Contenuto
- La trascrizione del DNA ha luogo nel nucleo
- L'mRNA ha una copia del codice per una proteina
- Le proteine sono prodotte dai ribosomi
- La traduzione assembla una proteina specifica secondo il codice mRNA
- Splicing alternativo ed effetti degli introni
Il dogma centrale della biologia molecolare spiega che il flusso di informazioni per i geni proviene dal DNA codice genetico ad copia intermedia dell'RNA e poi al proteine sintetizzato dal codice. Le idee chiave alla base del dogma furono proposte per la prima volta dal biologo molecolare britannico Francis Crick nel 1958.
Nel 1970 fu comunemente accettato che l'RNA fece copie di geni specifici dalla doppia elica del DNA originale e quindi costituì la base per la produzione di proteine dal codice copiato.
Il processo di copia dei geni tramite trascrizione del codice genetico e produzione di proteine attraverso la traduzione del codice in catene di aminoacidi è chiamato espressione genica. A seconda della cellula e di alcuni fattori ambientali, alcuni geni vengono espressi mentre altri rimangono inattivi. L'espressione genica è governata da segnali chimici tra le cellule e gli organi degli organismi viventi.
La scoperta di giunzione alternativa e lo studio di parti non codificanti del DNA chiamato introni indicano che il processo descritto dal dogma centrale della biologia è più complicato di quanto inizialmente ipotizzato. Il semplice La sequenza da DNA a RNA in proteine ha rami e variazioni che aiutano gli organismi ad adattarsi a un ambiente in evoluzione. Il principio di base che le informazioni genetiche si muovono solo in una direzione, dal DNA all'RNA alle proteine, rimane incontestato.
Le informazioni codificate nelle proteine non possono influenzare il codice DNA originale.
La trascrizione del DNA ha luogo nel nucleo
L'elica del DNA che codifica le informazioni genetiche dell'organismo si trova nel nucleo delle cellule eucariotiche. Le cellule procariotiche sono cellule che non hanno un nucleo, quindi la trascrizione del DNA, la traduzione e la sintesi proteica avvengono tutte nel citoplasma cellulare attraverso un analogo (ma più semplice) processo di trascrizione / traduzione.
Nelle cellule eucariotiche, le molecole di DNA non possono lasciare il nucleo, quindi le cellule devono copiare il codice genetico per sintetizzare le proteine nella cellula al di fuori del nucleo. Il processo di copia della trascrizione viene avviato da un enzima chiamato RNA polimerasi e ha le seguenti fasi:
La sequenza di DNA copiata nel secondo stadio contiene gli esoni e gli introni ed è un precursore dell'RNA messaggero.
Per rimuovere gli introni, il pre-mRNA il filo viene tagliato su un'interfaccia introne / esone. La parte introne del filo forma una struttura circolare e lascia il filo, permettendo ai due esoni da entrambi i lati dell'introne di unirsi. Quando la rimozione degli introni è completa, il nuovo filamento di mRNA è mRNA maturoed è pronto a lasciare il nucleo.
L'mRNA ha una copia del codice per una proteina
Le proteine sono lunghe stringhe di aminoacidi uniti da legami peptidici. Sono responsabili di influenzare l'aspetto di una cellula e ciò che fa. Formano strutture cellulari e svolgono un ruolo chiave nel metabolismo. Agiscono come enzimi e ormoni e sono incorporati nelle membrane cellulari per facilitare la transizione di grandi molecole.
La sequenza della stringa di amminoacidi per una proteina è codificata nell'elica del DNA. Il codice è composto dai seguenti quattro basi azotate:
Queste sono basi azotate e ogni anello della catena del DNA è costituito da una coppia di basi. La guanina forma una coppia con citosina e l'adenina forma una coppia con timina. Ai collegamenti vengono assegnati nomi di una lettera a seconda della base che viene prima in ciascun collegamento. Le coppie di basi sono chiamate G, C, A e T per i collegamenti guanina-citosina, citosina-guanina, adenina-timina e timina-adenina.
Tre coppie di basi rappresentano un codice per un determinato aminoacido e sono chiamate a codone. Un codone tipico potrebbe essere chiamato GGA o ATC. Poiché ciascuna delle tre posizioni dei codoni per una coppia di basi può avere quattro diverse configurazioni, il numero totale di codoni è 43 o 64.
Esistono circa 20 aminoacidi che vengono utilizzati nella sintesi proteica e ci sono anche codoni per i segnali di avvio e arresto. Di conseguenza, ci sono abbastanza codoni per definire una sequenza di aminoacidi per ogni proteina con alcuni esuberi.
L'mRNA è una copia del codice per una proteina.
Le proteine sono prodotte dai ribosomi
Quando l'mRNA lascia il nucleo, cerca un ribosoma per sintetizzare la proteina per la quale ha le istruzioni codificate.
I ribosomi sono le fabbriche della cellula che producono le proteine della cellula. Sono costituiti da una piccola parte che legge l'mRNA e una parte più grande che assembla gli amminoacidi nella sequenza corretta. Il ribosoma è costituito da RNA ribosomiale e proteine associate.
I ribosomi si trovano sia galleggianti nella cellula citosol o attaccato al cellulare reticolo endoplasmatico (ER), una serie di sacche chiuse da membrana trovate vicino al nucleo. Quando i ribosomi galleggianti producono proteine, le proteine vengono rilasciate nel citosol cellulare.
Se i ribosomi attaccati all'ER producono una proteina, la proteina viene inviata all'esterno della membrana cellulare per essere utilizzata altrove. Le cellule che secernono ormoni ed enzimi di solito hanno molti ribosomi attaccati al pronto soccorso e producono proteine per uso esterno.
L'mRNA si lega a un ribosoma e può iniziare la traduzione del codice nella proteina corrispondente.
La traduzione assembla una proteina specifica secondo il codice mRNA
Nel citosol cellulare galleggiano gli aminoacidi e le piccole molecole di RNA chiamate trasferire RNA o tRNA. Esiste una molecola di tRNA per ogni tipo di aminoacido utilizzato per la sintesi proteica.
Quando il ribosoma legge il codice mRNA, seleziona una molecola di tRNA per trasferire l'amminoacido corrispondente al ribosoma. Il tRNA porta una molecola dell'amminoacido specificato al ribosoma, che attacca la molecola nella sequenza corretta alla catena di amminoacidi.
La sequenza degli eventi è la seguente:
Alcune proteine sono prodotte in lotti, mentre altre vengono sintetizzate continuamente per soddisfare le esigenze in corso della cellula. Quando il ribosoma produce la proteina, il flusso di informazioni del dogma centrale dal DNA alla proteina è completo.
Splicing alternativo ed effetti degli introni
Recentemente sono state studiate alternative al flusso diretto di informazioni previsto nel dogma centrale. Nello splicing alternativo, il pre-mRNA viene tagliato per rimuovere gli introni, ma la sequenza di esoni nella stringa di DNA copiata viene modificata.
Ciò significa che una sequenza di codici DNA può dare origine a due diverse proteine. Mentre gli introni vengono scartati come sequenze genetiche non codificanti, possono influenzare la codifica degli esoni e possono essere una fonte di geni aggiuntivi in determinate circostanze.
Mentre il dogma centrale della biologia molecolare rimane valido per quanto riguarda il flusso di informazioni, i dettagli di come i flussi di informazioni dal DNA alle proteine sono meno lineari di quanto si pensasse inizialmente.