5. Acidi nucleici
e sintesi proteica nei Procarioti
Le caratteristiche strutturali e funzionali di ogni organismo vivente sono determinate da proteine, cioè da molecole polipeptidiche che costituiscono organuli o strutture cellulari (proteine strutturali), che catalizzano reazioni metaboliche (proteine enzimatiche), che regolano o agevolano processi (fattori proteici vari), ovvero che svolgono funzioni di segnale o di stimolo (proteine ormonali).
Nella figura successiva sono ricordati gli amminoacidi che comunemente concorrono alla composizione delle proteine.
La specifica funzione di una
proteina, qualunque essa sia, è resa possibile dalla sua
forma, cioè dalla sua configurazione tridimensionale.
Questa è determinata da diversi livelli di struttura:
primaria, secondaria, terziaria e, in certi casi,
quaternaria.
Le figure successive possono essere utili per accertare la chiara padronanza di questi concetti.
Le due catene
polipeptidiche seguenti hanno la stessa composizione amminoacidica,
ma diversa
struttura primaria
|
-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys-Ser-Ala-Val- |
|
-Lys-Ala-His-Thr-Pro-Glu-Val-Glu-Leu-Ser-Val- |
La configurazione tridimensionale di una proteina è determinata da interazioni che si stabiliscono fra gli amminoacidi.
La figura successiva ricorda i vari tipi di interazioni cui possono dar luogo i raggruppamenti atomici delle molecole amminoacidiche nelle strutture proteiche.
La configurazione tridimensionale
di una proteina dipende quindi dalla struttura primaria, cioè
dalla sequenza degli amminoacidi che costituiscono la catena
polipeptidica.
Questa informazione è contenuta nei geni, in forma di sequenza
di desossiribonucleotidi costituenti il DNA.
La figura successiva schematizza il "dogma centrale" della sintesi proteica, relativo al flusso dell'informazione genetica.
La comprensione del processo di sintesi proteica richiede la conoscenza delle diverse forme di acidi nucleici: DNA e RNA.
Le figure successive ne ricordano composizione e struttura.
Doppia elica di DNA vista di lato e dall'alto
I geni, sequenze polidesossiribonucleotidiche, sono trascritti come sequenze poliribonucleotidiche dalla RNA-polimerasi DNA-dipendente.
La figura successiva riproduce
l'enzima responsabile della trascrizione mentre svolge il suo
lavoro.
Vanno ricordate a questo punto le differenze che ricorrono negli
Eucarioti rispetto ai Procarioti.
Dalla trascrizione possono derivare molecole di RNA stabili, come i tRNA e gli RNA ribosomiali, o molecole di mRNA.
Le figure successive sono riferite agli eventi che accompagnano la traduzione dell'RNA messaggero in catene polipeptidiche.
L'informazione genetica contenuta nel DNA può essere alterata per varie cause, determinando prodotti genici alterati e trasmissione della stessa informazione alterata alla progenie cellulare.
Le figure successive ricordano le cause delle modificazioni del DNA e le basi molecolari delle mutazioni.
Il genoma microbico può inoltre subire modificazioni per processi di riassortimento e di ricombinazione genica conseguenti altri diversi eventi, alcuni dei quali riguardano l'acquisizione di geni derivanti da altre cellule o da virus.
Le figure successive ricordano i
processi di coniugazione, trasposizione, trasduzione e
trasformazione.
Esse hanno lo scopo di sollecitare anche riflessioni sui vantaggi che
possono procurare.
Generalmente, i geni non sono
costantemente "espressi".
Il controllo della trascrizione è regolato attraverso diversi
meccanismi.
Le figure successive ricordano i processi di induzione, repressione ed attenuazione.
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