Proteine e acidi nucleici

Le proteine sono costruite attraverso un intricato progetto di azione e svolte dagli acidi nucleici acido desossiribonucleico (DNA) e acido ribonucleico (RNA). Il processo è noto come biosintesi proteica e comporta la costruzione di catene proteiche da singoli amminoacidi in una particolare sequenza.

Gli amminoacidi sono prodotti dal corpo o ingeriti nella dieta. Sono classificati in tre diversi gruppi: essenziale, non essenziale e condizionalmente essenziale. Tuttavia, queste categorie sono state create nella prima metà del diciannovesimo secolo e, sebbene ancora utilizzate per distinguere i vari blocchi di proteine, non sono particolarmente ben nominate. Gli studi attuali tendono a guardare ogni amminoacido in termini di funzione, fonte nutrizionale e valore.

Aminoacidi essenziali (aminoacidi indispensabili)

I nove aminoacidi essenziali devono essere forniti da fonti dietetiche. Questi sono istidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano e valina. Tuttavia, ora è diventato chiaro che metionina, leucina, isoleucina, valina e fenilanina possono essere sintetizzate dall’organismo da molecole analogiche quando necessario.

Aminoacidi non essenziali (aminoacidi dispensabili)

Gli undici aminoacidi non essenziali sono prodotti principalmente nel corpo. Nell’uomo, questi sono alanina, asparagina, acido aspartico, cisteina, acido glutammico, glutammina, glicina, ornitina, prolina, serina e tirosina. Alcuni di questi dipendono dalla disponibilità di aminoacidi essenziali nella dieta che fungono da precursori di forme non essenziali.

Aminoacidi condizionalmente essenziali

Gli amminoacidi condizionalmente essenziali sono raggruppati per definire una potenziale mancanza nell’ambiente cellulare a causa di una dieta malsana o di uno stato fisico in cui sono necessarie quantità maggiori di questi amminoacidi solitamente non essenziali, come durante l’infanzia, la gravidanza e la malattia. Questo gruppo comprende arginina, cisteina, glutammina, tirosina, glicina, ornitina, prolina e serina; l’arginina è essenziale per i giovani, ma non è più necessaria dopo che il periodo di sviluppo è terminato. È quindi considerato “condizionalmente” essenziale.

Selenocisteina e pirrolisina

La selenocisteina e la pirrolisina di solito non sono incluse nell’attuale elenco di venti aminoacidi. In realtà, ci sono ventidue aminoacidi e non venti come si pensava in precedenza. Questo perché non solo questi due amminoacidi si trovano in quantità molto piccole; non sono usati per sintetizzare le proteine. Invece funzionano come segnali di arresto codone.

Struttura aminoacidica

Tutti gli amminoacidi hanno un atomo centrale di carbonio alfa su cui è legato un gruppo carbossilico (COOH), un atomo di idrogeno (H), un gruppo amminico (NH2) e una catena laterale radicale funzionale e variabile che definisce quale amminoacido è. La forma più basilare di amminoacido è la glicina (C2H5NO2), che ha una catena laterale costituita da un singolo atomo di idrogeno, come illustrato di seguito.

In alternativa, il triptofano (C11H12N2O2) è il più grande amminoacido. Questa molecola complessa può essere vista sotto.

Ruolo delle proteine

La vita non sarebbe possibile senza proteine. Svolgono ruoli essenziali in ogni organismo vivente. Ogni anticorpo, enzima e messaggero chimico è creato da proteine. Le proteine sono anche necessarie per fornire, mantenere e riparare la struttura e la struttura anatomica, da un livello cellulare fino a quello del sistema muscolo-scheletrico. Agiscono come molecole leganti e molecole portanti che consentono il trasporto e lo stoccaggio di atomi e molecole in tutto il corpo. Abbattono composti più grandi in prodotti di scarto, sono responsabili degli ingredienti della riproduzione, regolano l’omeostasi e il metabolismo, mantengono i valori di pH e l’equilibrio dei fluidi e forniscono energia. Ogni proteina è la combinazione di una sequenza specifica di aminoacidi, costruita secondo il modello contenuto all’interno del DNA. Questo codice deve essere estratto, decodificato e trasportato in unità di produzione di proteine cellulari chiamate ribosomi da varie forme di acido ribonucleico.

La formazione di proteine tramite acidi nucleici – Espressione genica

Il processo di espressione genica è una combinazione di trascrizione e traduzione, in cui una sequenza di codice del DNA fornisce le informazioni necessarie per costruire una nuova molecola proteica dai materiali cellulari disponibili.

La trascrizione consiste di tre fasi. Durante l’iniziazione, l’RNA polimerasi (un enzima) si lega a una sequenza “promotor” che indica l’inizio della sezione di gene da copiare. Legata al promotore, la RNA polimerasi separa i deboli legami idrogeno tra ciascuna coppia di basi azotate ed essenzialmente decomprime il doppio filamento di DNA. L’allungamento è il punto seguente, in cui i nucleotidi del RNA forniscono gli accoppiamenti azotati appropriati della base. Ad esempio, se la sequenza del DNA è costituita dalle basi adenina, timina, guanina, adenina, citosina, timina (TGACT), la copia RNA di questa sequenza implementerà adenina, citosina, uracile, guanina, adenina (ACUGA). La fase finale della trascrizione è la terminazione che, come suggerisce il nome, è la fine del processo. Guidato da una sequenza di terminatori sul DNA, il filamento di RNA appena prodotto si stacca dal DNA.

Il filamento risultante di DNA copiato è chiamato RNA messaggero. Questo filamento ha un cappuccio e una coda distintivi ed è riconosciuto dai complessi dei pori nel nucleo, che gli permettono di lasciare il nucleo ed entrare nel citoplasma.

Transfer RNA (tRNA) si trova principalmente all’interno del citoplasma cellulare. In presenza di mRNA, il tRNA si lega a un singolare amminoacido libero. Quale amminoacido questo è, è regolato dalla sequenza delle tre basi azotate di ciascun tRNA, altrimenti noto come codone. Le subunità del ribosoma ora si legano all’inizio del filamento dell’mRNA. I ribosomi forniscono la struttura su cui i codoni del tRNA corrispondono ogni serie di tre basi azotate sull’mRNA. Questo crea una catena sequenziata di aminoacidi – una proteina-creata per una ricetta specifica originariamente fornita dal DNA. Un codone stop indica la fine del processo di traduzione, in cui un codice genetico viene tradotto in una proteina.