La sintesi delle proteine ( materiali delle lezioni; 1ed 2008, agg. 2014) Tiziano Terrani, Liceo...
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La sintesi delle proteine(materiali delle lezioni; 1ed 2008, agg. 2014)
Tiziano Terrani, Liceo cantonale di Lugano 2
6952 SAVOSA
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 2
sommario (scegliere con il cursore l’argomento desiderato!)
• dia 3-5 Proteine: “molecole della vita”
• dia 6-7 Come sono fatte le proteine
• dia 30-52 Struttura generale aminoacidi/formula di struttura di tutti gli aminoacidi
• dia 8-9 Le cellule sono fabbriche di proteine/I ribosomi
• dia 10 Informazione genetica e acidi nucleici
• dia 53-70 Struttura acidi nucleici (DNA/RNA) e duplicazione del DNA
• dia 11-12 Che cosa è necessario per costruire le proteine
• dia 13 Le fasi della sintesi proteica
• dia 14 Relazione tra DNA e proteine
• dia 15-17 Il codice genetico
• dia 18-23 Sintesi delle proteine (animazione)
• dia 24 Sintesi delle proteine: vista d’assieme
• dia 25-26 Il t-RNA: l’interprete
• dia 27-29 Come si riconoscono t-RNA e aminoacidi: amminoacil-t-RNA- sintetasi (animazione)
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 3
Proteine: “molecole della vita”
DNA gene
m-RNA
citoplasma
ribosoma
proteina
Qualsiasi processo vitale, sia nella singola cellula che nell’organismo pluricellulare nel suo insieme, dipende dalla presenza di proteine.
A livello cellulare, i diversi tipi di proteine legati alle membrane o liberi negli spazi intracellulari
• servono a trasportare molecole e ioni da un lato all’altro della membrana
• consentono di ricevere informazioni dall’ambiente extracellulare
• permettono di convertire forme di energia
• sono responsabili dei movimenti cellulari con cilia e flagelli
• costituiscono l’impalcatura della cellula conferendo ad essa la sua forma specifica
• sono all’origine degli spostamenti di organelli e agglomerati molecolari all’interno della cellula come pure dei cromosomi durante la riproduzione cellulare
• fungono da catalizzatori specifici (enzimi) delle migliaia di reazioni chimiche diverse del metabolismo cellulare.
Le proteine hanno compiti molteplici, sia nella struttura che nel funzionamento del sistema vivente.
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 4
convertire forme di energia
Funzioni delle proteine di membrana
comunicazione
trasporto
energia
controllo reazioni chimiche
forma e movimento
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 5
Proteine: “molecole della vita”
DNA gene
m-RNA
citoplasma
ribosoma
proteina
A livello di organismo pluricellulare, le proteine hanno un ruolo fondamentale :
• nel movimento essendo le componenti delle fibre muscolari contrattili (actina e miosina)
• nel mantenere forma e consistenza degli organi e della pelle (collagene e cheratina)
• nel trasporto di sostanze nel sangue (per es. emoglobina)
• nella difesa dell’organismo da agenti estranei (anticorpi).
Nelle cellule si trovano (e vengono costruite) migliaia di proteine diverse, con funzioni differenti. La specializzazione delle cellule in compiti particolari all’interno dell’organismo pluricellulare dipende dalla presenza di proteine specifiche, tipiche di quel tipo cellulare. Nel corpo umano, sono decine di migliaia le proteine diverse presenti.
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 6
Come sono fatte le proteine?
Le proteine sono macromolecole biologiche a struttura polimerica; esse sono cioè catene - di varia lunghezza - di aminoacidi (monomeri) uniti tra loro da legami peptidici.
Nelle proteine si riconoscono una struttura primaria, cioè la sequenza degli aminoacidi, da una parte e la struttura secondaria e terziaria dall’altra, derivanti dai ripiegamenti che la catena di aminoacidi assume nello spazio. La struttura terziaria rende conto della forma tridimensionale caratteristica di ogni proteina. Da quest’ultima infine dipende in gran parte la funzione che la proteina svolge.
Quando più catene proteiche si associano nella loro struttura terziaria, si ottengono dei complessi proteici con struttura quaternaria.
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 7
Struttura terziaria della mioglobina: una proteina di 153 aminoacidi
primo aminoacido della catena
ultimo aminoacido della catena polipeptidica
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 8
Le cellule sono fabbriche di proteine
Le proteine, essendo macromolecole, vengono costruite (sintetizzate) all’interno delle cellule a partire dagli aminoacidi assorbiti con il cibo.
All’interno di ogni cellula il processo della costruzione di nuove proteine rappresenta gran parte del metabolismo cellulare.
Migliaia di molecole proteiche sono in costruzione ad ogni dato istante all’interno delle cellule.
Le proteine vengono costruite nel citoplasma sui ribosomi.
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 9
I ribosomi: il “macchinario” per la sintesi proteica
subunità piccola
subunità grande
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 10
L’informazione genetica
DNA gene
m-RNA
citoplasma
ribosoma
proteina
Le informazioni necessarie per costruire sequenze differenti di aminoacidi (proteine differenti) sono contenute nel DNA!
Per rendere possibile la costruzione delle proteine sono necessari altri due tipi di acidi nucleici:
• l’RNA messaggero (m-RNA): porta il messaggio del gene sul luogo della sintesi proteica (ribosoma)
• l’RNA di trasporto (t-RNA): trasporta al ribosoma il giusto aminoacido in corrispondenza della sua tripletta di codice
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 11
Che cosa è necessario per costruire una proteina?
DNA gene
m-RNA
citoplasma
ribosoma
proteina
Per costruire una proteina (sequenza di aminoacidi) occorrono:
• gli aminoacidi
• informazione (quanti, quali aminoacidi e in quale sequenza)
• energia (ATP)
• enzimi
• ribosomi (organelli cellulari), luogo della costruzione della proteina
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 12
La sintesi delle proteine
DNA gene
m-RNA
citoplasma
ribosoma
proteina
aminoacidi
ATP
enzimi
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 13
Le fasi della sintesi proteica
DNA gene
m-RNA
citoplasma
ribosoma
proteina
• TRASCRIZIONE: l’informazione genetica relativa a una determinata proteina contenuta in un tratto di DNA (gene) viene trascritta sotto forma di un altro acido nucleico, l’RNA (“copia” del gene)
• Nelle cellule eucariotiche, l’informazione genetica trascritta deve essere trasportata dal nucleoplasma, sede del DNA (che forma i cromosomi) al citoplasma, nei luoghi dove verranno costruite le proteine: le molecole di RNA “copia” migrano verso il citoplasma. Per questa ragione l’RNA è detto messaggero: m-RNA
• Il macchinario cellulare che consente la sintesi di una proteina (legame degli aminoacidi nella sequenza indicata dall’m-RNA) è il ribosoma
• TRADUZIONE: l’informazione contenuta nella sequenza dei nucleotidi dell’m-RNA deve ora essere trasferita in una sequenza di aminoacidi (proteina): l’informazione deve essere tradotta dal linguaggio degli acidi nucleici (sequenza di nucleotidi) nel linguaggio delle proteine (sequenza di aminoacidi).
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 14
Relazione tra DNA e proteine
AA1
AA17
AA4
AA5
AA9
AA7
AA20
sequenza di nucleotidi sequenza di aminoacidi
?
Doppia elica di DNA (2 nm di diametro)
Istoni
700nm
A
T
G
C
C
T
A
A
G
linguaggio a 4 lettere linguaggio a 20 lettere
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 15
Il codice genetico
AA?
A
G
CIl CODICE GENETICO
è l’insieme delle corrispondenze che mettono in relazione le triplette
di DNA con gli aminoacidi:
a quale tripletta di nucleotidi corrisponde quale aminoacido?
linguaggio a 4 lettere linguaggio a 20 lettere
Le regole del codice genetico consentono di tradurre il linguaggio del DNA nel linguaggio delle proteine!
codice genetico
traduzione
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 16
Il codice genetico
prima posizione (5’)
seconda posizione terza posizione (3’)
U C A G
UPhe
Phe
Leu
Leu
Ser
Ser
Ser
Ser
Tyr
Tyr
STOP
STOP
Cys
Cys
STOP
Trp
U
C
A
G
CLeu
Leu
Leu
Leu
Pro
Pro
Pro
Pro
His
His
Gln
Gln
Arg
Arg
Arg
Arg
U
C
A
G
AIle
Ile
Ile
Met
Thr
Thr
Thr
Thr
Asn
Asn
Lys
Lys
Ser
Ser
Arg
Arg
U
C
A
G
GVal
Val
Val
Val
Ala
Ala
Ala
Ala
Asp
Asp
Glu
Glu
Gly
Gly
Gly
Gly
U
C
A
G
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 17
Elenco degli aminoacidi
codice geneticoAMINOACIDO simbolo
a tre lettere
simbolo
a una lettera
ALANINA Ala A GCU GCG GCC GCA
ARGININA Arg R CGU CGG CGC CGA AGG AGA
ACIDO ASPARTICO Asp D GAU GAC
ASPARAGINA Asn N AAU AAC
CISTEINA Cys C UGU UGC
ACIDO GLUTAMICO Glu E GAG GAA
GLUTAMINA Gln Q CAG CAA
GLICINA Gly G GGU GGG GGC GGA
ISTIDINA His H CAU CAC
ISOLEUCINA Ile I AUU AUC AUA
LEUCINA Leu L CUC CUA UUG UUA
LISINA Lys K AAG AAA
METIONINA Met M AUG
FENILALANINA Phe F UUU UUC
PROLINA Pro P CCU CCG CCC CCA
SERINA Ser S UCU UCG UCC UCA AGU AGC
TREONINA Thr T ACU ACG ACC ACA
TRIPTOFANO Trp W UGG
TIROSINA Tyr Y UAU UAC
VALINA Val V GUU GUG GUC GUA
STOP UGA UAG UAA
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 18
Thr
U G A
La sintesi delle proteine
T A C A C G T C G A G G C C T G T AA T G T G C A G C T C C G G A C A T
His
5’
G U A
DNA
5’
3’
3’
5’
senso trascrizione
senso letturainizio
T A C A C G T C G A G G C C T G T A
filamento codificante
codice
Met
5’U A C
A U G U G C A G C U C C G G A C A U
3’5’
A U G U G C A G C U C C G G A C A U
3’5’
Gly
C C U
Leu
G A G
RNA-polimerasi
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 19
Thr
U G A
La sintesi delle proteine
T A C A C G T C G A G G C C T G T AA T G T G C A G C T C C G G A C A T
ribosoma
Cys
5’
A C G
Ser
5’
U C G
His
5’G U A
Met
5’
U A C
DNA
5’
3’
3’
5’inizio filamento
codificante
codiceA U G U G C A G C U C C G G A C A U
3’5’
Gly
C C U
Leu
G A G
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 20
Thr
U G A
La sintesi delle proteine
T A C A C G T C G A G G C C T G T AA T G T G C A G C T C C G G A C A T
Cys
5’
A C G
Ser
5’
U C G
His
5’G U A
Met
5’
U A C
DNA
5’
3’
3’
5’inizio filamento
codificante
codiceA U G U G C A G C U C C G G A C A U
3’5’
Gly
C C U
Leu
G A G
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 21
Thr
U G A
La sintesi delle proteine
T A C A C G T C G A G G C C T G T AA T G T G C A G C T C C G G A C A T
Cys
5’
A C G
Ser
5’
U C G
His
5’G U A
Met
DNA
5’
3’
3’
5’inizio filamento
codificante
codiceA U G U G C A G C U C C G G A C A U
3’5’
Gly
C C U
Leu
G A G
Ser
5’
A G G
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 22
Thr
U G A
La sintesi delle proteine
T A C A C G T C G A G G C C T G T AA T G T G C A G C T C C G G A C A T
CysSer
5’
U C G
His
’
G U A
Met
DNA
5’
3’
3’
5’inizio filamento
codificante
codiceA U G U G C A G C U C C G G A C A U
3’5’
Leu
G A G
Ser
5’
A G G
Gly
5’
C C U
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 23
Thr
U G A
La sintesi delle proteine
T A C A C G T C G A G G C C T G T AA T G T G C A G C T C C G G A C A T
CysSer
5’
U C G
His
’G U A
Met
DNA
5’
3’
3’
5’inizio filamento
codificante
codiceA U G U G C A G C U C C G G A C A U
3’5’
Leu
G A G
Ser
5’
A G G
Gly
5’
C C U
His
5’
G U A
NH2
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 24
La sintesi delle proteine: vista d’assieme
T A C A C G T C G A G G C C T G T AA T G T G C A G C T C C G G A C A T
T A C A C G T C G A G G C C T G T AA U G U G C A G C U C C G G A C A U
A U G U G C A G C U C C G G A C A U
Cys
5’
A C G
Ser
5’
U C G
Ser
5’
A G G
Gly
5’
C C U
His
5’
G U A
Met
5’
U A C
DNA
3’
3’
5’
3’
3’
5’
senso trascrizione
senso letturainizio
RNA- polimerasi
senso traduzione
filamento codificante
m-RNA
t-RNA
amminoacidi
(AA)
codice
TRASCRIZIONE
TRADUZIONE
1° AA 2° AA 3° AA 4° AA 5° AA
codogene
codone
anticodone
della catena proteica
5’
5’
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 25
RNA di trasporto (t-RNA)
L’RNA di trasporto (t-RNA) è un filamento singolo composto da una settantina di nucleotidi solo in parte appaiati. Ne risulta una struttura tridimensionale paragonabile a quella delle proteine.
In una zona particolare di questa molecola (sulla punta) è presente una tripletta di nucleotidi spaiati detta anticodone.
L’aminoacido trasportato si lega all’ estremità 3’ della catena di nucleotidi.
Esiste una sessantina di t-RNA differenti, caratterizzati ognuno da un anticodone specifico ( possono esistere 64 diverse triplette!) e da una forma tridimensionale differente da quella degli altri t-RNA
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 26
RNA di trasporto (t-RNA): l’interprete
Il t-RNA parla ambedue i linguaggi, quello degli acidi nucleici (anticodone) e quello delle proteine (forma tridimensionale
della struttura terziaria)
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 27
Come si riconoscono un aminoacido e il proprio t-RNA?
Secondo il codice genetico ogni aminoacido è codificato da una o più triplette (codoni).
Quando un t-RNA per mezzo dell’anticodone si appaia alla tripletta complementare (codone) dell’m-RNA a livello del ribosoma, porta legato a se l’aminoacido corrispondente.
Ma come fanno un determinato t-RNA e il suo aminoacido corrispondente a riconoscersi (per poi legarsi, temporaneamente, assieme)?
Thr
U G A His
’
G U A
Leu
G A G
Gly
5’
C C U
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 28
ENZIMAamminoacil t-RNA- sintetasi
Amminoacil-t-RNA sintetasi
C
H
COOHNH2
CH2
OH
ENZIMAamminoacil t-RNA- sintetasi
anticodone
U A CA U G
3’ 5’
3’ 5’
U A A
Tirosina (Tyr)
CH
HO
OC
NH
2
CH
2
HO
Secondo il codice genetico a questo codone corrisponde
l’aminoacido TirosinaIl t-RNA della
Tirosina è quello con l’anticodone
AUG
Perché la Tirosina si lega specificamente a questo t-
RNA e non a qualsiasi altro?
Grazie ad un enzima che riconosce la forma
tridimemsionale del t-RNA e del gruppo R dell’AA
5’ 3’m-RNA
CH
HO
OC
NH
2
CH
CH
3C
H3
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 29
Amminoacil-t-RNA sintetasi
ENZIMAamminoacil t-RNA- sintetasi
anticodone
U A C
U A A
A U G
3’ 5’
3’ 5’
CH
HO
OC
NH
2
CH
2
HO
5’ 3’m-RNA
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 30
AMINOACIDI
NH2
O
OH
gruppo R (o catena laterale)
variabile
parte comune a tutti gli
aminoacidi *
* ad eccezione della prolina
R
Hgruppo acido o
carbossilicogruppo aminico
C
atomo di carbonio α
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 31
AMINOACIDI
a pH 6-7 predominano le forme ionizzate!
N+H3
O
O-
R
NH2
O
OH
R
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 32
Come si legano gli aminoacidi
Sequenza monotona delle parti invariabili degli aminoacidi
Sequenza variabile delle catene laterali degli aminoacidi
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 33
ALANINA Ala
NH2
O
CH3
OH
aminoacido con R non polare
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 34
VALINA Val
NH2
CH3
O
CH3
OH
aminoacido con R non polare
aminoacido essenziale per l’uomo
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 35
LEUCINA Leu
aminoacido con R non polare
NH2
O
CH2
CH3
CH3
OH
aminoacido essenziale per l’uomo
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 36
ISOLEUCINA Ile
aminoacido con R non polare
NH2
CH2
O
CH3
CH3
OH
aminoacido essenziale per l’uomo
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 37
PROLINA Pro
aminoacido con R non polare
NH
O
OH
CH2H2C
CH2
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 38
FENILALANINA Phe
aminoacido con R non polare
NH2
CH2
O
OH
aminoacido essenziale per l’uomo
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 39
TRIPTOFANO Trp
aminoacido con R non polare
NH2
CH2
O
NH
OH
aminoacido essenziale per l’uomo
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 40
METIONINA Met
aminoacido con R non polare
NH2
O
CH2
CH2
SCH3
OHaminoacido essenziale
per l’uomo
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 41
GLICINA Gly
aminoacido con R polare privo di carica
NH2
O
OH
H
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 42
SERINA Ser
aminoacido con R polare privo di carica
NH2
CH2
OH
O
OH
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 43
TREONINA Thr
NH2
CH3OH
O
OH
aminoacido con R polare privo di carica
aminoacido essenziale per l’uomo
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 44
CISTEINA Cys
NH2
O
CH2
SH
OH
aminoacido con R polare privo di carica
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 45
TIROSINA Tyr
NH2
CH2
O
OH
OH
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 46
ASPARAGINA Asn
NH2
O
CH2
O
NH2
OH
aminoacido con R polare privo di carica
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 47
GLUTAMINA Gln
NH2
O
CH2
CH2
ONH2
OH
aminoacido con R polare privo di carica
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 48
ACIDO ASPARTICO Asp
NH2
O
CH2
O
OH
OH
aminoacido acido, carico negativamente a pH 6
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 49
ACIDO GLUTAMICO Glu
NH2
O
CH2
CH2
OOH
OH
aminoacido acido, carico negativamente a pH 6
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 50
LISINA Lys
aminoacido basico, carico positivamente a pH 6
NH2
O
CH2
CH2
CH2
CH2
NH2
OH
aminoacido essenziale per l’uomo
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 51
ARGININA Arg
NH2
O
CH2
CH2
CH2
NH
NHNH2
OH
aminoacido basico, carico positivamente a pH 6
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 52
ISTIDINA His
aminoacido basico, carico positivamente a pH 6
NH2
O
CH2
N
NH
OH
aminoacido essenziale per l’uomo
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 53
Nucleotidi (monomeri degli acidi nucleici)
Un nucleotide è formato a sua volta da
uno zucchero (monosaccaride)
una base azotata
un gruppo acido fosforico (fosfato)
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 54
Nucleotidi del DNA
Nei nucleotidi del DNA (acido desossiribonucleico)
la base azotata può essere:
lo zucchero è il desossiribosio
ADENINA
GUANINA
TIMINA
CITOSINA
NH N
NN
NH2
NH
N
O
NH2
NH N
NNH
O
NH2
NH
NH
O
O
O
CH2OH
H
OH
H
H
HH
OH
oppure
oppure
oppure
P OOH
OH
OH
P OO-
O -
O -
gruppo acido fosforico (fosfato)
purine
pirimidine
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 55
Nucleotidi dell’RNA
NH
NH
O
O
Nei nucleotidi dell’RNA (acido ribonucleico)
la base azotata può essere:
lo zucchero è il ribosio
ADENINA
GUANINA
URACILE
CITOSINA
NH N
NN
NH2
NH
N
O
NH2
NH N
NNH
O
NH2
oppure
oppure
oppure
O
CH2OH
H
OH
H
OH
H
H
OH
P OOH
OH
OH
P OO-
O -
O -
gruppo acido fosforico (fosfato)
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 56
Confronto tra nucleotidi del DNA e nucleotidi dell’RNA
Nei nucleotidi del DNA (acido desossiribonucleico)
nel DNA lo zucchero è il desossiribosio
ADENINA
GUANINA
TIMINA
CITOSINA
oppure
oppure
oppure
Nei nucleotidi dell’RNA (acido ribonucleico)
URACILE
nell’ RNA lo zucchero è il ribosio
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 57
Formule chimiche Timina e Uracile
N
NH
O
O
O
CH2
H
OH
H
H
H
H
O
P OOH
OHN
NH
O
O
O
CH2
H
OH
H
OH
H
H
O
P OOH
OH
Nucleotide del DNA con TIMINA
Nucleotide dell’RNA con URACILE
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 58
I nucleotidi si legano tra loro formando lunghe catene
ADENINA
GUANINA
GUANINA
CITOSINA
CITOSINA
TIMINA
A
G
G
C
C
T
sequenza di nucleotidi
sequenza di basi azotate
Polinucleotidi (polimeri di DNA)
sequenza ripetitiva
sequenza variabile
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 59
Le basi azotate si appaiano in modo specifico
A CON T
G CON C
e naturalmente
T CON A
C CON G
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 60
Doppio filamento di DNA
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 61
Numerazione degli atomi di C
N
NH
O
O
O
CH2
H
OH
H
H
H
H
O
P OOH
OH
atomo di C 1’
atomo di C 2’atomo di C
3’
atomo di C 4’
atomo di C 5’
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 62
Filamenti antiparalleli e complementari
5’
3’
3’
5’
atomo di C 5’
atomo di C 3’ atomo di C
5’
atomo di C 3’
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 63
La doppia elica
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 64
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 65
Duplicazione del DNA
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 66
Duplicazione del DNA
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 67
Duplicazione del DNA (semiconservativa)
5’
3’
3’
5’
3’5’
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 68
Duplicazione del DNA
vecchio filamento vecchio filamentonuovo filamentonuovo filamento
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 69
Duplicazione del DNA: la DNA-POLIMERASI
5’
3’
3’
5’
5’
3’
3’
DNA POLIMERAS
I
I nuovi nucleotidi vengono aggiunti all’estremità 3’ del filamento in formazione!
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 70
Genoma umano
pAGGCTTCTGCCGGTAATGATCTGGTAAATGTTTGCACACAGTGTTTGGCCAAATCAGCGGGTGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGCGGTGCCTGAGTCAGCATGCATTGGAGTGAAGTAAACCCTTGAGCGTTCTAGCAAGGAGGCTTCTGCCGGTAATGATCTGGTAAATGTTTGCACACAGTGTTTGGCCAAATCAGCGGGTGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGCGGTGCCTGAGTCAGCATAAGGCATTGGAAGTAGTAAACCCTTGAGCGTTCTAGCAAGGGATTGCAGGCCTGCATGCAACCTGGATCTTATGGCCTCTGACTAGCGATTAGTCATGCCATGAGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGGGCGGTGCTGCTGAGTCAGCATGCATTGGAAGTAGTAAACCCTTGAGCGTTCTAGCAAGGGATTGCAGGCCTGCATGCAACCTTGCGGATCTTTGGCCCTGACTAGCGATTAGTCATGCTAGGCTTCTGCCGGTAATGATCTGGTAAATGTTTGCACACAGTGTTTGGCCAAATCAGCGGGTGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGCGGTGCCTGAGTCAGCATAAGGCATTGGAAGTAGTAAACCCTTGAGCGTTCTAGCAAGGGATTGCAGGCCTGCATGCAACCTGGATCTTATGGCCTCTGACTAGCGATTAGTCATGCCATGAGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTGAATCGTGCAAGGTTTCGCCAAATGGCTTGATAGCGCTCTTCGAGAGGTCCGAGTATGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGGGGGTGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGCGGTGCCTGAGTCAGCATAAGGCATTGGAAGTAGTAAACCCTTGAGCGTTCTAGCAAGGGATTGCAGGCCTGCATGCAACCTGGATCTTATGGCCTCTGACTAGCGATTAGTCATGCCATGAGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGGGCGGTGCTGCTGAGTCAGCATGCATTGGAAGTAGTAAACCCTTGAGCGTTCTAGCAAGGGATTGCAGGCCTGCATGCAACCTTGCGGATCTTTGGCCCTGACTAGCGATTAGTCATGCTAGGCTTCTGCCGGTAATGATCTGGTAAATGTTTGCACACAGTGTTTGGCCAAATCAGCGGGTGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGCGGTGCCTGAGTCAGCATAAGGCATTGGAAGTAGTAAACCCTTGAGCGTTCTAGCAAGGGATTGCAGGCCTGCATGCAACCTGGATCTTATGGCCTCTGACTAGCGATTAGTCATGCCATGAGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTGAATCGTGCAAGGTTTCGCCAAATGGCTTGATAGCGCTCTTCGAGAGGTCCGAGTATGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGGGGGTGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGCGGTGCCTGAGTCAGCATAAGGCATTGGAAGTAGTAAACCCTTGAGCGTTCTAGCAAGGGATTGCAGGCCTGCATGCAACCTGGATCTTATGGCCTCTGACTAGCGATTAGTCATGCCATGAGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGGGCGGTGCTGCTGAGTCAGCATGCATTGGAAGTAGTAAACCCTTGAGCGTTCTAGCAAGGGATTGCAGGCCTGCATGCAACCTTGCGGATCTTTGGCCCTGACTAGCGATTAGTCATGCTAGGCTTCTGCCGGTAATGATCTGGTAAATGTTTGCACACAGTGTTTGGCCAAATCAGCGGGTGAAGACAGATTATGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGCGGTGCCTGAGTCAGCATAAGGCATTGGAAGTAGTAAACCCTTGAGCGTTCTAGCAAGGGATTGCAGGCCTGCATGCAACCTGGATCTTATGGCCTCTGACTAGCGATTAGTCGATGCCATGAGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTGAATCGTGCAAGGTTTCGCCAAATGGCTTGATAGCGCTCTTCGAGAGGTCCGAGTATGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGGTGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGCGGTGCCTGAGTCAGCATAAGGCATTGGAAGTAGTAAACCCTTGAGCGTTCTAGCAAGGGATTGCAGGCCTGCATGCAACCTGGATCTTATGGCCTCTGACTAGCGATTAGTCATGCCATGAGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGAAGACAGATTGGCGTGACATAGCCGTAATGACAGAGTCCGGGCCAGCTGGTTTGGG
ca. 3000 basi (nucleotidi)
X 1 milione1 milione di pagine come questa per scrivere il contenuto di tutto il genoma umano
(ca. 3 miliardi di coppie di nucleotidi)
Li Lu2, T.Terrani (2008-2014) Genetica molecolare 71
Il codice genetico
prima posizione (5’)
seconda posizione terza posizione (3’)
U C A G
UPhe
Phe
Leu
Leu
Ser
Ser
Ser
Ser
Tyr
Tyr
STOP
STOP
Cys
Cys
STOP
Trp
U
C
A
G
CLeu
Leu
Leu
Leu
Pro
Pro
Pro
Pro
His
His
Gln
Gln
Arg
Arg
Arg
Arg
U
C
A
G
AIle
Ile
Ile
Met
Thr
Thr
Thr
Thr
Asn
Asn
Lys
Lys
Ser
Ser
Arg
Arg
U
C
A
G
GVal
Val
Val
Val
Ala
Ala
Ala
Ala
Asp
Asp
Glu
Glu
Gly
Gly
Gly
Gly
U
C
A
G