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1.1 DNA la scoperta

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DNA ... La scoperta
1869
La scoperta del DNA è stata attribuita al ricercatore svizzero
Friedrich Miescher.
La storia racconta che già nel 1869 il DNA fu isolato dallo svizzero
Friedrich Miescher che osservò una sostanza microscopica in
bende chirurgiche utilizzate, dandole il nome di nucleina, poiché
tale molecola era stata localizzata nel nucleo.
1919
Phoebus Levene nel 1919 scoprì la struttura dei nucleotidi,
formati da base azotata, fosfato e zuccheri. Levene sostenne per
la prima volta che il DNA è un filamento di nucleotidi legati tra
loro tramite fosfati. Levene maturò anche la convinzione che tale
filamento fosse corto e che le basi fossero disposte secondo un
costante ordine ripetuto.
1928
L'esperimento di Frederick Griffith del 1928 fu uno dei primi
esperimenti a suggerire che i batteri sono in grado di trasferire
informazioni genetiche attraverso un processo noto come
trasformazione. In tal modo, esso aprì la strada alla
determinazione di quale fosse la natura del materiale genetico.
1937
Trascorrono quasi venti anni prima che William Astbury, nel
1937, possa presentare alla comunità scientifica i primi risultati
dei suoi studi sulla diffrazione a raggi X, i quali dimostrano che il
DNA ha una struttura sistemica molto regolare.
1943
L'esperimento di Oswald Theodore Avery e dei suoi colleghi
Colin MacLeod e Maclyn McCarty, rappresenta una delle
esperienze fondamentali per l'avanzamento delle conoscenze nel
campo della genetica e della biologia molecolare.
Tramite l'esperimento gli scienziati riuscirono a dimostrare che il
cosiddetto principio trasformante (ovvero il portatore di
informazioni geniche) scoperto nel 1928 da Griffith in seguito al
suo famoso esperimento era il DNA.
1952
L'esperimento di Alfred D. Hershey e Martha Chase prova
definitivamente nel 1952 che il materiale genetico è costituito da
DNA e non da proteine.
In seguito a questi risultati incontrovertibili anche gli scienziati
che avevano criticato esperimenti precedenti, si convincono
dell'importantissimo ruolo biologico del DNA.
1951-52
Chargaff formula due regole:
1) Esiste un rapporto 1:1 tra le basi puriniche (A+G) e le basi
pirimidiniche (T+C) contenute nel DNA di una cellula. Il rapporto
è costante in tutte le specie.
2) in una molecola di DNA a doppio filamento la concentrazione
di adenina eguaglia quella di timina e la concentrazione di
citosina quella di guanina (%A = %T; %C = %G).
Questa ultima semplice regola è stata uno degli elementi
essenziali che hanno permesso la formulazione del modello di
DNA da parte di James Watson e Francis Crick. Grazie anche a
questa regola si sono dedotte le corrette forme di appaiamento
delle basi tra i due filamenti del DNA.
1953
Nel 1953 i due scienziati ipotizzano che il DNA si componga di
due catene di nucleotidi disposte a formare una doppia elica.
Ciascuna purina, composta da due anelli, si trova di fronte ad
una pirimidina, composta da un singolo anello.
L'adenina (A) si lega alla timina (T) mentre la citosina (C) si lega
alla guanina (G), in accordo con i risultati di Chargaff. I legami tra
le basi puriniche e pirimidiniche avvengono tramite ponti
idrogeno.
Watson e Crick costruirono diversi modelli di DNA, con cartone
e fil di ferro, cercando di far combaciare tutte le informazioni
che avevano a disposizione. Costruirono il modello basandosi su
un bozzetto di Odile Speed, moglie di Crick, che lo aveva
disegnato seguendo le istruzioni del marito: il bozzetto compare
sulla rivista scientifica Nature il 25 aprile del 1953 quando la
struttura a doppia elica viene presentata per la prima volta.
Estrazione del DNA dalle cellule di pomodoro
L’obiettivo di questa esperienza è quello di osservare il DNA dopo averlo
estratto dalla cellula. Il campione biologico di partenza è il pomodoro.
Materiale occorrente:





Pomodori
Sale fino da cucina
Detersivo per piatti
Succo di limone
Alcol per liquori
L’esperienza si articola in tre fasi:
1. Demolizione struttura cellulare e digestione proteine:
in questa prima fase sminuzziamo 100g di pomodoro in modo da
rompere la struttura del frutto, quindi demoliremo pareti e
membrane cellulari. Permetteremo al DNA di uscire dalla cellula e
di srotolarsi senza perdere la struttura ad elica. Successivamente
distruggeremo le proteine attorno alle quali il filamento di DNA si
avvolge e che gli permettono di mantenere la sua struttura ( gli
istoni).
2. Filtrazione del miscuglio per ottenere l’estratto di DNA in
soluzione :
in questa fase si deve filtrare il miscuglio cellulare per ottenere un
estratto in cui il DNA è libero in soluzione.
3. Precipitazione del DNA disidratato :
a questo punto il DNA sarà visibile sfruttando la sua proprietà di
precipitare in alcool etilico. L’alcool etilico disidrata il DNA e lo
rende insolubile. Il DNA si addenserà e apparirà come una
gelatina trasparente o biancastra
Procedimento
1. Demolizione struttura cellulare e digestione proteine:
Frullare circa 100g di polpa di pomodoro o frutta
Prepariamo la soluzione di estrazione del DNA mettendo nel barattolo
più grande:
 Una punta di cucchiaino di sale
 5ml di detersivo per piatti
 25ml di acqua
 20ml di succo di limone
Il cloruro di sodio rompe il legame tra gli istoni e il DNA, il succo di
limone distrugge le proteine, mentre il detersivo rompe le membrane
cellulari e nucleare.
Versare la soluzione di estrazione sul frullato e mescolare bene. Lasciare
agire per 5/10 minuti.
2. Filtrazione del miscuglio per ottenere l’estratto di DNA in soluzione
Filtrare con imbuto e carta assorbente la polpa (togliere eventuale
schiuma)
3. Visualizzazione del DNA
Prelevare 5 ml di filtrato con una pipetta contagocce e porlo in un
barattolo
Aggiungere 5 ml di alcool etilico 95% freddo (tenuto in frigo) facendolo
colare lungo le pareti del barattolo molto lentamente:
l’alcool e il filtrato non si devono mescolare, l’alcool meno denso si
stratifica sul filtrato; si noteranno quindi due fasi, non scuotere ma
agitare delicatamente.
Si formeranno bollicine di gas al contatto alcool freddo/filtrato poi si
osserverà la formazione di una sostanza trasparente gelatinosa che man
mano aumenta e assomiglia a una medusa.
L’alcool disidrata il DNA e lo trasforma in una sostanza gelatinosa e
filamentosa.
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