico statunitense Marshall Niremberg e il suo collega tedesco Heinrich Matthei.

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Uno degli esperimenti condotti dai due scienziati consisteva nel prendere estratti cellulari di E.coli ai quali erano aggiunti amminoacidi marcati radioattivamente e campioni di RNA prelevati da differenti organismi. Nieremberg e Matthei inserirono, all’interno di 20 provette, tutti gli amminoacidi, estratti cellulari di E.coli in cui erano presenti i ribosomi, l’ATP e gli enzimi necessari. In ogni provetta, solo un amminoacido era marcato radioattivamente e in seguito venne aggiunto un RNA artificiale costituito dalla base azotata uracile e quindi definito “poli-U“. In 19 provette non si produsse alcun polipeptide radioattivo, mentre nella ventesima, nella quale era stata aggiunta fenilalanina radioattiva, gli scienziati osservarono la formazione di catene polipetidiche radioattive. Queste erano costituite da un solo amminoacido, la fenilalanina. L’esperimento decifrò la prima tripletta del codice genetico (UUU= fenilalanina) e suggerì una modalità per decifrare gli altri codoni.

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Delle 64 combinazioni di triplette, 61 sono codificanti per un amminoacido e 3 sono definite come sequenze di arresto e quindi non codificanti. Essendoci 61 combinazioni codificanti per 20 amminoacidi , molti devono avere più di un codone. Le triplette alle quali corrisponde uno stesso amminoacido, conosciute come triplette sinonimo, spesso presentano l’ultimo nucleotide differente e per questo il codice è detto degenerato.

Il codice genetico è identico in tutti gli organismi!

 

 

Sintesi dell’RNA messaggero

Salve a tutti, sono il DNA e in questo articolo vorrei affrontare l’argomento riguardante il processo di sintesi dell’RNA messaggero.

Prima di tutto, ogni molecola di RNA possiede una doppia estremità, come il filamento di DNA. Inoltre, la molecola di mRNA (RNA messaggero) viene assemblata partendo da uno dei due filamenti di DNA, rispettando la legge di complementarietà che regola la duplicazione.

Il processo di sintesi di questa molecola è definito come trascrizione dato che ha come obiettivo trascrivere il messaggio trasportato dal segmento di DNA in una molecola di RNA complementare. Il prodotto della trascrizione è conosciuto anche come “trascritto”.

Affinché avvenga il processo di trascrizione, è necessaria la presenza dell’enzima RNA polimerasi che si deve agganciare al promotore, una sequenza nucleotidica del DNA. Successivamente il doppio filamento di DNA inizia a separarsi quando l’enzima comincia a scorrere lungo la molecola. I nucleotidi vengono assemblati in direzione da 5’ a 3’, fino al momento in cui l’RNA polimerasi raggiunge le sequenze di arresto, sequenze che permettono la conclusione del processo trascrizionale.

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Il processo che porta alla sintesi della molecola di mRNA può essere suddiviso in tre fasi: la fase di inizio, in cui l’RNA polimerasi riconosce la sequenza del promotore e inizia la trascrizione, la fase dell’allungamento, in cui continua la trascrizione fino alla completa formazione del filamento di RNA, partendo dal filamento stampo del DNA , e la fase di terminazione, in cui, incontrando le sequenze di arresto, l’azione dell’RNA polimerasi viene inibita e si conclude il processo di trascrizione.