La scoperta del DNA 2

inserita il 26-01-2022

La scoperta dei nucleotidi

Introduzione

“ Dove eravamo rimasti „

Nella pagina precedente abbiamo visto come, agli inizi del '900, erano stati riscoperti gli esperimenti di Mendel e inquadrati in una nuova disciplina: La Genetica.
Contemporaneamente la citologia aveva chiarito il comportamento dei cromosomi durante la mitosi e la meiosi e di come lo schema fosse analogo a quello degli alleli di Mendel.
Nel secondo decennio del '900 Thomas Hunt Morgan aveva dimostrato che i cromosomi erano le strutture cellulari che trasportavano i geni: ogni gene occupa una specifica posizione su un cromosoma, Locus, tanto da consentire ai genetisti di costruire delle mappe geniche che associano e posizionano i diversi geni in ogni cromosoma.
La biochimica era però un po' in ritardo. Si sapeva che i cromosomi contenevano DNA e proteine. Ma quali delle due molecole era responsabile dell'ereditarietà?
Negli anni successivi si ottennero i primi risultati sulla natura degli acidi nucleici.

I Nucleotidi

1919 Phoebus Levene

Agli inizi del '900 delle proteine si conoscevano molte più caratteristiche rispetto agli acidi nucleici.
La Leucina, il primo aminoacido ad essere purificato dalle proteine, era già stata isolata nel 1819.
Nella seconda metà dell'800 erano già state cristallizzate due proteine: l'albumina e l'emoglobina.
E soprattutto si era scoperto che le molecole di Emoglobina di specie differenti non cristallizzavano allo stesso modo, suggerendo che potessero essere leggermente diverse, come ci si aspetterebbe da un gene.
E in più gli scienziati erano affascinati dalla molteplicità di forme e funzioni che le proteine mostravano.
Qualsiasi scienziato se avesse dovuto scegliere tra DNA e proteine come molecole costitutive dei geni avrebbe scelto le prime.
Viceversa le prime scoperte sul DNA non erano altrettanto esaltanti. Le molecole di DNA sembravano tutte uguali, cosa impensabile per una molecola che deve portare l'informazione genetica.
Vediamo cosa avevano scoperto gli scienziati...

Il Biochimico lituano Phoebus Levene riuscì a risolvere la composizione chimica delle unità costitutive del DNA: i nucleotidi.
1- Per prima cosa determinò che ogni nucleotide è composto da tre parti: Un gruppo Fosfato, uno zucchero e una base azotata (composti organici ciclici contenenti atomi di azoto nell'anello)
2- Stabilì che l'ordine di legame delle tre parti era sempre lo stesso: fosfato - zucchero - base.

3- Scoprì che DNA e RNA, i due acidi nucleici conosciuti, contenevano due anelli di zucchero leggermente diversi.
Il DNA conteneva lo zucchero 5 atomi di carbonio Deossiribosio
l'RNA conteneva lo zucchero a 5 atomi di carbonio Ribosio.
I due zuccheri formano entrambi anelli a 5 atomi e differiscono solo per la presenza o l'assenza di un atomo di Ossigeno.
Il Ribosio ha 5 atomi di Ossigeno e il Deossiribosio solo 4 atomi di Ossigeno.

4- Inoltre Levene identificò 4 possibili basi azotate che potevano entrare a far parte del DNA: Adenina, Timina, Citosina e Guanina.
(La quinta base azotata l'Uracile, sostituisce la Timina nell'RNA.)

Nonostante le sue brillanti e precise scoperte Levene non riuscì a cogliere l'estrema variabilità insita nella struttura del DNA e la possibilità che i nucleotidi potessero unirsi a formare lunghe sequenze di basi, una diversa dall'altra.
Anzi lui ipotizzò che il DNA fosse formato dalla ripetizione dei quattro nucleotidi legati tra loro. Una struttura, semplice, regolare e identica per tutti gli esseri viventi, caratteristiche che non si adattavano ai geni di Mendel.
Questa ipotesi fu abbracciata dal mondo scientifico che considerò il DNA come una molecola strutturale che poteva rappresentare l'impalcatura sulla quale fossero fissati i "veri" geni.

Il tetranucleotide di Levene

I biochimici si concentrarono quindi sullo studio delle proteine, molecole molto più promettenti in quanto dotate di incredibile versatilità funzionale e in grado di assumere molte forme strutturali diverse, in linea con la variabilità dei geni in grado di generare un'infinità di fenotipi diversi.
Lo studio del DNA fu messo da parte per lo studio delle proteine e ci vollero due esperimenti definitivi per convincere il mondo scientifico che quella che avevano tra le mani non era una semplice impalcatura ma la molecola responsabile della trasmissione dei caratteri genetici.

Nella prossima pagina Il Principio Trasformante di Griffith e gli esperimenti di Avery McLeod e McCarty