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Avere geni in comune spiega la somiglianza di una madre e delle sue figlie. I geni devono essere espressi per esercitare un effetto, e le proteine regolano la loro espressione. Una tale proteina di regolazione, una proteina zinco-finger (ione zinco è blu, proteina è rosso), (più…)
DNA e RNA sono lunghi polimeri lineari, chiamati acidi nucleici, che portano informazioni in una forma che può essere passata da una generazione alla prossima. Queste macromolecole consistono di un gran numero di nucleotidi collegati, ciascuno composto da uno zucchero, un afosfato e una base. Gli zuccheri legati da fosfati formano una spina dorsale comune, dove le basi variano tra quattro tipi. Le informazioni genetiche sono immagazzinate in questa sequenza di basi lungo una catena di acido nucleico. Le basi hanno un’ulteriore proprietà speciale: formano coppie specifiche l’una con l’altra che sono stabilizzate da legami idrogeno. L’accoppiamento delle basi porta alla formazione di una doppia elica, una struttura elicoidale composta da due filamenti. Queste basi pairsprovide un meccanismo per copiare le informazioni genetiche in una catena di nucleicacidi esistente per formare una nuova catena. Anche se l’RNA ha probabilmente funzionato come materiale genetico molto presto nella storia evolutiva, i geni di tutte le cellule moderne e molti virus sono fatti di DNA. Il DNA viene replicato dall’azione degli enzimi DNA polimerasi. Questi enzimi squisitamente specifici copiano sequenze da modelli di acido nucleico con un tasso di errore inferiore a 1 su 100 milioni di nucleotidi.
I geni specificano i tipi di proteine che sono fatti dalle cellule, ma il DNA non è il modello diretto per la sintesi proteica. Piuttosto, i modelli per la sintesi proteica sono molecole di RNA (acido ribonucleico). In particolare, una classe di molecole di RNA chiamate RNA messaggero (mRNA) sono gli intermedi portatori di informazioni nella sintesi proteica. Altre molecole di RNA, come l’RNA di trasferimento (tRNA) e l’RNA ribosomiale (rRNA), fanno parte del macchinario di sintesi delle proteine. Tutte le forme di RNA cellulare sono sintetizzate da RNApolimerasi che prendono istruzioni da modelli di DNA. Questo processo di trascrizione è seguito dalla traduzione, la sintesi delle proteine secondo le istruzioni date dai modelli di mRNA. Così, il flusso di informazioni genetiche, o espressione genica, nelle cellule normali è:
Questo flusso di informazioni dipende dal codice genetico, che definisce la relazione tra la sequenza di basi nel DNA (o la sua trascrizione mRNA) e la sequenza di amminoacidi in una proteina. Il codice è quasi lo stesso in tutti gli organismi: una sequenza di tre basi, chiamata codone, specifica un amminoacido. I codoni nell’RNA sono letti in sequenza dalle molecole di tRNA, che servono come adattatori nella sintesi delle proteine. La sintesi proteica avviene sui ribosomi, che sono complessi assemblaggi di rRNA e più di 50 tipi di proteine.
L’ultimo tema da considerare è il carattere interrotto della maggior parte degli eucarioti, che sono mosaici di sequenze di acido nucleico chiamati introni ed esoni. Entrambi sono trascritti, ma gli introni sono tagliati dalle molecole di RNA appena sintetizzate, lasciando molecole di RNA mature con esoni continui. L’esistenza di introni ed esoni ha implicazioni cruciali per l’evoluzione delle proteine.