Page 19 - PIERCE Genetica

© 978-88-08-52116-3 10 Il DNA: la natura chimica del gene 281

1883 1869 1884 1900 1910 1928 1947 1952 1953
Brown Miescher scopre Gli istoni I lavori Levene Griffith Ashbury inizia Hershey e Chase Watson e Crick
descrive vengono di Mendel propone dimostra gli studi sulla dimostrano che il
il nucleo la nucleina vengono la teoria dei l’esistenza DNA è il materiale descrivono
della (DNA) nei isolati riscoperti tetranucleotidi del principio diffrazione la struttura
cellula nuclei dei dal trasformante a raggi genetico nei secondaria
globuli bianchi batteriofagi
nucleo X del DNA del DNA

1830 1840 1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960

1839 1866 1887 Fine 1800 1944 1948 1956
Schleiden e Il lavori Viene riconosciuto Kossel stabilisce Avery, MacLeod e Chargaff e coll. Fraenkel-Conrat e
di Mendel McCarty dimostrano Singer dimostrano
Schwann vengono che il nucleo che il DNA scoprono come alcuni virus
propongono pubblicati per costituisce la base contiene basi che il principio la regolarità usino l’RNA come
la prima volta fisica dell’ereditarietà trasformante nei rapporti fra materiale genetico
la teoria azotate le basi del DNA
della cellula è il DNA

10.1 Molti scienziati hanno contribuito alla comprensione della struttura del DNA.

se nella chimica dei tessuti, Miescher si recò a Tubinga, contenente in una sequenza fissa tutte e quattro le basi
in Germania, per studiare con Ernst Felix Hoppe-Seyler, (adenina, citosina, guanina, timina). Questa ipotesi, cono-
un’autorità nel campo della biochimica, allora ai suoi inizi. sciuta col nome di teoria dei tetranucleotidi, comportava
Sotto la direzione di Hoppe-Seyler, Miescher rivolse la sua la conseguenza che la struttura del DNA non era suffi-
attenzione alla chimica del pus, una sostanza di evidente cientemente variabile per fungere da materiale genetico.
importanza medica. Il pus contiene globuli bianchi, cellu- L’ipotesi dei tetranucleotidi contribuì all’idea che il mate-
le caratterizzate dalla presenza di grossi nuclei; Miescher riale genetico è costituito da proteine perché, con i loro 20
mise a punto un metodo per isolare questi nuclei. La scarsa amminoacidi, la struttura delle proteine avrebbe potuto
quantità di materiale che ottenne non era sufficiente per essere altamente variabile.
un’analisi chimica approfondita, ma riuscì a stabilire che il
materiale nucleare conteneva una nuova sostanza, legger- Quando ulteriori studi sulla chimica del DNA furono
mente acida e ricca di fosforo. Miescher chiamò nucleina portati a termine tra il 1940 e il 1950, questa nozione del
questo materiale, che era composto da DNA e proteine. DNA come una semplice molecola invariabile cominciò a
Successivamente quella sostanza fu ribattezzata col nome cambiare. Erwin Chargaff e i suoi colleghi misurarono con
di acido nucleico, da uno dei suoi studenti. precisione le quantità delle quattro basi nel DNA di una va-
sta gamma di organismi e scoprirono che il DNA di organi-
A partire dal 1887 numerosi ricercatori indipendenti smi differenti varia notevolmente nella composizione delle
giunsero alla conclusione che le basi fisiche dell’eredità basi. Questa scoperta sconfessò l’ipotesi dei tetranucleotidi.
erano contenute nel nucleo. Si dimostrò che la croma-
tina era composta da acido nucleico e proteine, ma non Essi scoprirono che, all’interno di ogni specie, esiste
era chiaro quale di queste sostanze costituisse realmente una sorta di regolarità nei rapporti fra le basi: la quantità
l’informazione genetica. Verso la fine dell’Ottocento altri di adenina è sempre uguale alla quantità di timina (A = T)
lavori sulla chimica del DNA furono condotti da Albrecht e la quantità di guanina è sempre uguale alla quantità di
Kossel, che stabilì che il DNA contiene quattro basi azota- citosina (G = C; tabella 10.1). A queste conclusioni fu
te: l’adenina, la citosina, la guanina e la timina (abbreviate dato il nome di regole di Chargaff.
come A, C, G e T).
Tabella 10.1 Composizione delle basi (in percentuale*)
Agli inizi del ventesimo secolo l’Istituto Rockefeller di
New York divenne un centro per la ricerca sull’acido nuclei- del DNA di diversa provenienza e rapporti fra le basi
co. Phoebus Aaron Levene entrò a far parte dell’istituto nel
1905 e trascorse i successivi 40 anni studiando la chimica Rapporto
del DNA. Scoprì che il DNA è composto da un gran numero
di unità collegate che si ripetono, dette nucleotidi; ognuna Provenienza A T G C A/T G/C (A+G)/
di esse contiene uno zucchero, un fosfato e una base. del DNA (T+C)

E. coli 26,0 23,9 24,9 25,2 1,09 0,99 1,04

Lievito 31,3 32,9 18,7 17,1 0,95 1,09 1,00

Fosfato Base Riccio di mare 32,8 32,1 17,7 18,4 1,02 0,96 1,00
Zucchero
Ratto 28,6 28,4 21,4 21,5 1,01 1,00 1,00

Nucleotide Uomo 30,3 30,3 19,5 19,9 1,00 0,98 0,99

Levene propose, erroneamente, che il DNA fosse costitui­ * Percentuale in moli di azoto per 100 grammi-atomo di fosfato
to da una serie di unità di quattro nucleotidi, ciascuna nell’idrolizzato; valore corretto per un recupero del 100%. Da E. Chargaff
e J. Davidson, The Nucleic Acids, vol. 1. (New York Academic Press, 1955).