L'Universo e l'origine della vita

Prime tappe dell'evoluzione
dei viventi

Antonio Bonfitto

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Sintesi delle proteine

Abbiamo visto che le informazioni sono scritte sul DNA utilizzando un "alfabeto" di quattro lettere (le basi) che specifica, di volta in volta, parole di tre lettere (le triplette). Una tripletta identifica un amminoacido. Gli amminoacidi si uniscono a formare le proteine. Questo processo avviene nel citoplasma, quindi al di fuori del nucleo, ma il DNA non abbandona mai il nucleo. Questa informazione viene veicolata dal DNA nucleare al citoplasma dall'RNA messaggero. Vediamo come.

Ipotizziamo che la cellula abbia la necessità di costruire una determinata proteina. Vi è quindi bisogno di sapere quali amminoacidi utilizzare. Il primo passaggio prevede che la doppia elica del DNA si apra in corrispondenza del tratto (gene) contenente le triplette che codificano gli amminoacidi necessari. A questo punto, grazie a dei meccanismi chimici e alla presenza di basi isolate presenti nel nucleo, la cellula costruisce uno stampo in negativo di quel particolare tratto di DNA. La costruzione di questo stampo è resa possibile proprio dalla particolare struttura del DNA e dal fatto che l'unione tra le basi è di tipo obbligato; se il tratto considerato di DNA comprende la tripletta CGC, questa verrà trascritta come GCG. Si ottiene cioè un filamento che rappresenta una sorta di fotocopia in negativo del messaggio positivo del DNA. Questo filamento costituisce l'RNA messaggero (mRNA) (da notare che nell'mRNA la base complementare dell'Adenina è l'Uracile e non la Timina). L'mRNA abbandona il nucleo e si porta nel citoplasma. Qui viene affiancato da un ribosoma che, dopo aver individuato una tripletta particolare, che non specifica per un amminoacido, ma che indica il punto di inizio lettura, comincia a scorrerlo nel senso della lunghezza. Il ribosoma legge le singole triplette e le attiva. Nel citoplasma circostante si trovano filamenti di un altro tipo di RNA, l'RNA di trasferimento (tRNA), e amminoacidi liberi. L'attivazione delle triplette specificate nell'RNA messaggero fa sì che gli RNA di trasferimento vadano a cercare, tra i tanti presenti nel citoplasma, gli amminoacidi corrispondenti.

Questi vengono portati sul ribosoma e uniti a formare la catena proteica. Di volta in volta il ribosoma si sposta, di tripletta in tripletta, e il processo termina nel momento in cui compare la tripletta che ha il significato di "fine lettura". A questo proposito, bisogna dire che con un codice di quattro lettere si possono ottenere 64 triplette, quindi si potrebbero specificare 64 amminoacidi; tuttavia se ne conoscono soltanto 20 e, anche considerando un certo numero di triplette con significato di "inizio" e "fine", si ha comunque una certa abbondanza di triplette rispetto agli amminoacidi esistenti. Tale fenomeno è noto come ridondanza genica e fa sì che triplette diverse specifichino lo stesso amminoacido. In pratica, ogni amminoacido è identificato da una singola tripletta, ma più triplette possono specificare lo stesso amminoacido. Il significato della ridondanza genica risiede nel fatto che in questo modo è possibile limitare al massimo le conseguenze derivanti da eventuali errori operati sia in fase di trascrizione del messaggio, che in fase di lettura, oppure conseguenti a piccole mutazioni che possono avvenire nel codice genetico.Tenendo presente che è solo l'ordine di assembaggio degli amminoacidi che determina le caratteristiche delle proteine, è facile comprendere come la cellula possa costruire migliaia di proteine aventi significati strutturali e funzionale differenti.



Meccanismi di replicazione