La chimica della vita Ogni organismo vivente è una macchina sofisticata, risultato di un complesso insieme di reazioni chimiche. La costruzione e il funzionamento di questa macchina si devono all'esistenza di componenti particolari, chiamati proteine. Un organismo è composto da proteine (oltre che da altre sostanze) e le proteine sono strumenti essenziali per il suo funzionamento.

Le proteine Ogni proteina ha caratteristiche proprie che dipendono dalla sua struttura. Questa, a sua volta, dipende: - dal numero di amminoacidi che la compongono - dal tipo di amminoacidi che la compongono - dal modo in cui si succedono gli amminoacidi (sequenza) Tutti i componenti di una macchina hanno un loro schema di costruzione Tutte le proteine di un organismo hanno un loro schema di costruzione: la sequenza di amminoacidi

Questo progetto è contenuto nel DNA dell'organismo. Il progetto biologico Ogni organismo ha un progetto biologico, composto da tante sezioni, dette geni, ciascuna delle quali contiene lo schema di costruzione di una proteina (sintesi proteica). Nel progetto sono presenti i geni per tutte le proteine di quell'organismo. Il progetto biologico raccoglie quindi tutte le informazioni necessarie a: - costruire l'organismo - far funzionare l'organismo Questo progetto è contenuto nel DNA dell'organismo.

Il codice genetico La struttura del DNA è tale da contenere un linguaggio, detto codice genetico, con cui è scritto il progetto dell'organismo. Questo linguaggio può essere letto e tradotto in pratica, con meccanismi chimici, con la costruzione delle proteine (trascrizione e traduzione). Questo linguaggio può anche essere letto e riprodotto, sempre con meccanismi chimici, con la costruzione di nuove molecole di DNA uguali a quella di origine (duplicazione).

Duplicazione La duplicazione è un processo chimico che permette di ottenere da una molecola di DNA due molecole uguali a quella di origine. Nella duplicazione, i due filamenti del DNA vengono usati come stampi per ricostruire i filamenti mancanti. In questo modo si ottengono due molecole in cui uno dei filamenti viene dalla molecola originaria e l'altro è completamente ricostruito.

Duplicazione La duplicazione si svolge con l'impiego di un kit di strumenti, detti enzimi. Ciascun enzima è una proteina particolare che svolge un determinato compito operando in serie con le altre (DNA-elicasi, DNA-polimerasi, DNA-ligasi). L'enzima principale è la DNA-polimerasi. VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=zdDkiRw1PdU

Qual è lo scopo della duplicazione? Le due nuove molecole saranno ereditate da due nuove cellule, che avranno lo stesso progetto della cellula madre. La duplicazione è quindi una “fotocopiatura” del progetto (duplicazione) in modo che le nuove cellule avranno le stesse informazioni su come dovranno essere costruite e come dovranno funzionare. La duplicazione del DNA è dunque il meccanismo chimico alla base della riproduzione delle cellule e degli organismi.

Trascrizione La trascrizione è un processo chimico che costruisce una copia di una parte del progetto contenente lo schema di costruzione di una proteina. La copia del progetto è rappresentata da una molecola di RNA, detta RNA messaggero (mRNA) che viene costruita usando come stampo uno dei due filamenti del DNA. Lo strumento usato per la costruzione è l'enzima RNA-polimerasi.

Qual è lo scopo della trascrizione del RNA messaggero? L'intero progetto biologico si trova ben conservato nel DNA e non può essere utilizzato direttamente. Per farlo è necessario eseguire una copia solo dello schema che serve e che può essere letta e tradotta dagli strumenti utilizzati per la costruzione (sintesi) delle proteine. Il RNA messaggero è dunque un “negativo” del linguaggio codice genetico che viene impiegato nella sua traduzione.

La traduzione è la seconda fase della sintesi proteica: è un processo chimico attraverso il quale viene letto e tradotto lo schema trascritto nel mRNA con la costruzione della catena di amminoacidi (polipeptide) che formerà la proteina. Questo processo impiega due strumenti principali che si trovano nel citoplasma della cellula: il ribosoma e gli RNA di trasporto

Traduzione Il ribosoma è un corpuscolo che si attacca al RNA messaggero e lo percorre in tutta la sua lunghezza in modo da permettere la lettura del codice genetico e la sua traduzione con la costruzione della sequenza di amminoacidi della proteina. Gli RNA di trasporto sono molecole che legano, uno per uno, gli amminoacidi liberi e li trasportano sul ribosoma in modo da attaccarli, uno per uno, alla catena polipeptidica in costruzione. Grazie alla loro conformazione, ogni RNA di trasporto lega un solo amminoacido e riconosce una sola “lettera” del linguaggio del codice genetico. Gli RNA di trasporto sono dunque gli agenti della traduzione.

VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=gG7uCskUOrA Traduzione Una molecola di RNA messaggero è agganciata in serie da più ribosomi, che procedono in sequenza in modo da costruire più molecole di proteine da una sola copia dello schema. VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=gG7uCskUOrA