Bentornati a tutti, in questo video andremo a parlare di sintesi proteica e tratteremo le caratteristiche principali dell'RNA. Per cominciare dobbiamo chiederci cos'è la sintesi proteica? Per sintesi proteica si intende la produzione di nuove proteine, da parte dei ribosomi, gli organelli cellulari deputati appunto a leggere le informazioni presenti nel DNA e grazie a queste produrre le proteine. La cellula è quindi in grado di produrre le proteine, che ricordiamo sono utili a fare qualsiasi cosa all'interno di un organismo, dal formare il tessuto contrattile dei muscoli a formare gli anticorpi, dal colore della pelle e dei capelli alla funzione ormonale o enzimatica. Questo perché il DNA deve essere protetto dalla cellula.
Il DNA viene tenuto nel nucleo. perché contiene le informazioni necessarie allo sviluppo di una cellula. Motivo per cui se venisse modificato il DNA si incorrerebbero a delle mutazioni che porterebbero di conseguenza a malattie molto gravi come ad esempio i tumori.
Motivo per cui il DNA bisogna stare stabile e protetto all'interno del nucleo, non può andarsene a spasso dal citoplasma. Questo però porta a un primo problema, e cioè se noi volessimo andare a tradurre quello che c'è scritto sul DNA e farlo, appunto tradurre dei ribosomi, che sono appunto gli organelli che vanno a leggere quello che c'è scritto sull'INA per produrre le proteine, come facciamo? I ribosomi non possono entrare nel nucleo e l'INA non può uscire dal nucleo.
Ecco che allora il processo di sintesi proteica avviene seguendo due fasi distinte. La prima fase si chiamerà trascrizione, esattamente come la parola da cui prende il nome, è una fase in cui viene trascritta l'informazione presente sull'INA. E la seconda parte di questo processo si chiamerà traduzione, e cioè verrà tradotto il messaggio che sul DNA è scritto con le basi azotate, verrà appunto tradotto dai ribosomi in una sequenza di amminoacidi che va a comporre quindi la proteina finale. Allora innanzitutto bisogna anche, prima di partire con questo percorso in cui vedremo la trascrizione e la traduzione, Dovrete sicuramente andare a riprendere, se non li avete visti, fatelo, i video che riguardano sia le biomolecole, quindi la lezione numero 2, questo perché così andiamo a fare un veloce ripasso sugli acidi nucleici e le proteine, quindi le proteine sono composte da aminoacidi, gli acidi nucleici da nucleotidi con le basi azotate, e poi nel caso non l'abbiate ancora visto, vi consiglio fortemente di andare a vedere anche la lezione numero 5, quella in cui si parla del nucleo e del DNA.
Questo perché sicuramente in questo modo avrete le idee molto più chiare rispetto a tutto questo processo. Ecco, quindi abbiamo il DNA che non può uscire dal nucleo. Sul DNA ci sono scritte, grazie alle basi azotate, le informazioni per produrre le proteine.
Il tratto di DNA che produce la proteina si chiama gene. Chi è che andrà a copiare quello che c'è scritto sul DNA e lo trasporterà nel citoplasma, così da trasmettere l'informazione ai ribosomi? Sarà proprio una molecolina che si chiama... RNA. RNA sta per acido ribonucleico e sostanzialmente una catedra di nucleotidi a singolo filamento.
Questo singolo filamento di RNA va a copiare le informazioni che ci sono sul DNA. L'RNA è una molecola molto più labile e molto più fluida rispetto al DNA. Può essere anche modificata più facilmente perché viene anche distrutta più facilmente. Ecco che l'RNA quindi può uscire dal nucleo cellulare. trasferirsi nel citoplasma e andare sui ribosomi e venire letto da essi.
I ribosomi andando a leggere la catena di RNA andranno ad aggiungere un amminoacido all'altro per produrre le proteine finali. Ma prima di tutto dobbiamo ovviamente partire a vedere che cos'è l'RNA. Questo perché è parte essenziale di questi processi. Allora innanzitutto abbiamo detto che DNA e RNA sono polimeri molto simili tra loro. Le differenze principali nella loro struttura sono poche, ovviamente, ma sostanziali.
E andiamole a vedere. La prima differenza più grande è che lo zucchero, che si alterna ai gruppi fosfato per costruire il filamento principale, è il ribosio. Mentre nel DNA è presente il desossiribosio, se vi ricordate.
Cosa cambia? Semplicemente il desossiribosio presenta un ossigeno in meno. La seconda grande differenza è costituita da una delle quattro basi azotate.
Sul DNA abbiamo le basi azotate che sono A T, C e G. Ecco, nell'RNA, al posto della T troviamo la U, cioè al posto della T-mina troviamo l'uracile. Cosa cambia sostanzialmente?
Nulla, e cioè la U viene utilizzata esattamente come il DNA utilizza la T, e cioè la T va ad appaiarsi con la A nei filamenti di DNA, ecco sull'RNA la U andrà a appaiarsi alla A, esattamente come faceva la T sul DNA. Solo che piccola differenza, tra l'altro se andassimo a vedere anche la struttura molecolare tra la U e la T, veramente sono quasi identiche, quindi piccola differenza è appunto questo scambio di basi, cioè nell'RNA al posto della T c'è la U, e quindi tutte le volte che dovremmo trovare una T, sull'RNA invece verrà copiata una U. Terza differenza riguarda la struttura della catena polonucleotidica.
Questo perché l'RNA presenta, salvo alcune eccezioni, un filamento solo. Come vedete qua anche in figura, presenta un singolo filamento rispetto al DNA invece che è presente in doppio filamento ad elica. E delle RNA esistono a loro volta vari tipi.
Noi oggi andiamo a trattare i tre tipi principali di RNA. Sono allo studio e in molti progetti scientifici li trovate altri tipi di RNA che si chiamano SIRNA si chiamano MIRNA, cioè micro RNA, oppure short interference RNA, poi ci sono gli LN RNA, cioè i long non coding RNA, ma noi tutti questi tipi di RNA, tra l'altro scoperti, possiamo dire recentemente, di questi tipi non andremo a parlare. Andremo a parlare invece degli RNA di più antica scoperta e che sono più utili per descrivere i processi che andremo a vedere appunto di trascrizione e traduzione. Sono anche i tipi di RNA più famosi e ricordatevi solamente che l'RNA dentro la cellula ha tantissimi tipi, dimensioni diverse.
È una molecola, come abbiamo già detto, molto labile, molto duttile, è molto malleabile, si presta a fare numerosi lavori dentro la cellula, quindi ricordiamoci solo questa cosa qua. In questo momento, quindi, noi andiamo a vedere il primo tipo di RNA utile per il nostro processo. Viene chiamato...
RNA messaggero, abbreviato come mRNA, ed è la molecola che svolge la funzione proprio di intermediario tra DNA e proteine, e cioè esattamente il filamento di RNA su cui viene copiata l'informazione presente sul DNA. Il secondo tipo di RNA utile alla nostra lezione è l'RNA di trasporto, o tRNA. Il tRNA è una struttura tridimensionale un po'complessa, Lo vedete qua a destra, ha una struttura tendenzialmente fatta a T, esattamente come il nome che ha appunto, tRNA, una struttura fatta a trifoglio, a T, a croce, possiamo chiamarla come preferiamo.
La cosa molto importante del tRNA, l'RNA di trasporto, è che lega a un'estremità un amminoacido particolare. Infatti, il nome deriva proprio dal fatto che lui trasporta gli amminoacidi. Quindi, esistono vari tipi di tRNA in base al fatto che... che hanno una tripletta di base differente, vedremo che più avanti ogni tripletta di basi codifica per un amminoacido, ed ecco ogni tripletta di base differente comporterà che sul tRNA sia presente un amminoacido particolare. Quindi il tRNA abbiamo detto trasporta gli amminoacidi a chi?
Al ribosoma. E allora andiamo a vedere come è composto il ribosoma. E scopriamo che anche il ribosoma, cioè questo organello cellulare, è composto anch'esso da RNA. È composto ovviamente anche in parte da proteine, ma principalmente da un RNA che noi chiameremo ribosomiale, e cioè R minuscolo RNA.
L'RNA ribosomiale svolge principalmente una funzione strutturale, quindi le molecole di R e RNA, infatti, non vengono tradotte in proteine, ma costituiscono solamente i ribosomi, cioè gli organoli cellulari su cui avviene la sintesi proteica. Quindi vediamo che queste sono due subunità che andranno a formare il ribosoma, il ribosoma è formato proprio in questo modo, cioè ha due subunità che vanno ad unirsi e queste due subunità sono fatte proprio da RNA, che viene chiamato ribosomiale. Questa cosa è molto particolare, siamo abituati a vedere che gli organelli cellulari sono fatti o da proteine, in questo caso invece è un organello costituito principalmente da RNA. Quindi l'organello è fatto da RNA, gli aminoacidi glielo porta un tipo di RNA chiamato di trasporto e, Questo organello fatto da RNA legge un altro tipo di RNA che si chiama messaggero.
Vedete quindi come l'RNA sia una molecola molto duttile, può andare a formare tantissime strutture diverse nella cellula, motivo per cui ne abbiamo parlato in maniera un pochino più approfondita in questo momento. E quindi abbiamo detto che nel DNA sono presenti le informazioni che porteranno poi, grazie alla loro lettura, alla sintesi delle proteine. Ecco, questo è il dogma centrale della biologia, e cioè si è scoperto, e ovviamente si chiama dogma non tanto perché ci si fidi e basta, ma perché, diciamo, non c'è una spiegazione razionale a questo.
La natura ha deciso che funziona in questo modo e noi semplicemente abbiamo preso atto di questa decisione della natura, e cioè... di trasportare l'informazione, e anzi far risiedere l'informazione nel DNA, e trasportarla e tradurla soprattutto in proteine. Quindi nel DNA è presente l'informazione, il DNA viene letto e vengono prodotte le proteine. Abbiamo detto che questa trasformazione quindi delle informazioni da DNA, quindi da acidi nucleici a proteine, quindi insieme agli amminoacidi, avviene grazie a due processi molto particolari. Questi processi sono la trascrizione, che avviene dal nucleo della cellula e consiste nella produzione di RNA messaggero che va a copiare il DNA, quindi è proprio una trascrizione vera e propria, e poi c'è la traduzione.
Cioè la traduzione, cosa si intende per traduzione? Cos'è che si va a tradurre? Ecco, la traduzione avviene sul ribosoma, e cioè sostanzialmente il ribosoma va a tradurre il linguaggio delle basi azotate e cioè ATCG, che vanno a susseguirsi in maniera casuale anche, e col ribosoma deve riuscire a leggere queste basi azotate e trasformarle in una sequenza di amminoacidi, quindi tradurle in una sequenza di amminoacidi, che andranno poi a formare la proteina finale. Come funziona questo processo?
Allora, tendenzialmente, nell'organismo umano vengono utilizzati 20 amminoacidi, quindi abbiamo 20 amminoacidi diversi, questo l'abbiamo già detto appunto nella lezione numero 2, quando parlavamo delle biomolecole, ecco che la capacità del DNA di alternare le basi ATCG per andare a produrre in varie combinazioni questi amminoacidi è molto grande. Si è visto che ogni tre basi del DNA viene aggiunto un amminoacido particolare, e cioè si dice che ogni tre basi di DNA codificano per un amminoacido. Le tre basi di DNA che codificano per un amminoacido vengono anche chiamate codone. quindi se ogni tanto utilizzerò questa parola, il codone è esattamente la tripletta di basi che codifica per un aminoacido.
Abbiamo varie triplette di basi, quindi vari codoni che sono ridondanti, si dice, e cioè alcuni codoni possono codificare per lo stesso aminoacido. Ad esempio ci possono essere 3, anche 4, triplette di basi che codificano per il codone di stop. Ecco invece una cosa molto particolare che il codone di start, cioè l'inizio della proteina, e sempre una metionina, cioè noi abbiamo un solo tipo di triplette di base che va a darci lo start, va a darci la partenza per produrre una proteina. Andiamo a servirci di un'animazione in 3D. Ecco allora che grazie a questa animazione in 3D andiamo a vedere come funziona la trascrizione e la traduzione.
Vediamo innanzitutto una cellula con la sua membrana citoplasmatica e entrando dentro la cellula troviamo il nucleo. All'interno del nucleo cellulare è presente il DNA, che può formare i cromosomi o meno. In ogni caso, ricordiamoci, i cromosomi sono semplicemente del DNA compattato, l'abbiamo già visto nella lezione numero 5. Ecco, per formare questo cromosoma il DNA va a compattarsi, ad arrotolarsi, intorno a delle proteine che vengono chiamate istoni. Ricordiamo che il tratto di DNA che va a tradurre poi per una proteina si chiama gene. E allora abbiamo la RNA polimerasi che va a posizionarsi all'inizio di un gene e grazie al fatto che ci sono dei ribonucleotidi sparsi nel citoplasma nucleare, la RNA polimerasi va ad aggiungere un ribonucleotide all'altro andando a copiare la sequenza genica presente sul DNA.
Quando l'RNA messaggero viene prodotto ci saranno poi dei passaggi che vengono chiamati post-trascrizionali. Ecco, questi passaggi sono molto complessi, uno dei quali ad esempio è lo splicing, ma li andremo a trattare in video successivi. Dopo che quindi l'MRNA viene elaborato, si trasferisce nel citoplasma e va a posizionarsi su un ribosoma. Le due unità ribosomiali vanno ad assemblarsi proprio quando trovano l'inizio dell'RNA messaggero. Abbiamo detto.
L'MRNA viene letto tre basi alla volta dal ribosoma. Una porzione di tre basi di RNA messaggero si chiama codone e abbiamo detto quindi che ogni trepletta di basi, e cioè ogni codone, corrisponde ad un amminoacido che verrà aggiunto dall'RNA di trasporto. Vediamo quindi che un amminoacido dopo l'altro, grazie ai rispettivi tRNA che vanno a posizionarsi leggendo la catena di RNA messaggero, ogni amminoacido... appunto viene aggiunto uno all'altro. Legandosi grazie al legame peptidico andrà a formare la catena polipeptidica che porterà poi appunto alla formazione della proteina finale.
Questa lunga catena di amminoacidi andrà a ripiegarsi per poi dare appunto la conformazione della proteina finale. E con questo abbiamo finito anche questa lezione. Spero sia stata utile. e se così lasciate un like mi farebbe molto piacere, iscrivetevi al canale così da non perdervi le prossime lezioni.
Io vi saluto e vi do appuntamento alla prossima lezione.