La trascrizione del DNA è il processo che porta alla formazione di RNA messaggero $mRNA$ a partire da una molecola di DNA. Si divide in tre fasi principali:

1. Inizio
2. Allungamento
3. Terminazione

Definition: La trascrizione è il processo che, partendo da una molecola di DNA, porta alla formazione di RNA messaggero $mRNA$.

Nella fase di inizio:

• La trascrizione inizia in regioni specifiche del DNA chiamate promotori.
• La "TATA box" è un'area ricca di adenina e timina, più facili da separare.
• Si forma il complesso di trascrizione con fattori di trascrizione e RNA polimerasi.

Durante l'allungamento:

• L'RNA polimerasi si muove lungo il filamento, creando un filamento complementare.
• L'RNA raggiunge una lunghezza di circa 20 nucleotidi e subisce il processo di "capping" all'estremità 5'.

Nella terminazione:

• L'RNA polimerasi incontra sequenze di arresto e si stacca.
• Il nuovo filamento di RNA viene rilasciato e subisce modifiche per diventare mRNA maturo.

Highlight: Il processo di "capping" aggiunge un nucleotide modificato all'estremità 5' dell'RNA, fungendo da cappuccio per dare stabilità.

Le modifiche post-trascrizionali dell'RNA includono:

• Capping all'estremità 5'
• Aggiunta di circa 200 nucleotidi di adenina all'estremità 3' $coda poli-A$
• Splicing per rimuovere le sequenze non codificanti $introni$

Vocabulary: Splicing - Il processo di rimozione delle sequenze non codificanti $introni$ dall'RNA.

Il codice genetico è l'insieme dei geni, ovvero tratti di DNA che contengono le informazioni per la sintesi di un polipeptide. È caratterizzato da:

• Universalità: ogni amminoacido è codificato dalle stesse triplette in ogni organismo.
• Ridondanza: a uno stesso amminoacido può corrispondere più di un codone.

Highlight: Il codice genetico è universale e ridondante, con 61 codoni che codificano per 20 amminoacidi.

L'RNA differisce dal DNA per:

• Essere a singolo filamento
• Contenere ribosio come zucchero
• Avere uracile al posto della timina come base azotata

Esistono tre tipi principali di RNA:

1. RNA messaggero $mRNA$: porta l'informazione genetica dal DNA ai ribosomi.
2. RNA di trasporto $tRNA$: si lega agli amminoacidi e li trasporta ai ribosomi.
3. RNA ribosomiale $rRNA$: costituisce le subunità dei ribosomi.

Definition: Il codone è una tripletta di nucleotidi che codifica per un amminoacido specifico.

Example: La sequenza AUG è il codone di inizio che codifica per la metionina.

La traduzione è il processo che converte le basi azotate dell'mRNA in una sequenza di amminoacidi, formando una proteina. Avviene nel citoplasma sui ribosomi e si divide in tre fasi:

1. Inizio
2. Allungamento
3. Terminazione

Definition: La traduzione è il processo che converte le informazioni genetiche dell'mRNA in una sequenza di amminoacidi per formare una proteina.

Nella fase di inizio:

• La subunità minore del ribosoma si lega al fattore di inizio e all'mRNA.
• Il complesso si sposta fino al codone di inizio $AUG$.
• Si forma il complesso di inizio con il tRNA iniziatore.

Durante l'allungamento:

• Nel sito A del ribosoma si lega un altro tRNA.
• I tRNA si spostano all'interno del ribosoma, aggiungendo amminoacidi alla catena peptidica in crescita.

Nella terminazione:

• La traduzione finisce quando il ribosoma incontra uno dei tre codoni di stop.
• I fattori di rilascio si legano al ribosoma e "staccano" la catena polipeptidica.

Highlight: La traduzione inizia sempre con il codone AUG, che codifica per la metionina.

Dopo la traduzione, la proteina passa da una struttura lineare $primaria$ a una tridimensionale $secondaria e terziaria$.

Vocabulary: Struttura terziaria - La disposizione tridimensionale finale di una proteina, che determina la sua funzione.

Questi processi fondamentali - duplicazione del DNA, trascrizione e traduzione - sono essenziali per il funzionamento cellulare e la trasmissione dell'informazione genetica.

La duplicazione assicura che ogni cellula figlia riceva una copia identica del DNA parentale. La trascrizione converte l'informazione del DNA in RNA messaggero, mentre la traduzione utilizza questo mRNA per produrre proteine specifiche.

Il codice genetico funge da "dizionario" universale che permette la conversione dell'informazione genetica in proteine funzionali. La sua universalità e ridondanza sono caratteristiche cruciali che garantiscono la precisione e la flessibilità necessarie per la vita.

Highlight: La sequenza DNA → RNA → Proteine rappresenta il flusso dell'informazione genetica nelle cellule, noto come dogma centrale della biologia molecolare.

Comprendere questi meccanismi è fondamentale per la biologia moderna e ha applicazioni in campi come la medicina, la biotecnologia e la ricerca genetica.

Example: La comprensione dettagliata di questi processi ha permesso lo sviluppo di tecnologie come l'editing genetico CRISPR-Cas9 e i vaccini a mRNA.

L'RNA messaggero subisce diverse modifiche dopo la trascrizione prima di diventare maturo:

Definition: Il processo di splicing rimuove le sequenze non codificanti $introni$ e unisce le sequenze codificanti $esoni$.

Highlight: Le modifiche post-trascrizionali sono essenziali per la produzione di un mRNA funzionale.

La struttura delle proteine si organizza su diversi livelli:

Definition: La struttura primaria è la sequenza lineare di amminoacidi, mentre le strutture secondaria e terziaria determinano la conformazione tridimensionale della proteina.

Highlight: La corretta organizzazione strutturale è fondamentale per la funzionalità proteica.

Il DNA contiene le informazioni per il funzionamento cellulare e l'ereditarietà dei caratteri. È composto da uno "scheletro" di zucchero deossiribosio e gruppi fosfato, con basi azotate appaiate.

La duplicazione del DNA avviene prima della divisione cellulare per mantenere intatto il materiale genetico nel tempo. Il processo è semiconservativo, con ogni filamento che funge da stampo per uno nuovo.

Highlight: La duplicazione è semiconservativa, in quanto ogni filamento funge da stampo per uno nuovo.

Le fasi principali della duplicazione sono:

1. Rottura dei legami a idrogeno tra le basi azotate ad opera dell'enzima DNA elicasi.
2. Separazione dei filamenti e legame di proteine SSB per mantenerli separati.
3. Formazione della forcella di replicazione.
4. Sintesi del primer di RNA ad opera della RNA primasi.
5. Sintesi continua del nuovo filamento in direzione 5'-3' su un filamento e discontinua sull'altro $frammenti di Okazaki$.
6. Unione dei frammenti di Okazaki ad opera della DNA ligasi.

Vocabulary: Forcella di replicazione - La regione dove le eliche di DNA sono separate durante la duplicazione.

Example: La sintesi del nuovo filamento avviene in modo continuo in direzione 5'-3' su un filamento, mentre sull'altro avviene in modo discontinuo producendo i frammenti di Okazaki.