Concetti Chiave
- Nel 1869, Miescher scoprì la nucleina, identificata successivamente come DNA, il materiale ereditario nei nuclei dei globuli bianchi.
- Nel 1900, si scoprì che i cromosomi sono composti da una combinazione di DNA e proteine, ampliando la comprensione del materiale genetico.
- Nel 1928, l'esperimento di Griffith rivelò un fattore di trasformazione che permetteva ai batteri non virulenti di acquisire virulenza, suggerendo l'esistenza di materiale genetico.
- Oswald Avery, nel 1944, dimostrò che il fattore di trasformazione di Griffith era il DNA, nonostante inizialmente la comunità scientifica fosse scettica sulla sua complessità.
- L'esperimento di Hershey e Chase del 1952 confermò che il materiale genetico è costituito da DNA, dimostrando che solo il DNA veniva trasferito ai batteri infettati dai fagi.
Scoperta della nucleina
Le ricerche di Miescher portarono, nel 1869, alla scoperta del materiale ereditario nei nuclei dei globuli bianchi, che venne chiamato nucleina. Il nome diventerà DNA (acido desossiribonucleico) solo quando ne verranno scoperte le proprietà chimiche.
Nel 1900 si scoprì che i cromosomi (materiale ereditario) sono fatti di DNA+proteine.
Ipotesi sul materiale ereditario
Al tempo si pensava che il materiale ereditario dovesse differire in quantità a seconda della specie, avere la capacità di duplicarsi, poter regolare lo sviluppo della cellula. Per questo i biologi pensavano si trattasse delle proteine, poiché sono biomolecole con diverse strutture e funzioni specifiche, presenti non solo nei cromosomi ma anche nel citoplasma e, in caso di mutazioni genetiche, riportano variazioni.
Esperimenti di Griffith
Nel 1928 Friederick Griffith stava cercando un vaccino per il pneumococco, lavorando con il ceppo S (virulento) ed il ceppo R (non virulento). Quando inoculava l’S ucciso dal calore, il topo non riscontrava la polmonite. Al contrario, quando inoculava una miscela di S uccisi e R vivi, il topo si ammalava. Analizzando il sangue, si riscontrava che l’animale fosse stato infettato dal ceppo S, dunque una sostanza del ceppo S aveva trasformato i batteri del ceppo R.
Questo fattore di trasformazione si riscontrava anche con esperimenti fatti con solo estratto cellulare, dunque non pendeva dal corpo ospitante né dall’ambiente. Inoltre apportava cambiamenti ereditari.
Contributo di Oswald Avery
Oswald Avery nel 1944 pubblicò uno studio che dimostrava che il fattore di trasformazione fosse il DNA.
Studiando il fatt. di trasformazione dello pneumococco, distrusse in vari campioni diversi tipi di molecole: lipidi, carboidrati, proteine, acidi nucleici. Riscontrò che l’attività di trasformazione andava perduta solo se mancava il DNA.
Lo studio non fu però accettato dalla comunità scientifica, che riteneva il DNA una molecola troppo semplice per poter costituire il materiale genetico.
Esperimento di Hershey e Chase
Lo studio che accertò definitivamente che il materiale genetico fosse composto da DNA e non proteine, è quello di Hershey e Chase, del 1952.
Studiarono il batteriofago T2 (o fago T2), composto appunto da una molecola di DNA e un rivestimento proteico.
Poiché il fago era capace di riprodursi nel batterio, possedeva materiale genetico.
Infettarono due colonie di batteri, una con dei fagi marcati con 35S (isotopo rafdioattivo dello zolfo, elemento presente solo nelle proteine), l’altra con fagi marcati con 32P (isotopo radioattivo del fosforo, elemento presente solo nel DNA).
Dopo l’infezione, con un frullatore separarono i batteri infetti dalle parti di di virus rimaste fuori, dunque senza materiale genetico. Con una centrifuga, lasciarono sedimentare i batteri (più pesanti=sedimento).
Notarono che il 32P si trovava insieme ai batteri, mentre il 35S non si sedimentava, restando nel fluido insieme alle particelle proteiche virali.
L’esperimento dimostrò dunque che fosse il DNA a costituire il materiale genetico.
Domande da interrogazione
- Qual è stata la scoperta fondamentale di Miescher nel 1869?
- Quali erano le ipotesi iniziali riguardo al materiale ereditario?
- Qual è stato il contributo di Oswald Avery nel 1944?
- Cosa dimostrò l'esperimento di Hershey e Chase nel 1952?
Miescher scoprì nel 1869 il materiale ereditario nei nuclei dei globuli bianchi, chiamato inizialmente nucleina, che in seguito sarebbe stato identificato come DNA (acido desossiribonucleico).
Si pensava che il materiale ereditario dovesse differire in quantità a seconda della specie, avere la capacità di duplicarsi e regolare lo sviluppo della cellula, e per questo i biologi ritenevano che fosse costituito da proteine.
Oswald Avery dimostrò che il fattore di trasformazione identificato negli esperimenti di Griffith era il DNA, evidenziando che l'attività di trasformazione si perdeva solo in assenza di DNA, anche se il suo studio inizialmente non fu accettato dalla comunità scientifica.
L'esperimento di Hershey e Chase dimostrò definitivamente che il materiale genetico è composto da DNA e non da proteine, evidenziando che solo il DNA marcato con isotopi radioattivi si trovava nei batteri infetti, mentre le proteine rimanevano nel fluido.
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