Il polimerasi sono enzimi la cui funzione è correlata ai processi di replicazione e trascrizione degli acidi nucleici. Esistono due tipi fondamentali di questi enzimi: DNA polimerasi e RNA polimerasi..
La DNA polimerasi è incaricata di sintetizzare la nuova catena del DNA durante il processo di replicazione, aggiungendo nuovi nucleotidi. Sono enzimi grandi e complessi e differiscono nella loro struttura a seconda che si trovino in un organismo eucariotico o procariotico..
Allo stesso modo, l'RNA polimerasi agisce durante la trascrizione del DNA, sintetizzando la molecola di RNA. Come la DNA polimerasi, si trova sia negli eucarioti che nei procarioti e la sua struttura e complessità variano a seconda del gruppo..
Da una prospettiva evolutiva, è plausibile pensare che i primi enzimi debbano aver avuto attività polimerasi, poiché uno dei requisiti intrinseci per lo sviluppo della vita è la capacità di replicazione del genoma..
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Il cosiddetto “dogma” della biologia molecolare descrive la formazione di proteine da geni crittografati nel DNA in tre fasi: replicazione, trascrizione e traduzione..
Il processo inizia con la replicazione della molecola di DNA, dove ne vengono generate due copie in modo semi-conservativo. Il messaggio dal DNA viene quindi trascritto in una molecola di RNA, chiamata RNA messaggero. Infine, il messaggero viene tradotto in proteine dal macchinario ribosomiale..
In questo articolo esploreremo due enzimi cruciali coinvolti nei primi due processi citati..
Vale la pena notare che ci sono eccezioni al dogma centrale. Molti geni non vengono tradotti in proteine e in alcuni casi il flusso di informazioni va dall'RNA al DNA (come nei retrovirus).
La DNA polimerasi è l'enzima responsabile dell'esatta replicazione del genoma. Il lavoro dell'enzima deve essere sufficientemente efficiente da garantire il mantenimento dell'informazione genetica e la sua trasmissione alle generazioni successive..
Se consideriamo la dimensione del genoma, è un compito piuttosto impegnativo. Ad esempio, se ci ponessimo il compito di trascrivere un documento di 100 pagine sul nostro computer, avremmo sicuramente un errore (o più, a seconda della nostra concentrazione) per ogni pagina.
La polimerasi può aggiungere più di 700 nucleotidi ogni secondo ed è sbagliata solo ogni 109 o 1010 nucleotidi incorporati, un numero straordinario.
La polimerasi deve avere meccanismi che permettano di copiare esattamente le informazioni del genoma. Pertanto, esistono diverse polimerasi che hanno la capacità di replicare e riparare il DNA..
DNA polimerasi in un enzima che funziona nella direzione 5'-3 'e funziona aggiungendo nucleotidi all'estremità terminale con il gruppo -OH libero.
Una delle conseguenze immediate di questa caratteristica è che una delle catene può essere sintetizzata senza alcun inconveniente, ma per quanto riguarda il filo che deve essere sintetizzato nel senso 3'-5 '?
Questa catena è sintetizzata in ciò che è noto come frammenti di Okazaki. Pertanto, vengono sintetizzati piccoli segmenti nella direzione normale, 5'-3 ', che vengono successivamente uniti da un enzima chiamato ligasi.
Strutturalmente, le DNA polimerasi hanno in comune due siti attivi che possiedono ioni metallici. In essi troviamo aspartato e altri residui di amminoacidi che coordinano i metalli.
Tradizionalmente, nei procarioti, sono stati identificati tre tipi di polimerasi denominati con numeri romani: I, II e III. Negli eucarioti si riconoscono cinque enzimi che prendono il nome da lettere dell'alfabeto greco, vale a dire: α, β, γ, δ e ε.
La ricerca più recente ha identificato cinque tipi di DNA in Escherichia coli, 8 nel lievito Saccharomyces cerevisiae e più di 15 negli esseri umani. Nel lignaggio delle piante, l'enzima è stato meno studiato. Tuttavia, nell'organismo modello Arabidopsis thaliana sono stati descritti circa 12 enzimi.
Una delle tecniche più utilizzate nei laboratori di biologia molecolare è la PCR o reazione a catena della polimerasi. Questa procedura sfrutta la capacità di polimerizzazione della DNA polimerasi per amplificare, di diversi ordini di grandezza, una molecola di DNA che desideriamo studiare..
In altre parole, alla fine della procedura avremo migliaia di copie del nostro DNA target Gli usi della PCR sono molto vari. Può essere applicato alla ricerca scientifica, alla diagnosi di alcune malattie o anche in ambito ecologico.
La RNA polimerasi è responsabile della generazione di una molecola di RNA a partire da uno stampo di DNA. La trascrizione risultante è una copia che integra il segmento di DNA utilizzato come modello..
L'RNA messaggero è responsabile del trasporto di informazioni al ribosoma, per generare una proteina. Partecipano anche alla sintesi degli altri tipi di RNA.
Non può agire da solo, ha bisogno di proteine chiamate fattori di trascrizione per poter svolgere con successo le sue funzioni..
Le RNA polimerasi sono grandi complessi enzimatici. Sono più complessi nel lignaggio eucariotico che in quello procariotico.
Negli eucarioti, ci sono tre tipi di polimerasi: Pol I, II e III, che sono il meccanismo centrale per la sintesi dell'RNA ribosomiale, messaggero e di trasferimento, rispettivamente. Al contrario, nei procarioti tutti i loro geni vengono elaborati da un singolo tipo di polimerasi..
Sebbene entrambi gli enzimi utilizzino la ricottura del DNA, differiscono in tre modi chiave. Innanzitutto, la DNA polimerasi richiede a primo per avviare la replicazione e connettere i nucleotidi. UN primo o primer è una molecola composta da pochi nucleotidi, la cui sequenza è complementare a un sito specifico nel DNA.
Il primer fornisce un -OH libero alla polimerasi per avviare il suo processo catalitico. Al contrario, le RNA polimerasi possono iniziare il loro lavoro senza la necessità di a primo.
In secondo luogo, la DNA polimerasi ha più regioni di legame sulla molecola di DNA. La RNA polimerasi può legarsi solo a sequenze di geni promotori.
Infine, la DNA polimerasi è un enzima che fa il suo lavoro con alta fedeltà. La RNA polimerasi è suscettibile di più errori, introducendo un nucleotide sbagliato ogni 104 nucleotidi.
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