BIOLOGIA - Lezione 8 - Sintesi Proteica e RNA

Summary

This video provides an insightful explanation of protein synthesis, focusing on the roles of DNA, RNA, and ribosomes. It details the two main stages of protein synthesis: transcription, where information from DNA is copied onto mRNA, and translation, where ribosomes read the mRNA to assemble proteins from amino acids. The video also explores different types of RNA, such as mRNA, tRNA, and rRNA, and their roles in this process. Through clear explanations and 3D animations, the video illustrates how genetic information is translated into functional proteins within cells.

Takeaways

• 📖 Protein synthesis is the process by which ribosomes produce proteins by reading DNA information.
• 🧬 DNA contains instructions for creating proteins, crucial for various functions, from muscle contraction to immune response.
• 🔒 DNA is stored in the nucleus to protect it from mutations, which can lead to diseases like cancer.
• 📝 The first step of protein synthesis is transcription, where DNA information is transcribed into RNA.
• 🔄 The second step is translation, where ribosomes convert RNA's nucleotide sequence into a chain of amino acids, forming a protein.
• 📋 RNA differs from DNA by having ribose sugar and uracil instead of thymine, and it is typically single-stranded.
• 📜 There are different types of RNA: messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA), each playing a role in protein synthesis.
• 📦 mRNA carries the DNA's instructions to the ribosomes, where tRNA transports amino acids to build proteins.
• 🏗️ Ribosomes, made of rRNA, are cellular structures that facilitate the translation of mRNA into proteins.
• ⚙️ Codons, sequences of three nucleotides on mRNA, correspond to specific amino acids, starting with methionine as the universal start codon.

Q & A

What is protein synthesis and where does it occur?

Protein synthesis is the process by which cells produce new proteins. This occurs in the ribosomes, which are cellular organelles responsible for reading the genetic information encoded in DNA and using it to assemble proteins.

Why must DNA remain inside the nucleus, and what problem does this create?

DNA must remain inside the nucleus because it contains vital information for cellular development and function. It needs to be protected to avoid mutations that could lead to diseases like cancer. This creates a problem because ribosomes, which synthesize proteins, are located in the cytoplasm and cannot access the DNA directly.

What are the two main stages of protein synthesis?

The two main stages of protein synthesis are transcription and translation. Transcription is the process of copying information from DNA to messenger RNA (mRNA), while translation is the process where ribosomes read the mRNA and assemble amino acids into a protein.

What is RNA, and how does it differ from DNA?

RNA (ribonucleic acid) is a single-stranded molecule that copies and transfers genetic information from DNA to ribosomes for protein synthesis. RNA differs from DNA in two main ways: RNA contains the sugar ribose instead of deoxyribose, and RNA has the base uracil (U) instead of thymine (T).

What are the three main types of RNA involved in protein synthesis?

The three main types of RNA involved in protein synthesis are messenger RNA (mRNA), which carries the genetic code from DNA; transfer RNA (tRNA), which brings amino acids to the ribosomes; and ribosomal RNA (rRNA), which forms part of the ribosome's structure.

How does messenger RNA (mRNA) function in protein synthesis?

mRNA serves as an intermediary between DNA and proteins. It carries the genetic information copied from DNA in the nucleus to the ribosomes in the cytoplasm, where it is translated into a sequence of amino acids that form a protein.

What is the role of transfer RNA (tRNA) in translation?

tRNA transports specific amino acids to the ribosome, where it matches its anticodon with the corresponding codon on the mRNA strand. Each tRNA molecule carries a specific amino acid that is added to the growing protein chain.

What is a codon, and how does it relate to amino acids?

A codon is a sequence of three nucleotide bases in mRNA that corresponds to a specific amino acid or a signal to start or stop protein synthesis. Each codon is read by the ribosome, and tRNA brings the corresponding amino acid to add to the protein chain.

What is the difference between transcription and translation?

Transcription is the process of copying a gene's DNA sequence into mRNA in the nucleus, while translation is the process where ribosomes read the mRNA sequence in the cytoplasm and use it to assemble a protein from amino acids.

Why is the genetic code considered redundant, and what is its significance?

The genetic code is considered redundant because multiple codons can code for the same amino acid. This redundancy provides a safeguard against mutations, as changes in the DNA sequence might not always affect the amino acid sequence of a protein.

Outlines

00:00

🔬 Introduction to Protein Synthesis

The video begins by explaining the process of protein synthesis, which involves ribosomes producing proteins by reading the information encoded in DNA. Proteins are crucial for various biological functions, such as forming muscle tissue, antibodies, and regulating hormonal or enzymatic activity. Since DNA is protected within the nucleus, it cannot be directly accessed by ribosomes in the cytoplasm. The process of protein synthesis is divided into two key stages: transcription, where information from DNA is copied into RNA, and translation, where ribosomes read the RNA to produce proteins.

05:02

📜 Transcription and Translation

In this section, the focus shifts to the detailed steps of transcription and translation. Transcription occurs in the nucleus, where information from the DNA is copied into a molecule called messenger RNA (mRNA). Translation happens outside the nucleus, where ribosomes interpret the mRNA and use it to synthesize a chain of amino acids that eventually forms a protein. The importance of reviewing nucleic acids and proteins is highlighted, with references to previous lessons that cover these topics.

10:06

🧬 Structure of RNA and Its Types

RNA, or ribonucleic acid, is introduced as a single-stranded molecule made of nucleotides that carries information from DNA to the ribosomes. The structural differences between RNA and DNA are discussed, such as the structure and function of mRNA, rRNA, and tRNA.

Keywords

💡Protein synthesis

Protein synthesis is the process by which cells generate new proteins. This is a crucial biological mechanism that involves reading the genetic instructions encoded in DNA and translating them into proteins, which are vital for various cellular functions. In the video, protein synthesis is explained as occurring in two stages: transcription and translation.

💡Ribosome

A ribosome is a cellular organelle responsible for assembling proteins by reading mRNA during the translation phase of protein synthesis. In the video, ribosomes are described as the sites where amino acids are linked together in the sequence dictated by mRNA to form proteins. They cannot enter the nucleus, which creates a need for the mRNA to carry the genetic information to them.

💡Transcription

Transcription is the first step in protein synthesis, where a segment of DNA is copied into mRNA. This process occurs in the nucleus. The video explains that transcription allows the information in DNA to be transferred out of the nucleus in a form that can be read by the ribosomes in the cytoplasm.

💡Translation

Translation is the process by which the ribosome reads the mRNA sequence and synthesizes a corresponding protein by joining amino acids in the correct order. The video discusses translation as the phase that converts the genetic code from the mRNA into a protein, which involves pairing the mRNA codons with specific amino acids.

💡DNA

DNA (deoxyribonucleic acid) contains the genetic blueprint of an organism. In the video, DNA is described as residing in the nucleus, holding the information necessary for the cell to produce proteins, but it cannot leave the nucleus, which necessitates the use of RNA to carry this information to the ribosomes.

💡mRNA

mRNA, or messenger RNA, is the molecule that carries the genetic information from DNA to the ribosomes. It is formed during transcription and is a key player in protein synthesis. In the video, mRNA is described as the intermediary between DNA and ribosomes, carrying the instructions for assembling proteins.

💡tRNA

tRNA, or transfer RNA, transports specific amino acids to the ribosome during protein synthesis. Each tRNA molecule matches with a specific codon on the mRNA sequence to add the correct amino acid to the growing protein chain. The video highlights the role of tRNA as a crucial molecule in the translation process.

💡Codon

A codon is a sequence of three nucleotide bases on mRNA that corresponds to a specific amino acid. The video explains that codons are read by the ribosome during translation, with each codon specifying the addition of a particular amino acid to the growing protein chain.

💡RNA

RNA (ribonucleic acid) is a molecule involved in various cellular processes, including protein synthesis. Unlike DNA, it is usually single-stranded and contains the sugar ribose and the base uracil instead of thymine. In the video, RNA plays multiple roles, including mRNA for message transport, tRNA for amino acid delivery, and rRNA for ribosome structure.

💡rRNA

rRNA, or ribosomal RNA, forms a key part of the ribosome's structure and plays a role in protein synthesis by facilitating the assembly of amino acids into proteins. The video describes rRNA as the structural component of ribosomes, helping to organize and catalyze the process of translation.

Highlights

Introduction to protein synthesis and its key role in the cell.

The ribosome is responsible for reading DNA information to produce proteins.

Proteins are essential for a wide range of biological functions, including muscle tissue formation, antibodies, skin color, hormone function, and enzymes.

DNA is kept in the nucleus to protect it from damage, and its alteration can lead to severe diseases like cancer.

Protein synthesis occurs in two phases: transcription and translation.

During transcription, the information from DNA is transcribed into RNA.

Translation is the process where ribosomes convert the RNA message into a sequence of amino acids to form a protein.

RNA is a single-stranded nucleic acid and more easily modified than DNA.

RNA types include messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA), each serving different roles in protein synthesis.

mRNA acts as the intermediary between DNA and proteins, copying DNA information.

tRNA transports amino acids to ribosomes during translation.

rRNA forms part of the ribosome’s structure and plays a structural role in protein synthesis.

Each codon, or sequence of three RNA bases, corresponds to a specific amino acid.

The codon for the start of protein synthesis is always methionine.

The process of protein synthesis includes the transcription of DNA in the nucleus, followed by the translation of mRNA by ribosomes in the cytoplasm.

Transcripts

[Musica]

[Musica]

bentornati a tutti in questo video

andremo a parlare di sintesi proteica e

tratteremo le caratteristiche principali

del rna per cominciare dobbiamo

chiederci cos'è la sintesi proteica per

sintesi proteica si intende la

produzione di nuove proteine da parte

dei ribosomi gli organelli cellulari

deputati appunto a leggere le

informazioni presenti nel dna e grazie a

queste produrre le proteine

la cellula e quindi in grado di produrre

le proteine che ricordiamo sono utili a

fare qualsiasi cosa all'interno di un

organismo dal formare il tessuto

contrattile dei muscoli a formare gli

anticorpi dal colore della pelle dei

capelli alla funzione ormonale o

enzimatica questo perché il dna deve

essere protetto dalla cellula il dna

viene tenuto nel nucleo perché contiene

le informazioni necessarie allo sviluppo

di una cellula motivo per cui se venisse

modificato il dna si incorrerebbero a

delle quindi mutazioni che porterebbero

di conseguenza a malattie molto gravi

come ad esempio i tumori

motivo per cui gli e ne ha bisogno di

stare stabile è protetto all'interno del

nucleo non quando assen a spasso nel

citoplasma questo però porta un primo

problema e cioè se noi volessimo appunto

andare a tradurre quello che c'è scritto

sul dna e farlo appunto tradurre dei

ribosomi che sono appunto gli organelli

che vanno a leggere quello che c'è

scritto sul dna per produrre la proteina

come facciamo i ribosomi non possono

entrare nel nucleo egli enea non può

uscire dal nucleo

ecco che allora il processo di sintesi

proteica avviene seguendo due fasi

distinte la prima fase si chiamerà

trascrizione esattamente come la parola

da cui prende il nome

è una fase in cui viene trascritta

l'informazione presente sul dna e la

seconda parte di questo processo si

chiamerà traduzione e cioè verrà

tradotto il messaggio che sul dna è

scritto con le basi azotate verrà

appunto tradotto dai ribosomi in una

sequenza di amminoacidi che va a

comporre quindi la proteina finale

allora innanzitutto bisogna anche prima

di partire con questo percorso in cui

vedremo la trascrizione e traduzione

dovrete sicuramente andare a riprendere

sono li avete visti

i video che riguardano sia le

biomolecole quindi la lezione numero due

questo perché così andiamo a fare un

veloce ripasso sugli acidi nucleici e le

proteine quindi le proteine sono

composte dai mino a cd gli acidi

nucleici da nucleotidi con le basi

azotate e poi nel caso non l'abbiate

ancora visto gli consiglio fortemente di

andare a vedere anche la lezione numero

5 quella in cui si parla del nucleo e

del dna

questo perché sicuramente in questo modo

avrete le idee molto più chiare rispetto

a tutto questo processo

ecco quindi abbiamo il dna che non può

uscire dal nucleo su dna ci sono scritte

grazie alle basi azotate le informazioni

per produrre le proteine il tratto di

dna che produce la proteina si chiama

janet chi è che andrà a copiare quello

che c'è scritto sul dna e lo trasporterà

nel citoplasma così da trasmettere

l'informazione ribosomi sarà proprio una

molecola che si chiama rna rna sta per

acido ribonucleico è sostanzialmente una

catena di nucleotidi a singolo filamento

questo singolo filamento di rna va a

copiare le informazioni che ci sono sul

dna rna è una molecola molto più labile

e molto più fluida rispetto al dna può

essere anche modificata più facilmente

perché viene anche distrutta più

facilmente ecco che le renne ha quindi

può uscire dal nucleo cellulare

trasferirsi nel citoplasma e andare sui

ribosomi e venire eletto da essi i

ribosomi andando a leggere la catena di

rna andranno ad aggiungere un aminoacido

all'altro per produrre le proteine

finali ma prima di tutto dobbiamo

ovviamente partire a vedere che cos'è la

rn a questo perché è parte essenziale di

questi processi

allora innanzitutto abbiamo detto che

dna rna sono polimeri molto simili tra

loro le differenze principali nella loro

struttura sono poche ovviamente ma

sostanziali e andiamoli a vedere la

prima differenza più grande è che lo

zucchero che si alterna ai gruppi

fosfato per costruire il filamento

principale è il ribosio mentre nel dna

e presente il desossiribonucleico rwd a

te cosa cambia semplicemente il des orsi

ribosio presente un ossigeno in meno la

seconda grande differenza è costituita

da una delle quattro basi azotate sul

dna

abbiamo le basi azotate che sono a b c e

g ecco nel rene a al posto della t

troviamo la cioè al posto della timina

troviamo lura cile cosa cambia

sostanzialmente nulla e cioè la u viene

utilizzata esattamente come dna utilizza

lati e cioè l'attiva ad appaiarsi con la

dei filamenti di dna

ecco sulle rna la andrà appaiarsi alla

esattamente come faceva lati sugli n up

solo che piccola differenza tra l'altro

se andassimo a vedere anche la struttura

molecolare tra la ue lati veramente sono

quasi identiche quindi piccola

differenza appunto questo scambio di

base cioè nelle rna al posto della t

cell how e quindi tutte le volte che

dovremmo trovare una t sul rene ha

invece verrà accoppiato a una terza

differenza riguarda la struttura della

catena pola nucleotidica questo perché

le renne a presenta salvo alcune

eccezioni un filamento solo come vedete

qua anche in figura presenta un singolo

filamento rispetto dna invece che è

presente in doppio filamento ad elica e

delle renne a esistono a loro volta vari

tipi noi oggi andiamo a trattare i tre

tipi principali di rna sono allo studio

e in molti progetti scientifici li

trovate altri tipi di rna che si

chiamano sirna si chiamano mirna cioè

micro rna oppure short interference rni

ok poi ci sono gli lnr nei cioè il long

non coding aree nei ma noi questi tutti

questi tipi di rna tra l'altro scoperti

possiamo dire recentemente di questi

tipi non andremo a parlare

andremo a parlare invece degli rna di

più antica scoperta e che sono più utili

per descrivere i processi che andremo a

vedere appunto di trascrizione

traduzione sono anche i tipi di rna più

famosi ricordatevi solamente che le

renne ha dentro la cellula a tantissime

tipi di mansioni diverse è una molecola

come abbiamo già detto molto labile

molto duttile e molto malleabile si

presta a fare numerosi lavori dentro la

cellula quindi ricordiamoci solo questa

cosa qua in questo momento quindi noi

andiamo a vedere il primo tipo di rna

utile per il nostro processo viene

chiamato rna messaggero abbreviato come

mrna e della molecola che svolge la

funzione proprio di intermediario tra

dna e proteine e cioè esattamente il

filamento di rna su cui viene copiata

l'informazione presente sul dna

il secondo tipo di rna utile alla nostra

lezione rna di trasporto o di rna il tr

ne ha una struttura tridimensionale o un

po complessa lo vedete qua a destra una

struttura tendenzialmente fatati

ok esattamente come il nome che che ha

appunto trn ha una struttura fatta

trifoglio atti a croce ecco possiamo

chiamarla come preferiamo la cosa molto

importante il trn al il rene a di

trasporto e che lega un'estremità un

aminoacido particolare infatti il nome

deriva proprio dal fatto che lui

trasporta gli amminoacidi esistono vari

tipi di trn a in base al fatto che hanno

una tripletta di base differente vedremo

che più avanti ogni tripletta di basi

codifica per un aminoacido ed ecco ogni

tripletta di base differente comporterà

che sul trn a sia presente un

amminoacido particolare quindi il tr ne

abbiamo detto trasporta gli aminoacidi a

chi arrivò soma e allora andiamo a

vedere come è composto il ribosoma e

scopriamo che anche ribosoma cioè questo

organello cellulare è composto anch'esso

da rna il composto ovviamente anche in

parte da proteine ma principalmente da

un rna che noi chiameremo ribosomiale

e cioè r minuscolo rna le renne a

ribosomiale svolge principalmente una

funzione strutturale

quindi le molecole di rna infatti non

vengono tradotti in proteine ma

costituiscono solamente i ribosomi cioè

gli organuli cellulari su cui avviene la

sintesi proteica

quindi vediamo che queste sono due sub

unità che andranno a formare il ribosoma

ribosoma è formato proprio in questo

modo e cioè due sub unità che vanno ad

unirsi e queste due sub unità sono fatte

proprio da rna che viene chiamato

ribosomiale questa cosa è molto

particolare siamo abituati a vedere che

gli organelli cellulari sono fatti o da

proteine in questo caso invece un

organello costituito principalmente da

rna quindi organello è fatta di rna gli

aminoacidi glielo porto un tipo di rna

chiamato di trasporto e questo organello

fatto del rene aleggia un altro tipo di

rna che si chiama messaggero vedete

quindi come le renne a sia una molecola

molto duttile può andare a formare

tantissime strutture diverse nella

cellula motivo per cui abbiamo parlato

in maniera un pochino più approfondita

in questo momento e quindi abbiamo detto

che nel dna sono presenti le

informazioni che porteranno poi grazie

alla loro lettura alla sintesi delle

pagine

ecco questo è il dogma centrale della

biologia e cioè si è scoperto e

ovviamente si chiama dogma non tanto

perché ci si fidi e basta ma perché

diciamo non c'è una spiegazione

razionale a questo la natura ha deciso

che funziona in questo modo e noi

semplicemente abbiamo preso atto di

questa decisione della natura e cioè di

trasportare l'informazione e anzi far

risiedere l'informazione nel dna e

trasportarla e tradurla soprattutto in

proteina quindi nel dna è presente

l'informazione il dna viene eletto e

vengono prodotte le proteine

abbiamo detto che questa trasformazione

quindi delle informazioni da dna quindi

da acidi nucleici a proteine quindi

insieme agli aminoacidi avviene grazie a

due processi molto particolari

questi processi sono la trascrizione che

avviene dal nucleo della cellula che

consiste nella produzione di rna

messaggero che va a copiare il dna

quindi è proprio una trascrizione vera e

propria

e poi c'è la traduzione cioè la

traduzione cosa si intende per

traduzione cos'è che si va a tradurre

ecco la traduzione avviene sul ribosoma

e cioè sostanzialmente ribosoma va

tradurre il linguaggio delle basi

azotate e cioè a tcg che vanno a

susseguirsi in maniera casuale anche

ecco ribosoma deve riuscire a leggere

queste basi azotate e trasformarli in

una sequenza di amminoacidi quindi

tradurle in una sequenza di amminoacidi

che andranno poi a formare la proteina

finale come funziona questo processo

allora tendenzialmente nell'organismo

umano vengono utilizzati venti

aminoacidi quindi abbiamo venti

aminoacidi diversi questo l'abbiamo già

detto appunto nell'elezione numero due

quando parlavamo delle molecole ecco che

la capacità del dna di alternare le basi

a tcg per andare a produrre in varie

combinazioni queste aminoacidi è molto

grande si è visto che ogni tre basi del

dna viene aggiunto un aminoacido

particolare e cioè si dice che ogni tre

basi di dna codificano per un aminoacido

le tre basi di dna che codificano per un

aminoacido vengono anche chiamate codone

quindi se ogni tanto utilizzerò questa

parola il codone è esattamente la

tripletta di basi che codifica per un

aminoacido abbiamo varie triplette di

basi quindi vari coloni che sono

ridondanti si dice e cioè alcuni coloni

possono codificare per lo stesso

aminoacido ad esempio ci possono essere

tre anche quattro triplete di base che

codificano per il codone di stop

ecco invece una cosa molto particolare

che il codone di start cioè l'inizio

della proteina è sempre una metionina

cioè noi abbiamo un solo tipo di

triplette di base che va a darci lo

start badarci la partenza per produrre

una proteina andiamo a servirci di

un'animazione in 3d

ecco allora che grazie a questa

animazione in 3d andiamo a vedere come

funziona la trascrizione della

traduzione

vediamo innanzitutto una cellula con la

sua membrana citoplasmatica entrando

dentro la cellula troviamo il nucleo

all'interno del nucleo cellulare è

presente il dna che può formare i

cromosomi o meno

in ogni caso ricordiamoci cromosomi sono

semplicemente del dna compattato

l'abbiamo già visto nella lezione numero

5 ecco per formare questo cromosoma gli

n a va a compattarsi ad arrotolarsi

intorno a delle proteine che vengono

chiamate istoni ricordiamo che il tratto

di dna che va a tradurre poi per una

proteina si chiama gene e allora abbiamo

la rna polimerasi che va a posizionarsi

all'inizio di un gene e grazie al fatto

che ci sono dei ribot nucleotidi sparsi

nel citoplasma nucleare la rna

polimerasi va ad aggiungere un ribot

nucleotide all'altro andando a copiare

la sequenza genica presente sul dna

quando le renne a messaggero viene

prodotto ci saranno poi dei passaggi che

vengono chiamati post trascrizionali

ecco questi passaggi sono molto

complessi uno dei quali ad esempio e lo

splicing male andremo a trattare in

video successivi dopo che quindi le mrna

viene elaborato si trasferisce nel

citoplasma e va a posizionarsi su un

ribosoma le due unità ribosomiale vanno

ad assemblarsi proprio quando trovano

all'inizio delle renne a messaggero

abbiamo detto che le mrna viene eletto

tre basi alla volta dal ribosoma una

porzione di tre basi di rna messaggero

si chiama codone abbiamo detto quindi

che ogni tripletta di

quasi e cioè ogni codone corrisponde ad

un aminoacido che verrà aggiunto dalle

renne a di trasporto vediamo quindi che

un aminoacido dopo l'altro grazie ai

rispettivi di rna che vanno a

posizionarsi leggendo la catena di rna

messaggero ogni aminoacidi appunto viene

aggiunto uno all'altro legandosi grazie

legame peptidico andrà a formare la

catena poi li peptidica che porterà poi

appunto alla formazione della proteina

finale questa lunga catena e agli

aminoacidi andrà a ripiegarsi per poi

dare appunto la conformazione della

proteina finale

e con questo abbiamo finito

azione spero sia stata utile e se così

lasciato un like mi farebbe molto

piacere

iscrivetevi al canale così da non

perdervi le prossime elezioni io vi

saluto e vi do appuntamento alla

prossima lezione