Negli Eucarioti?

La regolazione nelle cellule eucariote è più complessa, visto che ogni gene viene trascritto separatamente e per la complessità di alcune strutture. Di solito agiscono:
-attivatori e repressori, come nel caso dei procarioti
-le piccole molecole effettrici, anche qui vedi procarioti
-la capacità di aggiungere un gruppo metile al DNA
-la presenza di particolari attivatori che modificano la cromatina

Durante l'interfase il DNA è ricco di eucromatina, meno condensata e nella quale quindi può avvenire la trascrizione dell' RNA. Nei corpi di Barr, cromosomi X strettamente spiralizzati, ad esempio la trascrizione fatica ad avvenire.



Il processo vero e proprio è molto simile a quello che avviene nei procarioti, con alcune differenze però, ad esempio in questo caso vengono utilizzati tutti e tre i tipi di RNA. Inoltre viene diviso in più regioni

Regioni:
-TATA box: localizza il luogo in cui la trascrizione può iniziare
-inizio della trascrizione: punto in cui si inserisce l'RNA polimerasi
-sito degli elementi regolatori: elementi che favoriscono o meno la trascrizione di un gene
Un mediatore mette poi in comunicazione questi regolatori

Nei procarioti?

Il controllo genico negli organismi procarioti avviene in diversi modi, ma sempre a livello di trascrizione. Vi sono, infatti, particolari proteine, codificate geni regolatori e dette fattori di regolazione della trascrizione. Si legano al promotore dell' RNA polimerasi, fungendo sia da attivatori sia da repressori.
Vi sono anche altre piccole molecole, dette effettrici, che modificano la configurazione delle proteine.



Una molecola di mRNA all'estremità 5' presenterà una sequenza leader, non codificante, e all'estremità 3' presenterà un'altra sequenza non codificante, trailer. Il DNA, per velocizzare la trascrizione, a volte trascrive tutti i geni necessari per la sintesi su uno stesso segmento di mRNA.
Esistono anche delle proteine fondamentali alla cellula, meno controllate visto che sono sempre attive, i geni costitutivi.

Regolazione genica

La regolazione genica è quella capacità che hanno le cellule di controllare e regolare i propri geni. Principalmente si tratta della possibilità di attivare e disattivare geni, così da risparmiare energia. Negli organismi pluricellulari è anche utilizzata per assicurarsi il corretto sviluppo dell'embrione, dello zigote, delle cellule derivanti da esso.

Tuttavia i geni degli zigoti di nascita continuano ad essere presenti nella cellula adulta. Questo è stato dimostrato dal britannico J. B. Gurdon

Nel suo più noto esperimento, questo biologo impianta nuclei di cellule di girino in uova che ne erano state private in precedenza. In alcuni casi l'embrione si sviluppa regolarmente, evidenziando il fatto che le informazioni erano ancora presenti all'interno della cellula. 

Mutazioni geniche

Una mutazione è quando un'informazione del DNA varia a causa di un cambiamento nella sua sequenza nucleotidica. Quando questo "cambiamento" è l'aggiunta, la sostituzione o la perdita di un nucleotide la mutazione è detta puntiforme. Le tre principali sono:

-Mutazione di senso: viene inserito un nuovo amminoacido, alcune volte provoca gravi malattie
-Mutazione non senso: viene inserito un codone di arresto, porta a malattie gravi
.Mutazione silente: cambia il nucleotide ma non l'amminoacido, nessuna conseguenza



Le mutazioni sono prevalentemente spontanee, ovvero causate, ad esempio, da sostanze tossiche. Le mutazioni indotte, invece, avvengono per azione di cause ambientali, quali i raggi X, i raggi ultravioletti, materiali radioattivi ed altre sostanze dette mutageni.

La sintesi proteica

Per far si che avvenga la sintesi proteica abbiamo bisogno di tutti e tre i tipi di RNA visti in precedenza:

-mRNA -sRNA -tRNA

I ribosomi sono i siti dove avviene la sintesi proteica e sono formati per 1/3 da proteine e per 2/3 da RNA ribosomiale, diviso in sue subunità. La subunità minore ha 1 sito di legame per mRNA mentre quella maggiore ne ha 3 per tRNA.
L'RNA di trasporto aiuta a tradurre il linguaggio acido nucleico in linguaggio proteico. La sua struttura a tre bracci presenta nel braccio inferiore tre nucleotidi che formano un anticodone. Sopra di esso è collocato un amminoacido.



La traduzione:
Il processo di traduzione è diviso in tre parti, -inizio, -allungamento e - terminazione.

  INIZIO
la subunità minore del ribosoma si attacca al filamento di RNA messaggero e il primo tRNA si posiziona accoppiando il suo anticodone con il codone dell' mRNA. L'unione di questi tre elementi si chiama complesso d'inizio.

  ALLUNGAMENTO
questo primo tRNA si sposta nel secondo sito, lasciando il posto libero per l'arrivo del suo simile complementare al codone di mRNA. Quando questo si colloca al suo posto si crea un legame tra peptidico tra i due amminoacidi, iniziando a creare la catena polipeptidica. Il primo tRNA passa poi nel terzo sito dove viene espulso e il processo continua con l'arrivo di un nuovo tRNA nel primo sito.

  TERMINAZIONE
quando nel primo sito invece di attaccarsi un nuovo tRNA si attacca una proteina, detta fattore di rilascio, si è arrivati alla fine della traduzione.

Arrivare a decodificare la vita

L'esperimento più decisivo per la lettura del codice genetico è quello condotto da Marshall Nirenberg, biochimico statunitense, premio Nobel per la medicina, e il suo collega Heinrich Matthaei, tedesco.

  

Questi due grandi scienziati ebbero l'idea di mettere in 20 provette estratti di E. coli, enzimi  e amminoacidi, di cui uno diverso per provetta era marcato radioattivamente. Così osservarono che nella provetta in cui l'amminoacido radioattivo era la fenilalanina si stavano formando catene polipeptidiche radioattive. Riuscirono così ad individuare la prima delle "parole" del codice genetico: UUU fenilalanina.

Da qui in poi l'esperimento è stato ripetuto con tutte le combinazioni, permettendo a noi oggi di poter conoscere la lingua della genetica.

Il codice genetico

Il codice genetico ci permette di decodificare il messaggio contenuto nel DNA.

Visto che le proteine contengono 20 amminoacidi, ognuno dei 4 nucleotidi ne codifica 3, le famose triplette, chiamate anche codoni. Su 64 combinazioni, 61 sono amminoacidi specifici e 3 sono segnali d'arresto.

Questo è il codice, quasi identico in tutti gli organismi:

Come "nasce" l' mRNA?

Come abbiamo detto, il compito dell'RNA è quello di copiare le informazioni del DNA per poi trasportarle.
Ma come avviene tale processo?

Inizialmente la sequenza di DNA viene trascritta tale e quale, creando una copia di se stessa, detta RNA immaturo. A questo punto viene aggiunto un "cappuccio", un nuovo nucleotide, all'estremità 5' (fase di capping) in modo che la molecola possa uscire dal nucleo. Una sequenza nucleotidica, detta coda poli-A, viene invece aggiunta all'estremità opposta, 3', in modo da conferire stabilità alla struttura.


Un altro fenomeno molto importante è facilmente visibile (microscopicamente parlando). Se si guarda la lunghezza di una molecola di DNA e del suo rispettivo mRNA si nota che quest'ultimo è molto più corto. Com'è possibile?
Se analizziamo il DNA possiamo dividerlo in esoni, parti codificanti e fondamentali della struttura, e introni, parti non codificanti quindi non necessarie per la trascrizione. Durante la fase di maturazione, avviene un fenomeno detto splicing ("taglia e cuci" per intenderci) che appunto elimina gli introni e lega tra loro gli esoni.



Ora l' RNA messaggero maturo è' pronto per per andare nel citosol, dove sarà trasformato in una proteina.