Tesina terza media DNA

ANNO SCOLASTICO 2012-

2013

SCUOLA SECONDARIA DI 1° GRADO

CARDUCCI-COTUGNO-GIOVANNI XXIII

IL

DNA:

LA

MOLEC

OLA

DELLA

VITA Luigi Sallustio 3^ G

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INDICE

INTRODUZIONE: pag. 3

SCIENZE: pagg. 4-9

TECNOLOGIA: pagg. 10-13

INGLESE: pag. 14

SCIENZE MOTORIE: pagg. 15-16

STORIA: pagg. 17-20

LETTERATURA: pagg. 21-23

MUSICA: pagg. 24-27

ARTE: pagg. 28-30

GEOGRAFIA: pagg. 31-34

ANTOLOGIA: pagg. 35-37

FRANCESE: pagg. 38-39

CONCLUSIONI: pag. 40 2

INTRODUZIONE

La scelta del DNA come argomento principale di questo percorso

interdisciplinare è dettata dal mio interesse per le scienze, maturato

nel corso di questo triennio. Lo studio sperimentale delle scienze

con attività laboratoriali e pratiche mi ha consentito di

appassionarmi allo studio di queste discipline, con lo scopo di capire

la realtà e di chiarire il mistero e la complessità che è dentro la vita

di ognuno di noi. Proprio per questo, in futuro mi piacerebbe

diventare un ricercatore scientifico, in particolare nel campo

biologico, affinché possa dare un contributo significativo nella lotta

contro alcune malattie, che tuttora sono considerate inguaribili.

Penso infatti che la ricerca sia l’unico modo per sconfiggere queste

terribili patologie e uno Stato lungimirante dovrebbe destinare più

fondi per capire i

meccanismi che

regolano il

funzionamento delle

cellule e cosa può

condizionarlo o

alterarlo. La passione

degli scienziati può

aprire nuovi orizzonti

diradando le paure

della gente e dando

speranza a quanti

sono colpiti da una malattia come il cancro.

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IL DNA: LA

MOLECOLA DELLA

SCIENZE: IL DNA

All’inizio degli anni ’40 del secolo scorso

non c’erano più dubbi riguardo l’esistenza

dei geni e sul fatto che fossero localizzati

nei cromosomi. Poi, una svolta decisiva nel

campo della genetica si ebbe quando,

anche grazie al modello di DNA ideato da

Watson e Crick, gli scienziati capirono che

la funzione dei cromosomi era di portare e

immagazzinare una grande quantità di

informazioni estremamente complesse. I

cromosomi sono

formati da

atomi

disposti in

molecole.

Alcuni

studiosi

pensavano

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che sarebbe stato impossibile capire la complessità dei sistemi

ereditari, altri invece ritenevano che una volta scoperta la struttura

chimica dei cromosomi, sarebbe stato semplice comprendere il loro

ruolo come portatori di informazioni genetiche. Così, si aprirono

veste ricerche, tutte nel campo della genetica molecolare. Le prime

analisi chimiche del materiale ereditario rivelarono che il

cromosoma è costituito da acido desossiribonucleico (DNA) e da

proteine, composte da amminoacidi. Il DNA, invece, è una molecola

formata solamente da quattro differenti tipi di nucleotidi. Esso fu

isolato per la prima volta nel 1869 da un medico tedesco, e venne

chiamato acido nucleico, proprio perché era stato trovato solo nei

nuclei cellulari. Poi il suo nome fu cambiato in acido

desossiribonucleico per distinguerlo dall’acido ribonucleico (RNA), di

cui parlerò in seguito. Il DNA è costituito da nucleotidi, ognuno

composto da una base azotata, da uno zucchero a cinque atomi di

carbonio e da un gruppo fosfato (acido fosforico). Esistono due tipi

di basi azotate: le purine, che presentano una struttura a due anelli,

e le pirimidine, che hanno un solo anello. Le purine sono l’adenina

(A) e la guanina (G), mentre le pirimidine sono la citosina (C) e la

timina (T). Le basi azotate all’interno del DNA si legano sempre in

un ordine ben preciso (A-T) (C-G), secondo la legge della

complementarità delle basi. La struttura del DNA fu scoperta da due

grandi scienziati: Francis Crick e James Watson, che si incontrarono

a Cambridge per la prima volta. Ai tempi in cui i due scienziati

iniziarono i loro studi, si conoscevano già tante informazioni

riguardo il DNA, quindi bisogna ricordare che la loro fu solo la

scoperta della struttura del codice. Mettendo insieme tutti i dati

conosciuti, Watson e Crick furono in grado di dedurre che il DNA è

una doppia elica molto lunga e spiralizzata. Si può paragonare a

una scala a pioli, i cui montanti rappresentano una sequenza di

acido fosforico e di zucchero, e i cui pioli rappresentano le basi

azotate appaiate, che sono unite da legami a idrogeno. Procedendo

su questa strada, i due studiosi giunsero a costruire un modello di

DNA in stagno e ferro. La scoperta venne pubblicata sul giornale

“Nature”.

americano Ma a questo punto la domanda viene

spontanea: come fa il DNA a duplicarsi e a continuare a eseguire la

sua funzione di portatore di informazioni? Il meccanismo è piuttosto

complicato, poiché si susseguono diversi passaggi complessi dal

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punto di vista biochimico. Al momento della duplicazione dei

cromosomi, la molecola si apre lungo la linea mediana e le basi

appaiate si separano a livello dei legami a idrogeno. A mano a mano

che i due filamenti si separano, essi fungono da stampo: ciascuno

dirige la sintesi di un nuovo filamento, esattamente identico a

quello precedente. La duplicazione del DNA inizia sempre da una

specifica sequenza di nucleotidi, detta punto di origine della

duplicazione, che richiede particolari enzimi (come le elicasi), che

hanno il compito di spezzare i legami idrogeno presenti nella

molecola. Dopo l’intervento di queste particolari sostanze, inizia

l’effettiva sintesi del nuovo filamento, attuata per mezzo di un

gruppo di enzimi noti come DNA-polimerasi. La regione in cui

avviene la sintesi sembra quasi un occhio, e prende il nome di

“bolla di duplicazione”. All’estremità di quest’area, la molecola

forma una struttura a Y, nota come forcella di duplicazione, che

avviene in due direzioni opposte; proprio per questo la duplicazione

del DNA si dice bidirezionale e semiconservativa. Un aspetto

significativo della duplicazione del DNA è che le DNA-polimerasi

hanno una funzione di proofreading (correzione della lettura). Le

DNA-polimerasi sono in grado di aggiungere nucleotidi al filamento

solo se quelli già inseriti sono appaiati esattamente ai loro

nucleotidi complementari sul filamento stampo. Ogni volta che si

incontra una coppia di nucleotidi non esattamente appaiati, gli

enzimi riparatori tagliano nel punto dell’errore e sostituiscono il

nucleotide sbagliato con quello giusto.

Il DNA controlla anche un’altra

importante funzione: la sintesi delle

proteine, che avviene nei ribosomi delle

cellule, situati nel citoplasma. Le

proteine sono costituite da lunghe

catene di molecole più piccole, gli

aminoacidi, che in natura bastano a

comporre tutte le proteine. Per codificare

una proteina intera occorre una

sequenza più o meno lunga di nucleotidi;

tale sequenza costituisce un gene.

L’insieme di tutti i geni che servono per

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costruire le proteine di un organismo à detto genoma. Ma come

avviene la sintesi proteica? Nel nucleo della cellula, prima della

sintesi, si forma, su stampo del DNA, una molecola di RNA, acido

ribonucleico, identico al DNA, tranne che per una base azotata, che

in questo caso è l’uracile. Questo RNA, detto messaggero (RNAm) si

dirige quindi verso i ribosomi, nei quali giungono anche gli

aminoacidi organizzati in triplette e trasportati dall’RNAt

(trasportatore). Gli RNAt con gli

aminoacidi si legano alla catena di

RNAm e anche tra loro.

Successivamente, essi si staccano

dalla catena degli RNAt, e a questo

punto la proteina risulta formata.

Un altro argomento strettamente

legato al DNA è quello delle

mutazioni, che sono cambiamenti

nella struttura del patrimonio

ereditario di un organismo. Se la

mutazione avviene nel DNA di una cellula sessuale, verrà trasmessa

alla discendenza, mentre nel caso delle cellule somatiche non può

avvenire ciò. Le mutazioni possono essere geniche, se sono causate

da un inserimento o da una perdita di un nucleotide nella molecola

di DNA, cromosomiche se sono cambiamenti di interi segmenti di

cromosomi e genomiche se sono cambiamenti nel numero dei

cromosomi e avvengono durante la meiosi.

QUALCOSA IN PIU’! Il DNA si duplica durante i processi

biologici chiamati mitosi e meiosi.

Nella mitosi la duplicazione del DNA

avviene per consentire alle cellule

figlie di possedere un patrimonio

genetico intero, uguale a quello della

cellula madre. Avviene per ciò

inizialmente la duplicazione dell’acido

desossiribonucleico, poi la divisione

della cellula madre. Nella mitosi

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invece, grazie alla duplicazione del DNA, le cellule sessuali mature

presentano un patrimonio genetico dimezzato rispetto alla cellula

sessuale iniziale. In questo caso avviene innanzitutto la

duplicazione del patrimonio genetico, poi ci sono due divisioni, che

portano alla formazione di quattro cellule sessuali mature figlie.

Durante la mitosi la crescita delle cellule avviene in maniera

esponenziale, cioè aumentando seguendo le potenze del due: prima

una cellula, poi due, quattro, otto, sedici, trentadue, etc. Esistono

leggi matematiche che esprimono questa particolare situazione, e

sono quelle di dipendenza quadratica.

Un’altra curiosità riguardante il DNA consiste nella sua mappatura,

cioè nella codificazione. Questo processo si conosce soltanto da

pochi anni, da quando cioè è terminato il Progetto Genoma

Umano , guidato dal prof. Dulbecco, e tutti ne possono

“potenzialmente” usufruire alla cifra di 50 mila dollari (circa 38 mila

euro). E’ quanto ha fatto e speso Stephen Quake, 40 anni, sano,

professore di bioingegneria all’Università di Stanford in California,

quando l’anno scorso diventò famoso per essersi sottoposto al

sequenziamento dell’intero genoma. L’esito fu molto negativo:

scoprì infatti di avere una grandissima probabilità di morire di

infarto a causa di una malattia genetica e di avere diabete e cancro.

Comunque, lo scienziato coraggioso si è dichiarato felice di aver

vissuto questa esperienza e di aver conosciuto in tutti i minimi

dettagli il proprio patrimonio genetico.

Studiando il DNA si è giunti a livelli di conoscenza sempre più alti,

che hanno a volte smentito l’immaginario comune. Un esempio è lo

studio compiuto pochi mesi fa da un’università americana, che ha

determinato che l’attività dei neuroni legata all’apprendimento

sembra essere responsabile di un danno al DNA, di alcune lesioni

genetiche. Fortunatamente tutto ciò non è stato ancora testato

sull’uomo, ma solo sui topi che tuttavia, in seguito ai risultati di

altre ricerche, hanno dimostrato di possedere diverse

caratteristiche simili a quelle umane.

Quindi, spazio alla ricerca scientifica!

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TECNOLOGIA:

BIOTECNOLOGIE E MODELLINO

DNA Il DNA sta

acquisendo

sempre più

importanza nella

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società attuale, sia nel campo della ricerca scientifica, e quindi in

quello sanitario, sia in quello storico, legale e tecnologico. Proprio su

questa complessa molecola, quella dell’acido desossiribonucleico, si

basano le biotecnologie, che negli ultimi tempi diventano

estremamente rilevanti, soprattutto perché utilizzate al fine di

migliorare gli stili di vita di tutti i cittadini del mondo. Un esempio è

costituito dagli Organismi Geneticamente Modificati, un vero

traguardo per l’ingegneria genetica. Ma che cosa sono questi OGM,

che sempre di più compaiono nei comuni supermercati e negozi

alimentari? Essi sono organismi transgenici, cioè organismi nei quali

sono stati inseriti uno o più geni estranei in modo che sviluppino

delle caratteristiche che non avrebbero potuto acquisire

naturalmente. Si sono così ottenuti granoturco, soia, legumi e altri

alimenti resistenti ai parassiti e agli erbicidi, patate e riso più ricchi

di sostanze nutritive e pomodori che si conservano nel tempo senza

marcire. Per ottenere ad esempio piante più resistenti all’attacco

degli insetti, si preleva da un batterio il “pezzo” di DNA che risulta

essere nocivo per tali insetti. Quindi, il DNA viene immesso in un

altro batterio, che viene inserito nel DNA della pianta. Si ottengono

così esemplari di piante capaci di rilasciare la proteina tossica per

gli insetti. La produzione di piante transgeniche ha avuto diverse

conseguenze positive, come:

- Avere raccolti più abbondanti

- Ridurre l’uso dei pesticidi inquinanti

- Coltivare in zone con condizioni ambientali difficili, e in tal

modo “risvegliare”

l’economia dei Paesi più

poveri (basti pensare