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286 10 Il DNA: la natura chimica del gene © 978-88-08-52116-3

il DNA, e non le proteine, costituiva il materiale genetico studiare il DNA. Lavorando nel laboratorio di Wilkins,
nei fagi. PROVA A RISOLVERE IL PROBLEMA 24 Rosalind Franklin ottenne immagini decisamente miglio-
ri della molecola. Purtroppo i dissidi personali fra Wilkins
CONCETTI e Franklin impedirono ai loro progressi di giungere fino
Utilizzando isotopi radioattivi, Hershey e Chase traccia- alla completa definizione della struttura della molecola.
rono gli spostamenti del DNA e delle proteine nel corso
dell’infezione fagica. Dimostrarono così che è il DNA, e Watson e Crick non studiarono la struttura del DNA
non le proteine, a penetrare nella cellula batterica duran- raccogliendo nuovi dati, ma utilizzando le informazioni
te la riproduzione fagica e che solo il DNA si trasmette alla disponibili per costruire modelli della molecola (figura
progenie fagica. 10.7a). Si servirono delle eccellenti immagini della dif-
frazione a raggi X elaborate da Rosalind Franklin (figura
VERIFICA DEL CONCETTO 4 10.7b) e, applicando le regole della chimica strutturale,
furono in grado di definire un numero limitato di strut-
Hershey e Chase avrebbero potuto utilizzare un isotopo radioatti- ture che il DNA avrebbe potuto assumere. Verificarono
vo del carbonio al posto del 32P? Perché sì o perché no? diverse strutture costruendo modelli fatti con filo di ferro
e piastre metalliche. Con questi modelli riuscirono a va-
■ La scoperta di Watson e Crick lutare se una determinata struttura era compatibile con i
della struttura tridimensionale del DNA principi della chimica e con le immagini a raggi X.

Gli esperimenti sulla natura del materiale genetico apriro- La soluzione si presentò quando Watson scoprì che
no la strada a uno dei progressi più importanti nella storia una base di adenina poteva legarsi con una di timina e una
della biologia: la scoperta della struttura tridimensionale base di guanina poteva legarsi a una di citosina; questi ap-
del DNA da parte di James Watson e Francis Crick nel paiamenti spiegavano i rapporti fra le basi scoperti in pre-
1953. cedenza da Chargaff. Il modello messo a punto da Watson
e Crick rivelò che il DNA è composto da due filamenti di
Prima di questa svolta decisiva, gran parte della chimi- nucleotidi orientati in direzione opposta (sono detti anti-
ca del DNA era già stata determinata da Miescher, Kos- paralleli) che si avvolgono l’uno attorno all’altro per for-
sel, Levene, Chargaff e altri, che avevano dimostrato che mare un’elica destrorsa, con zuccheri e fosfati all’esterno
il DNA è composto da nucleotidi, che ciascuno di essi è e le basi verso l’interno. Essi scoprirono che la struttura a
composto da uno zucchero, una base e un gruppo fosfato. doppio filamento del DNA con i suoi specifici accoppia-
Tuttavia non era affatto chiaro in che modo i nucleotidi menti di basi forniva un mezzo elegante grazie al quale il
si disponessero nella struttura tridimensionale della mo- DNA poteva replicarsi. Nel 1953 Watson e Crick pubbli-
lecola. carono sulla rivista Nature un’entusiasmante descrizione
del loro modello. Contemporaneamente, sia Wilkins che
Nel 1947 William Astbury intraprese lo studio della Franklin pubblicarono i propri dati sulla diffrazione a rag-
struttura tridimensionale del DNA utilizzando la tecni- gi X che dimostravano sperimentalmente l’ipotesi che il
ca della diffrazione a raggi X (figura 10.6), nella quale DNA avesse una struttura a elica.
i raggi X proiettati su una molecola vengono riflessi se-
condo particolari modalità che rivelano gli aspetti della Molti ritengono che la scoperta della struttura del DNA
sua struttura molecolare. Tuttavia le immagini di tale costituisca il più importante contributo del ventesimo se-
diffrazione non forniscono una risoluzione sufficiente colo in campo biologico. Per la loro scoperta Watson e
a rivelare dettagli della struttura molecolare. Anche un Crick, insieme a Maurice Wilkins, ricevettero il premio
gruppo di ricercatori del King’s College di Londra, diret- Nobel nel 1962. Rosalind Franklin era morta di cancro
to da Maurice Wilkins, usava la diffrazione a raggi X per nel 1958 e non poté essere candidata alla condivisione del
premio, tuttavia molti studiosi e storici sono convinti che

1 I cristalli di una sostanza vengono 2 La distribuzione degli atomi nel cristallo 3 La gura di diffrazione fornisce
bombardati con i raggi X, che produce la gura di diffrazione che assume informazioni circa la struttura
vengono diffratti (ri essi). l’aspetto di puntini su una lastra fotogra ca. della molecola.

Sorgente Fascio Rivelatore Figura di diffrazione
di raggi X di raggi X (lastra fotografica)
Schermo
di piombo

10.6 La diffrazione a raggi X fornisce informazioni circa la struttura delle molecole.