L'acido ribonucleico (RNA) è un composto chimico presente all'interno di cellule e virus. Nelle cellule può essere suddiviso in tre categorie: ribosomiale (rRNA), messaggero (mRNA) e transfer (tRNA). Mentre tutti e tre i tipi di RNA possono essere trovati nei ribosomi, le fabbriche proteiche delle cellule, questo articolo si concentra sugli ultimi due, che si trovano non solo all'interno ribosomi, ma esistono liberamente nel nucleo cellulare (nelle cellule che hanno nuclei) e nel citoplasma, il principale compartimento cellulare tra il nucleo e la cellula membrana. I tre tipi di RNA, tuttavia, lavorano di concerto.
Che cos'è l'RNA?
mRNA e tRNA esistono in catene costituite da elementi costitutivi chiamati nucleotidi di RNA. Ciascuno di questi nucleotidi costitutivi è costituito da uno zucchero chiamato ribosio, un gruppo chimico ad alta energia, chiamato fosfato, e uno dei quattro possibili "basi azotate" strutture ad anello oa doppio anello il cui fondo è costituito non solo da atomi di carbonio ma anche da molti atomi di azoto (vedi figura). I nucleotidi si collegano tra loro tramite i gruppi fosfato e zucchero, che formano una "spina dorsale" a cui sono attaccate le basi azotate, una per ogni ribosio.
Le quattro basi azotate dell'RNA
Nella maggior parte dei casi, nell'RNA si trovano quattro basi. Due di questi, l'adenina (A) e la guanina (G), contengono due anelli chimici e sono chiamati purine. Gli altri due, ciascuno contenente un anello chimico, sono citosina (C) e uracile (U), e sono chiamati pirimidine.
Sintesi di mRNA e tRNA
mRNA e tRNA sono sintetizzati attraverso processi chiamati "accoppiamento di basi" e "trascrizione", in cui viene depositata una catena di RNA, insieme a un filamento di acido desossiribonucleico (DNA). Nei batteri e negli archei, due delle tre principali divisioni della vita sulla Terra, avviene la sintesi dell'RNA lungo un singolo cromosoma (e struttura organizzata costituita da un filamento di DNA e vari proteine). Nell'altra divisione della vita, eukarya, la sintesi dell'RNA avviene all'interno del nucleo, dove il DNA è impacchettato all'interno di uno o più cromosomi. Sia l'mRNA che il tRNA contengono informazioni sotto forma di sequenze specifiche delle quattro possibili basi in ciascuno dei loro nucleotidi. Queste sequenze, a loro volta, sono sintetizzate in base alla sequenza dei nucleotidi nel DNA, in particolare il sezione del DNA (chiamata gene) che è stata utilizzata per sintetizzare il filamento di RNA durante l'appaiamento delle basi processi.
Funzione dell'mRNA
Ogni molecola, o catena, di mRNA contiene istruzioni su come collegare diversi "amminoacidi" in una catena peptidica, che diventa una proteina. Allo stesso modo in cui i nucleotidi sono elementi costitutivi dell'RNA, gli amminoacidi sono elementi costitutivi delle proteine. L'evoluzione ha prodotto un "codice genetico" in cui ciascuno dei 20 amminoacidi della vita è codificato da una serie di tre basi azotate nei nucleotidi di RNA. Pertanto, ogni tripletta di nucleotidi di RNA corrisponde a un amminoacido e la sequenza di nucleotidi detta la sequenza di amminoacidi che saranno collegati nella catena peptidica che fa una proteina. Mentre in alcuni casi un amminoacido può essere rappresentato da più triplette di nucleotidi, chiamate codoni, ogni codone sull'RNA rappresenta un solo amminoacido. Per questo motivo il codice genetico è detto "degenerato".
Funzione del tRNA
Mentre l'mRNA contiene il "messaggio" su come sequenziare gli amminoacidi in una catena, il tRNA è il vero traduttore. La traduzione del linguaggio dell'RNA nel linguaggio delle proteine è possibile, perché ce ne sono molti forme di tRNA, ciascuna delle quali rappresenta un amminoacido (elemento costitutivo della proteina) e in grado di legarsi a un RNA codone. Così, per esempio, la molecola di tRNA per l'amminoacido alanina ha un'area o sito di legame per l'alanina e un altro sito di legame per i tre nucleotidi di RNA, il codone, per l'alanina.
La traduzione si verifica nei ribosomi
Il processo di traduzione di sequenze di codoni di RNA in sequenze di amminoacidi e quindi in proteine specifiche in realtà si chiama "traduzione". Si verifica nei ribosomi, che sono fatti di rRNA e una varietà di proteine. Durante la traduzione, un filamento di mRNA passa attraverso un ribosoma, come una cassetta vecchio stile che si muove attraverso un lettore di nastri. Mentre l'mRNA si sposta, le molecole di tRNA che trasportano l'amminoacido appropriato si legano al codone di RNA a cui sono abbinate e la sequenza di amminoacidi viene messa insieme.