La Trascrizione del DNA: Dogma Centrale, Procarioti ed Eucarioti
Slide da Delta sulla trascrizione del DNA. Il Pdf esplora il processo di trascrizione del DNA, coprendo il dogma centrale della biologia e le sue variazioni tra procarioti ed eucarioti. Adatto per lo studio universitario di Biologia, include sezioni dettagliate su operoni, regolazione genica, maturazione dell'RNA, tRNA e ribosomi.
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Anteprima
Delta
DNA RNA RNA-polimerasi La TRASCRIZIONE
- Il dogma centrale della biologia
- La trascrizione procariotica
- Gli operoni
- La trascrizione eucariotica
- La regolazione eucariotica
- La maturazione
- I trasposoni La preparazione su misura per teDelta Trascrizione DNA RNA Proteine Duplicazione DNA
La maturazione
Il dogma centrale della biologia
OC S Ub P LA TRASCRIZIONE
La trascrizione procariotica
lac Operon
Regulatory sequences Structural genes DNA Promoter for regulatory gene Operator lo) Promoter for structural genes (p)_) Structural gene for B-galactosidase Structural gene for B-galactoside transacetylase
Gli operoni
Regulatory gene (1) codes for repressor protein Structural gone for B-galactoside permease AC Me C
La regolazione eucariotica
M
La trascrizione eucariotica
Traduzione La preparazione su misura per teDelta
IL DOGMA CENTRALE DELLA BIOLOGIA
Nucleo
1 Il DNA del nucleo contiene i geni che codificano proteine. Gene DNA Trascrizione 2 I geni vengono trascritti nei corrispondenti RNA messaggeri. Termine della trascrizione 3Viene prodotto un trascritto di pre-mRNA. Pre-mRNA 1 Rielaborazione mRNA 4 Il pre-mRNA viene rielaborato, alcune parti vengono rimosse, delle estremità vengono aggiunte, e il risultante mRNA viene trasferito nel citoplasma. Interno della cellula Traduzione 5 Nel citoplasma, i ribosomi traducono I'mRNA nel polipeptide codificato dal gene. Polipeptide Ribosoma La preparazione su misura per teDelta
Il dogma centrale della biologia
II DNA può replicarsi. DNA RNA Proteina L'informazione codificata nella sequenza delle basi del DNA viene trasferita nelle molecole di RNA. L'informazione contenuta nelle molecole di RNA passa nelle proteine. L'informazione contenuta nelle proteine non viene mai trasferita negli acidi nucleici. Con espressione genica si intende la serie di eventi che dall'attivazione della trascrizione di un gene, conducono alla produzione della proteina corrispondente. La regolazione di questi processi è molto fine e la sua complessità aumenta salendo la scala evolutiva. Studiare la regolazione dell'espressione di un gene significa accertare in quali tessuti viene espresso, in quali condizioni e qual è l'effetto di tale espressione. Ogni cellula di un organismo pluricellulare contiene un corredo completo di geni, ma non li esprime tutti. Ogni cellula esprime soltanto i geni necessari al proprio sviluppo e allo svolgimento delle proprie funzioni (differenziamento cellulare). La preparazione su misura per teDelta
Il dogma centrale della biologia
TRANSCRIPTION 5 TRANSLATION DNA mRNA PROTEIN Il dogma centrale della biologia sostiene che il flusso di informazioni all'interno della cellula sia unidirezionale : DNA -> RNA -> Proteine In realtà la scoperta in anni recenti dei retrovirus ha portato a rivedere in parte questa posizione, questi virus tramite un enzima, la trascrittasi inversa, sono capaci di sintetizzare la molecola del DNA partendo da un filamento di RNA. La preparazione su misura per teDelta
LA TRASCRIZIONE PROCARIOTICA
DNA molecule Gene 2 1) Gene 1 5 Gene 3 5' DNA strand 3' (template) A C C A A C C G A G T TRANSCRIPTION UGGUUUGGCUCA mRNA 5' 3' Codon TRANSLATION Protein Trp Phe Gly Ser Amino acid La preparazione su misura per teDelta
La trascrizione procariotica
La TRASCRIZIONE
La trascrizione è il meccanismo con cui l'RNA polimerasi DNA dipendente usa uno stampo di DNA per generare RNA. Le tre classi principali:
- RNA Messaggero (mRNA): contiene l'informazione per produrre proteine Lunghezza variabile (500-10000 basi)
- RNA di Trasporto (tRNA): converte il "linguaggio" dei nucleotidi in quello degli aminoacidi (74-95 basi) ha un'estesa struttura secondaria
- RNA Ribosomiale (rRNA): ha funzione strutturale e catalitica Gli rRNA principali hanno un'estesa struttura secondaria e si associano a proteine per formare il ribosoma; la grandezza varia da 1500 a 1900 basi (rRNA piccolo) e da 2900 a 4700 basi (rRNA grande) L'RNA contiene ribosio, il gruppo ossidrilico in posizione 2'(OH) rende il legame fosfodiestereo più instabile. Inoltre contiene uracile al posto della timina La preparazione su misura per teDelta
La trascrizione procariotica
RNA coinvolti in duplicazione, compattamento, splicing, maturazione dell'RNA, sorting proteine e e controllo dell'espressione genica:
TERC (Telomerase RNA component) Coinvolto nella duplicazione del DNA Xist (X inactive-specific transcript) Coinvolto nella formazione del corpo di Barr snRNA (small nuclear RNA) Coinvolti nello splicing snoRNA (small nucleolar RNA) Coinvolti nella maturazione dell'rRNA scRNA (small cytoplasmic RNA) Coinvolti nel sorting delle proteine miRNA (micro-RNA) Regolano negativamente l'espressione genica siRNA (Small interfering RNA) Sintetizzati chimicamente o di origine virale, degradano I'mRNA bersaglio piRNA Coinvolti nello sviluppo delle cellule germinali rasiRNA (repeat associated small interfering RNA) Sottofamiglia dei piRNA, ma ancora tutta da scoprire ncRNA (longer non-coding RNA) 70-5000 nt: funzione sconosciuta La preparazione su misura per teDelta
La trascrizione procariotica
REPLICAZIONE vs TRASCRIZIONE
La trascrizione è simile alla replicazione con alcune importanti differenze:
- L'RNA è un singolo filamento costituito da ribonucleotidi
- L'RNA è sintetizzato dalla RNA polimerasi che può iniziare la trascrizione de novo
- L'RNA prodotto non rimane appaiato allo stampo di DNA
- Sebbene accurata, la trascrizione è meno fedele della replicazione (niente proofreading)
- La trascrizione copia solo alcune parti del genoma, ma molte centinaia o migliaia di volte
- Nei procarioti la terminazione della trascrizione dipende da sequenze di terminazione intrinseche o dal fattore Rho.
RNA polimerasi non necessita di primer, né di elicasi (denatura lei stessa il DNA) si muove in direzione 5' -> 3', inizia la sintesi dal primo nucleotide che rimane trifosfato al 5'. La preparazione su misura per teDelta
La trascrizione procariotica
LA TRASCRIZIONE PROCARIOTICA
Le principali differenze tra la trascrizione procariotica ed eucariotica sono legate alle diverse caratteristiche del DNA e alla presenza del nucleo. Il genoma di una cellula procariote è costituito da una sola molecola di DNA circolare, libera nel citoplasma e non complessata a proteine istoniche. Nei procarioti c'è una RNA polimerasi e ottiene energia dalla rottura dei legami fosfodiesterici dei trifosfati aggiunti. DNA DNA Nucleo 5' 3' Maturazione Citoplasma 5' ʒʼ mRNA Trasporto 8 Ribosoma 5' Proteina in fase di sintesi Proteina in fase di sintesi PROCARIOTE EUCARIOTE La preparazione su misura per te Trascritto primario mRNA Ribosoma 5'Delta
La trascrizione procariotica
La RNA polimerasi procariotica è un enzima grande e complesso costituito da un nucleo di 5 subunità e da una sesta subunità, chiamata o che funziona solo per il riconoscimento del promotore e non è presente durante la fase di allungamento della trascrizione. Differenti tipi di o riconoscono diverse sequenze regolatorie. DNA NININ Trascrizione mRNA Traduzione Proteina 1 L'RNA polimerasi si lega al promotore e inizia a svolgere i filamenti del DNA. INIZIO RNA polimerasi Filamento complementare Sito di terminazione Sito di inizio 3' 5' Riavvolgimento Filamento del DNA Svolgimento del DNA Promotore 2 L'RNA polimerasi legge il filamento del DNA stampo in direzione 3'-> 5' e produce il trascritto di RNA aggiungendo nucleotidi all'estremità 3', 3' 5' stampo Il promotore è una sequenza specifica del DNA che viene riconosciuta dalla RNApolimerasi e determina DOVE la sintesi del mRNA inizia e QUALE filamento del DNA debba essere utilizzato come stampo. Nucleotidi a valle del promotore numerati col segno +, a monte -. La preparazione su misura per teDelta
La trascrizione procariotica
AACGUAGGGUCACAUC. . Trascritto di RNA . . GCATACAACACACCTTGCATCCCAGTGTAG. . Filamento stampo, o antisenso (-) Filamento codificante, o senso (+) Bolla di trascrizione Filamento senso (codificante) 5' 3' 5' RNA 3' 5' Filamento antisenso (non codificante) La composizione della catena di RNA neosintetizzato è complementare a quella del filamento stampo di DNA (filamento antisenso) e uguale a quella del filamento codificante di DNA (filamento senso), fatta eccezione per la presenza dell'uracile al posto della timina. La RNA polimerasi si lega al DNA in corrispondenza del promotore e "copia" il filamento di DNA stampo a partire dal sito di inizio della trascrizione La preparazione su misura per te . CGTATGTTGTGTGGAACGTAGGGTCACATC .. -1+1+2Delta
La trascrizione procariotica
INIZIO
In Escherichia coli il promotore è costituito da circa 40 basi ed è localizzato a monte del sito in cui inizia la sintesi di RNA. L'RNApol scorre su tutta la molecola esplorandola efficacemente. Alcune proteine accessorie, i fattori sigma, permettono il riconoscimento e il legame della polimerasi alla regione -35 del promotore e l'apertura della doppia elica a livello della regione -10. Allo srotolamento e apertura dell'elica segue l'inizio della sintesi di RNA a partire dal nucleotide +1. Appena i primi nucleotidi di RNA sono stati saldati, il fattore sigma viene rilasciato. Promotori e terminatoti sono ricchi di A e T. +1 -35 -10 TTGACA 16-19 basi TATAAT 5-9 basi Sequenza -35 Pribnow box Sito di inizio della trascrizione Coinvolta nel riconoscimento iniziale Coinvolta nel melting o da parte della RNA polimerasi separazione delle eliche del DNA La preparazione su misura per teDelta
La trascrizione procariotica
ALLUNGAMENTO DEL TRASCRITTO
Una volta avvenuto il riconoscimento delle specifiche sequenze consenso sul promotore, un tratto di DNA deve aprirsi in modo da funzionare da stampo molecolare. La regione che contiene la RNA polimerasi, il DNA e la molecola di RNA nascente è chiamata bolla di trascrizione. Una volta iniziata la sintesi dell'RNA, la RNA polimerasi si sposta unidirezionalmente lungo la catena stampo di DNA (filamento antisenso). RNA polimerasi Riavvolgimento Filamento stampo Filamento codificante Svolgimento 3' 5' 5' 3' 3' RNA nascente Elica ibrida RNA-DNA Sito di allungamento 5' PPP Movimento della polimerasi La preparazione su misura per te
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