Biochimica
Le molecole della vita e i processi biochimici, con uno sguardo a cosmetica e biocidi.
In sintesi
- È il processo con cui la sequenza di basi dell’mRNA viene convertita in una sequenza di amminoacidi, cioè in una proteina.
- È una tripletta di basi consecutive dell’mRNA che specifica un amminoacido oppure un segnale di stop.
- Perché ci sono 64 codoni per soli 20 amminoacidi: più codoni diversi possono indicare lo stesso amminoacido.
- Gli RNA transfer fanno da adattatori: ogni tRNA porta un amminoacido specifico e, tramite il suo anticodone, riconosce il codone corrispondente sull’mRNA.
Dopo che un gene è stato trascritto in mRNA, l’informazione deve essere convertita in una proteina, cioè in una catena di amminoacidi. Questo passaggio si chiama traduzione e avviene sui ribosomi. La chiave per leggere il messaggio è il codice genetico: il dizionario che associa a ogni tripletta di basi un amminoacido.
Vediamo come è fatto il codice genetico, che cosa sono i codoni, quale ruolo svolgono ribosomi e tRNA, e come la catena proteica si allunga legame dopo legame fino al segnale di stop.
Il codice genetico: triplette di basi
L’informazione dell’mRNA è letta a gruppi di tre basi consecutive, chiamate codoni. Ogni codone corrisponde a un amminoacido (o a un segnale di stop). Poiché le basi sono quattro e i codoni sono lunghi tre, esistono in tutto sessantaquattro combinazioni possibili.
3 basi (codone) → 1 amminoacido · AUG = inizio (Met)
Di questi sessantaquattro codoni, sessantuno specificano amminoacidi e tre sono segnali di stop. Poiché gli amminoacidi sono venti, il codice è ridondante (o degenerato): più codoni diversi possono indicare lo stesso amminoacido. Il codone AUG ha un ruolo speciale: segnala l’inizio della traduzione e codifica la metionina.
43 = 64 codoni per 20 amminoacidi + segnali di stop
Il codice genetico è quasi universale: gli stessi codoni hanno lo stesso significato in batteri, piante, animali e uomo. È una delle prove più forti dell’origine comune della vita ed è ciò che rende possibile l’ingegneria genetica, cioè far esprimere un gene umano in un batterio.
Ribosomi e tRNA: i protagonisti
La traduzione avviene sui ribosomi, grandi complessi di RNA e proteine che fanno scorrere l’mRNA e catalizzano la formazione dei legami tra amminoacidi. A portare gli amminoacidi giusti sono gli RNA transfer (tRNA): ogni tRNA porta un amminoacido a un’estremità e, dall’altra, espone un anticodone, cioè una tripletta complementare a un codone dell’mRNA.
Il meccanismo è quindi un riconoscimento per complementarietà: il ribosoma presenta un codone dell’mRNA, e si lega il tRNA il cui anticodone vi corrisponde, depositando l’amminoacido corretto. È così che la sequenza delle basi viene tradotta, ordinatamente, nella sequenza degli amminoacidi.
Il legame peptidico e l’allungamento della catena
Man mano che il ribosoma avanza lungo l’mRNA, gli amminoacidi portati dai tRNA vengono uniti uno all’altro da legami peptidici, formando una catena che cresce ordinatamente. La sequenza degli amminoacidi è dettata, codone dopo codone, dalla sequenza dell’mRNA; sarà poi questa sequenza a determinare come la proteina si ripiega e quale funzione svolge.
La traduzione, come la trascrizione, procede per fasi: inizio (il ribosoma si assembla sul codone AUG), allungamento (aggiunta successiva di amminoacidi) e terminazione, che scatta quando il ribosoma incontra uno dei tre codoni di stop. A quel punto la catena polipeptidica viene rilasciata e il ribosoma si dissocia.
Dal messaggio alla proteina funzionante
La catena di amminoacidi appena sintetizzata non è ancora una proteina funzionante: deve ripiegarsi nella sua forma tridimensionale corretta. La sequenza degli amminoacidi (struttura primaria) determina come la catena si avvolge in eliche e foglietti (struttura secondaria), come l’intera catena si compatta nello spazio (struttura terziaria) e, in molti casi, come più catene si associano (struttura quaternaria).
È in questo senso che il codice genetico chiude il cerchio: la sequenza di basi del DNA, trascritta in mRNA e tradotta in amminoacidi, determina infine la forma e la funzione della proteina, cioè il tratto biologico osservabile.
I codoni speciali
Alcuni codoni hanno un significato particolare, che vale la pena ricordare:
| Codone | Significato |
|---|---|
| AUG | inizio della traduzione (codifica la metionina) |
| UAA, UAG, UGA | segnali di stop: la sintesi si ferma |
| gli altri 60 | codificano i restanti amminoacidi (con ridondanza) |
La presenza di un codone di inizio e di tre codoni di stop definisce dove comincia e dove finisce la lettura di un gene: è questo che stabilisce la cornice di lettura corretta.
Domande frequenti
Che cos’è la traduzione?
È il processo con cui la sequenza di basi dell’mRNA viene convertita in una sequenza di amminoacidi, cioè in una proteina. Avviene sui ribosomi, che leggono l’mRNA a triplette e catalizzano l’unione degli amminoacidi tramite legami peptidici.
Che cos’è un codone?
È una tripletta di basi consecutive dell’mRNA che specifica un amminoacido oppure un segnale di stop. Le triplette vengono lette in successione, senza sovrapposizioni, definendo la cornice di lettura della proteina.
Perché il codice genetico è detto ridondante?
Perché ci sono 64 codoni per soli 20 amminoacidi: più codoni diversi possono indicare lo stesso amminoacido. Questa ridondanza (o degenerazione) attenua l’effetto di alcune mutazioni, perché un cambio di base può non cambiare l’amminoacido.
Qual è il ruolo dei tRNA?
Gli RNA transfer fanno da adattatori: ogni tRNA porta un amminoacido specifico e, tramite il suo anticodone, riconosce il codone corrispondente sull’mRNA. Così depositano l’amminoacido giusto nella posizione giusta, traducendo le basi in sequenza proteica.
Che cos’è il legame peptidico?
È il legame che unisce due amminoacidi, formato per condensazione con perdita di una molecola d’acqua. È catalizzato dal ribosoma stesso. Ripetuto molte volte, costruisce la catena polipeptidica che, ripiegandosi, diventa una proteina funzionante.
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