Storia e Struttura del DNA: Dalla Scoperta del Materiale Genetico ai Nucleotidi

Le Biomolecole e il Ruolo degli Acidi Nucleici

Le biomolecole sono sostanze strettamente correlate ai processi vitali. Esempi comuni sono i lipidi, i carboidrati e le proteine, che vengono metabolizzati per produrre energia e nuovi materiali cellulari. Esiste una quarta biomolecola, gli acidi nucleici, che non viene utilizzata per produrre energia, ma è fondamentale per la trasmissione dei caratteri ereditari e la sintesi proteica.

Gli acidi nucleici si dividono in due tipi: l'acido desossiribonucleico (DNA) e l'acido ribonucleico (RNA). Mentre il DNA si trova principalmente nel nucleo cellulare (con piccole quantità nei mitocondri e nei cloroplasti), l'80% dell'RNA si trova nei ribosomi.

Cromosomi e Geni

Durante la divisione cellulare, la cromatina subisce una serie di avvolgimenti diventando strutture chiamate cromosomi. Le cellule umane possiedono 23 coppie di cromosomi. Ogni cromosoma è costituito da due filamenti (cromatidi) collegati dal cinetocore; all'interno di queste strutture si trovano le unità chiamate geni. Secondo il Progetto Genoma Umano, le nostre informazioni sono memorizzate in un numero compreso tra 26.383 e 39.114 geni.

La Storia della Scoperta del DNA

Una delle grandi sfide della biologia molecolare è stata la comprensione della struttura del DNA, la molecola che contiene le informazioni genetiche. Per capire come queste informazioni vengano archiviate e trasmesse alla discendenza, è necessario ripercorrere le tappe storiche delle indagini sulle basi molecolari dell'ereditarietà.

• 1869 - Friedrich Miescher: Isola la "nucleina" dai nuclei dei globuli bianchi e dallo sperma di salmone.
• 1880 - Wilhelm Roux: Propone che l'informazione genetica sia salvata sui cromosomi.
• 1884 - Oscar Hertwig: Suggerisce che la cromatina sia il materiale responsabile della trasmissione ereditaria.
• 1914 - Robert Feulgen: Utilizza la fucsina per colorare il DNA, confermandone la presenza in tutti i nuclei delle cellule eucariotiche.

Composizione Chimica dei Cromosomi

Il cromosoma è una struttura complessa composta per il 27% da DNA, il 66% da proteine e il 6% da RNA. L'alta percentuale di proteine suggerì inizialmente che fossero queste, e non gli acidi nucleici, a essere responsabili dell'ereditarietà.

Esperimenti Chiave

Fred Griffith (1928)

Studiando lo Streptococcus pneumoniae, Griffith scoprì che i batteri di tipo "R" (non patogeni) potevano trasformarsi in tipo "S" (patogeni) se esposti a batteri "S" uccisi dal calore, dimostrando l'esistenza di un "principio trasformante".

Avery, McCarty e MacLeod (1944)

Dimostrarono che il principio trasformante era il DNA, provando sperimentalmente che il DNA è il materiale dell'ereditarietà.

Hershey e Chase (1952)

Attraverso esperimenti con il batteriofago T2, confermarono definitivamente che il DNA iniettato nei batteri è responsabile della loro riprogrammazione genetica.

Watson e Crick (1953)

Basandosi sui lavori di Rosalind Franklin, Maurice Wilkins ed Erwin Chargaff, proposero il modello a doppia elica del DNA.

Struttura degli Acidi Nucleici

L'unità strutturale degli acidi nucleici è il nucleotide, formato da:

1. Una base azotata: (Adenina, Guanina, Citosina, Timina o Uracile).
2. Uno zucchero a 5 atomi di carbonio: Ribosio o Desossiribosio.
3. Un gruppo fosfato: Derivato dall'acido fosforico.

Tabella dei Componenti Chimici