Acidi nucleici 1
Download
1 / 67

Acidi nucleici - 1 - PowerPoint PPT Presentation


  • 338 Views
  • Uploaded on

Acidi nucleici - 1. presentazione del prof. Ciro Formica. Ripercorrere le tappe che hanno portato a identificare nel DNA il materiale genetico; gli esperimenti di Griffith di Avery-McLeod di Hershey e Chase. Prima degli anni ‘20. Erano già stati eseguiti:

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Acidi nucleici - 1' - luigi


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Acidi nucleici 1

Acidi nucleici - 1

presentazione del prof. Ciro Formica

  • Ripercorrere le tappe che hanno portato a identificare nel DNA il materiale genetico;

  • gli esperimenti di Griffith

  • di Avery-McLeod

  • di Hershey e Chase.


Prima degli anni 20
Prima degli anni ‘20

  • Erano già stati eseguiti:

  • -gli esperimenti di Mendel nell’800 sui piselli

  • -gli esperimenti di Sutton sull’appaiamento dei cromosomi omologhi

  • -i primi esperimenti di Morgan sulla Drosophila

  • l’estrazione della nucleina da parte di Miescher

  • Del DNA si conosceva solo che era formato da composti a base di fosfati, ma nulla si sapeva della doppia elica, né che fosse il materiale della trasmissione ereditaria.

  • Gli scienziati erano invece convinti che fossero le proteine a trasmettere l’informazione genetica

Immagini e testi tratti da:

wikipedia.it, unimi.it, genome.wellcome.ac.uk


I primi studi di genetica mendel
I primi studi di genetica: Mendel

Gregor Mendel (1822-1884) fu un abate di origine ceca studioso di matematica e botanica. Oggi è conosciuto come il "padre della genetica moderna”. Per i suoi esperimenti coltivò e analizzò durante 7 anni circa 28.000 piante di piselli. Nei 2 anni successivi elaborò i suoi dati e giunse a 3 formulazioni, che poi diventarono famose come leggi dell’ereditarietà.



Scoperta della nucleina miescher
Scoperta della nucleina: Miescher

Friedrich Miescher, biologo svizzero (1844 -1895) scoprì nel 1869 la NUCLEINA, una sostanza ricca di fosfato nel nucleo dei globuli bianchi. Fu uno dei primi passi verso la futura scoperta del DNA.

Trattando le cellule del pus con la pepsina ottenne dei nucleiche poi trattava con soluzioni debolmente alcaline. Poi neutralizzò con soluzioni acide ottenendo un precipitato insolubile in acqua e in soluzioni saline.


La nucleina di miescher
La nucleina di Miescher

La sostanza che aveva isolato non poteva essere nessuna delle proteine conosciute e fu denominata NUCLEINA.In seguito Altmann eliminò le proteine dalla nucleina. Fu il primo ad usare l’espressione ACIDO NUCLEICO

Laboratorio di Miescher

Scoperte successive collegate a questa:

Kossel  basi azotate

Levene  deossiribosio etetranucleotide (dati sperimentali errati: credeva che il peso molecolare medio del DNA fosse di circa 1500 dalton compatibile con 4 x 330 dalton, peso medio dei singoli nucleotidi).


Il dna come macromolecola p levene
il DNA come macromolecola – P. Levene

Phebus Levene biochimico lituano/USA (1869-1940) scoprì che il DNA era composto da nucleotidi ognuno formato da base azotata, fosfato e zuccheri, che isolò per primo. Erroneamente ritenne però che il DNA fosse composto solo da tetranucleotidi A – T –G –C in proporzioni equimolari: (ATGC)n, ed escluse che fosse sede del materiale genetico. Non pensò inoltre che con 4 nucleotidi si possono formare numerose combinazioni (es.

ATGC ATCG AGTC AGCT ACGT ACTG ) oltre a quelle con basi ripetute.

Si dovette attendere gli anni ‘40 per l’analisi cromatografica del DNA con cui si scoprirono i veri rapporti percentuali tra le basi


Cromosomi omologhi e geni sutton
Cromosomi omologhi e geni: Sutton

Walter Sutton, biologo USA (1877-1916) scoprì nel 1902 insieme a Boveri che durante la meiosi e la mitosi i cromosomi omologhi si appaiano. Ma il suo più importante contributo alla biologia fu la teoria cromosomica dell’ereditarietà: i cromosomi sono costituiti da unità portatrici dell’informazione ereditaria che vennero definite geni.

“EVERY student of elementary genetics learns of Walter Sutton. He was the first to point out that chromosomes obey Mendel's rules—the first clear argument for the chromosome theory of heredity.”


Le mutazioni de vries
Le mutazioni: De Vries

Hugo de Vries , biologo olandese (1848-1935) introdusse la teoria della mutazione (1903). Riscoprì Mendel e si interessò a Darwin, ma scoprì nelle piante delle variazioni discontinue, e al contrario di Darwin le attribuì alla comparsa

di una nuova specie. Definì il processo come una mutazione..”



Gli studi sulla drosophila morgan
Gli studi sulla Drosophila: Morgan

Thomas H. Morgan, biologo USA (1866-1945) eseguì, a partire dal 1910, fondamentali ricerche sul moscerino della frutta. Grazie ad esse dimostrò localizzazione e ordinamento lineare dei geni sui cromosomi, dopo averne

individuato numerosi sui 4 cromosomi di Drosophila. Dimostrò l’esistenza delle mutazioni a conferma della teoria cromosomica dell'ereditarietà


A partire dagli anni 20
A partire dagli anni ‘20

Alcuni scienziati, soprattutto in USA e Gran Bretagna, cominciarono a studiare i batteri.

Le motivazioni:

-sono diffusi in ogni ambiente,

-crescono rapidamente (in media una divisione ogni 30-60 minuti,

-sono invisibili singolarmente, ma si rendono visibili quando si sviluppano le colonie

-hanno una struttura apparentemente semplice e agevole da studiare.


Dimensioni e crescita delle cellule procarioti
Dimensioni e crescita delle cellule procarioti

La crescita batterica è esponenziale: dopo n generazioni ci saranno 2n batteri.

Esempio in 20 generazioni (circa 3 giorni)  220 = 1.048.576 batteri

Bacilli


Frederick griffith uk 1879 1941
Frederick Griffith, UK, 1879-1941

Medico britannico, lavorando con lo pneumococco (vedi figura) scoprì il principio della trasformazione batterica.

Fu una tappa fondamentale nella storia della genetica, in quanto ha fornito le basi biologiche per stabilire che il DNA è il depositario dell’informazione genetica.


Usò 2 ceppi batterici di Streptococcus pneumoniae (ex Diplococcus pneumoniae), noto come diplococco, batterio sferico che provoca la polmonite:

-tipo capsulato, con una capsula polisaccaridica che circonda la parete batterica: coltivato su capsula di Petri forma colonie lisce di tipo S (smooth, liscio). È il ceppo più patogeno perché la capsula protegge il batterio dall’attacco del sistema immunitario.

-tipo non-capsulato, cioè privo della capsula, forma colonie rugose di tipo R (rough, rugoso). L’assenza della capsula rende lo pneumococco aggredibile dalle difese immunitarie.


Ceppo S Diplococcus pneumoniae), noto come diplococco, batterio sferico che provoca la polmonite:

Ceppo R


Esperimento di griffith 1928
Esperimento di Griffith, 1928 Diplococcus pneumoniae), noto come diplococco, batterio sferico che provoca la polmonite:


Dal sito unive.it Diplococcus pneumoniae), noto come diplococco, batterio sferico che provoca la polmonite:


Oswald avery canada 1877 1955
Oswald Avery, Canada, 1877-1955 Diplococcus pneumoniae), noto come diplococco, batterio sferico che provoca la polmonite:

Medico canadese, visse a lungo negli USA (morì a Nashville, Tennessee, dove negli anni ‘60 si svolse un famoso raduno rock). Nel 1944 si sapeva che nei cromosomi c’era il materiale genetico e che erano formati da nucleoproteine, ovvero molecole contenenti proteine e DNA.

All'epoca si credeva che la componente fondamentale del materiale genetico, responsabile della trasmissione dei caratteri ereditari, era costituita dalle proteine poiché i 20 amminoacidi erano un linguaggio più efficace per spiegare la grande variabilità genetica degli esseri viventi rispetto ai soli 4 nucleotidi.


Colin mc leod 1909 1972 mclyn mccarthy 1911 2005
Colin Mc Diplococcus pneumoniae), noto come diplococco, batterio sferico che provoca la polmonite:Leod, 1909 -1972;Mclyn McCarthy, 1911 - 2005

Mclyn McCarthy, genetista USA.

Colin McLeod. Genetista canadese.


Esperimento di avery mc leod mccarthy 1944
Esperimento di Diplococcus pneumoniae), noto come diplococco, batterio sferico che provoca la polmonite:Avery-McLeod-McCarthy 1944

Dagli pneumococchi S virulenti uccisi con il calore furono estratte proteine, lipidi, polisaccaridi e acidi nucleici. Si cercò di capire quale fosse in grado di trasmettere i caratteri ereditari.Per dimostrare che il DNA era effettivamente il principio trasformante furono eseguiti numerosi test biochimici per separare le varie componenti chimiche al fine di testarle separatamente e comprendere quali fossero in grado di trasformare i batteri R non virulenti in batteri S virulenti. Ogni componente veniva aggiunta ai batteri R non virulenti che venivano poi iniettata nella cavia.

1- Proteine – sopravvivenza

2- Lipidi – sopravvivenza

3- Polisaccaridi – sopravvivenza

4- Acidi nucleici – NON sopravvivenza. Ciò significava che erano queste molecole, e quindi il DNA, erano in grado di trasformare i batteri R non virulenti in batteri S virulenti. I batteri estratti dalla cavia erano, a loro volta, in grado di causare la morte di altri topolini.


Esperimento di avery mc leod mccarthy 19441
Esperimento di Diplococcus pneumoniae), noto come diplococco, batterio sferico che provoca la polmonite:Avery-McLeod-McCarthy 1944


Avery mc leod mccarthy
Avery-Mc Leod-McCarthy Diplococcus pneumoniae), noto come diplococco, batterio sferico che provoca la polmonite:

Ceppi R e ceppi S


Trasformazione genetica di una cellula batterica di tipo R mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S

Animazione:

ceppi R non patogeni, ceppi S patogeni

http://www.dnaftb.org/17/problem.html


trattamenti con gli enzimi RNasi e DNasi mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S


Alfred hershey usa 1908 1997
Alfred Hershey, USA, 1908-1997 mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S

Genetista statunitense, premio Nobel per la medicina nel 1969, insieme a Salvador Luria e Max Delbrück, per la scoperta della replicazione dei virus e della loro struttura genica.

Insieme a Marta Chase scoprì di che natura era il “principio trasformante” individuato da Griffith.


Marta chase usa 1927 2003
Marta Chase, USA, 1927-2003 mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S

Insieme ad Avery condusse due esperimenti.1) Preparazione di una coltura di fagi marcati con 35S (zolfo radioattivo). Lo zolfo è presente solo nel rivestimento proteico ma non nel DNA.2) altra coltura di fagi marcati con 32P (fosforo radioattivo), che si trova solo nei nucleotidi del DNA ma non nel rivestimento proteico.Con le due colture di fagi vennero infettate due diverse colonie batteriche di Escherichia coli, cresciute senza sostanze radioattive nel terreno. Il principio trasformante si sarebbe trovato all'interno delle cellule del batterio, dato che il virus le sfrutta per riprodursi.Agitando fortemente le cellule infettate si staccano le teste virali dalle cellule batteriche. Poi la centrifugazione faceva andare sul fondo le teste col DNA e nel sopranatante le proteine.


Esperimento di hershey e chase 1952
Esperimento di Hershey e Chase, 1952 mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S


Marcatura radioattiva con 32 p e 35 p
Marcatura radioattiva con mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S32P e 35P

Hershey e Chase incorporarono il 32P nel DNA e il 35S nelle proteine in colture separate di fagi. Usarono le diverse colture per infettare indipendentemente colture batteriche. Dopo il tempo sufficiente perché avvenisse l’infezione essi centrifugarono per separare le cellule batteriche dal materiale fagico rimasto fuori delle cellule (“ghost”) e quindi misurarono la radioattività nelle due frazioni.

Nei fagi marcati con 32P la gran parte della radioattività si trovava all’interno delle cellule batteriche  il DNA del fago era entrato nella cellula; 32P veniva anche trovato nella progenie fagica.

Nei fagi marcati con 35S, gran parte della radioattività si trovava nei ghost  le proteine fagiche non erano entrate nelle cellule batteriche.

Conclusione: il DNA è il materiale ereditario, mentre le proteine sono semplicemente veicoli strutturali che vengono scartati dopo che il DNA virale è stato inserito nella cellula batterica.


Il fosforo p dei nucleotidi
Il fosforo (P) dei nucleotidi mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S


Lo zolfo s negli amminoacidi metionina e cisteina
Lo zolfo (S) negli amminoacidi: metionina e cisteina mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S


Fago t2 struttura e ciclo
Fago T2: struttura e ciclo mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S


La radioattività da mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S 32P fu trovata sulle cellule del fondo, mentre quella da 35S fu trovata nel soprananante e non era entrata nella cellula. era la prova definitiva che il DNA è il vero materiale genetico della cellula.


Una galoppata verso la double helix mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S

http://www.ipbz.it/imagesupload/area/9/materiali_didattici/brescia08/presentazione_bonolis.pdf


Acidi nucleici 2

Acidi nucleici - 2 mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S

presentazione del prof. Ciro Formica

Conoscenza dei dati sperimentali forniti da R. Franklin, M. Wilkins, E. Chargaff che hanno contribuito a scoprire la struttura del DNA

Il modello a doppia elica di Watson e Crick

Le funzioni del DNA dipendono dalla sua struttura.


Erwin chargaff austria 1905 2002
Erwin Chargaff, Austria, 1905-2002 mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S

Biochimico austro-statunitense (Impero austro-ungarico, nacque a Czernowitz, che oggi si trova in Ucraina). Emigrò negli USA durante il nazismo e divenne cittadino USA nel ‘40.

Mediante la cromatografia su cartariuscì a separare la molecola del DNA nelle sue basi costituenti a determinare

la loro abbondanza relativa. Quindi

purine e pirimidine hanno

la stessa percentuale, cioè %A+G = % T+C

Le ricerche furono fondamentali per

conoscere la struttura del DNA.


Ricerche di chargaff 1948
Ricerche di Chargaff, 1948 mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S

Regole di Chargaff :

1- c’è un rapporto 1:1 tra le purine (A+G) e le pirimidine (T+C) contenute nel DNA di una cellula. Il rapporto è costante in tutte le specie, ma per specie diverse le % delle varie basi saranno anch'esse diverse, a causa della diversità delle specie.

Vale per ogni genoma, tranne che per quello di mitocondri, cloroplasti e DNA virale a singolo filamento.

2- in una molecola di DNA a doppio filamento:

%A = %T, %C = %G

%A +G = %C+T

%G+C è costante per una stessa specie, ma varia da specie a specie.


Dati di chargaff
dati di Chargaff mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S

Percentuale di basi azotate nel DNA di varie specie


Rosalind franklin uk 1920 1958
Rosalind Franklin, UK, 1920-1958 mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S

Chimica e fisica britannica, terminò gli studi universitari nel 1941 ma a quell'epoca l'università di Cambridge non rilasciava la laurea alle donne. Studiò dapprima le fibre di carbonio, poi alla fine della Seconda Guerra Mondiale lavorò a Parigi dove si specializzò nella diffrazione dei raggi X, una tecnica che permette di analizzare la struttura di molecole di grandi dimensioni.

Riuscì ad ottenere notevoli risultati in questo campo e, proprio per questo, nel 1951 venne invitata a lavorare nel laboratorio di Biofisica del dottor John Ransall, al King's College di Londra, diretto da un altro grande scienziato, Maurice Wilkins.


Allora non si conosceva ancora la struttura molecolare del DNA, ma grazie ai suoi studi di diffrazione dei raggi X, fu la prima ricercatrice ad ottenere un’eccellente fotografia della doppia elica, passata alla storia come foto 51. Fotografare molecole complesse all'epoca era molto difficile e rischioso: poteva richiedere anche 100 ore di esposizione alle radiazioni.

A causa della piccola lunghezza d’onda dei raggi X i cristalli funzionano da reticolo di diffrazione.


La Franklin ottenne un brillante risultato, nonostante l'ambiente difficile nel quale operò e i rapporti difficili con Maurice Wilkins, che la considerò sempre come una sua assistente e non una scienziata capace.

Fu proprio Wilkins a mostrare a Watson la foto 51, senza il permesso della Franklin. Basandosi su questa immagine Francis Crick e James Watson formularono il modello a doppia elica del DNA che noi tutti conosciamo.

Il 25 Aprile del 1953, su Nature apparve un articolo dei due ricercatori che mostrava, per la prima volta al mondo, la struttura dell'acido desossiribonucleico; i due scienziati non fecero neppure un accenno alla donna che aveva reso possibile la realizzazione di quel modello


Morì giovanissima a 38 anni per cancro alle ovaie causato probabilmente dalla notevole esposizione ai raggi X con scarsi dispositivi di protezione e non seppe mai quale importante contributo avesse dato alla doppia elica: “According to her biographer, she never knew of the crucial role that her photograph 51 had played in the discovery of the double helix”

Wilkins, Crick e Watson ricevettero il Nobel nel 1962 ma neanche in quella occasione, 4 anni dopo la morte di Rosalind, fu menzionato l'importante contributo della scienziata alla comprensione della struttura molecolare del DNA.

Purtroppo il Nobel può essere assegnato solo a scienziati viventi.


Maurice wilkins uk 1916 2004
Maurice Wilkins, UK, 1916-2004 probabilmente dalla notevole esposizione ai raggi X con scarsi dispositivi di protezione e non seppe mai quale importante contributo avesse dato alla doppia elica: “

Biofisico britannico (nato in N.Zelanda), fu definito il Terzo uomo della doppia elica. Lavorò anche nel Manhattan Project per costruire la prima bomba atomica della storia.

Ottenne la prima immagine ai r.X del DNA dove dimostrò che aveva una forma cristallina regolare. Quando la Franklin si unì al suo gruppo pensò che fosse assegnato a lei l’intero progetto, mentre lui la considerava solo un’assistente. Da qui nacque l’equivoco che compromise in modo irreparabile I loro rapporti.


Rosalind franklin s photo 51
Rosalind Franklin’s photo 51 probabilmente dalla notevole esposizione ai raggi X con scarsi dispositivi di protezione e non seppe mai quale importante contributo avesse dato alla doppia elica: “

Struttura a diffrazione o diffrattogramma ai raggi X del DNA.

Al centro-periodo minore 0,34 nm

In periferia-periodo maggiore 3,4 nm

La molecola del DNA è una fibra cilindrica d= 2 nm con le basi impaccate come una pila di monete e i piani centrali distanziati di 0.34 nm (periodo minore). Un giro dell’elica misura 3.4 nm (periodo maggiore), un multiplo di 10 della distanza tra basi contigue.

Si ipotizzò dunque che il DNA fosse formato da 2 -3 catene


Dati di cristallografia del dna ai raggi x
Dati di cristallografia del DNA ai raggi X probabilmente dalla notevole esposizione ai raggi X con scarsi dispositivi di protezione e non seppe mai quale importante contributo avesse dato alla doppia elica: “

*1: La distanza di 2 nm è la media tra i valori, quindi si dedusse che a legarsi sono sempre una purina con una pirimidina.

*2: i filamenti sono antiparalleli, direzione 5’3’, le basi sono complementari e sono unite da 2 legami a idrogeno (A-T) e da 3 legami a idrogeno (G-C).

*3: i filamenti formano una spirale, come avviene per le proteine


La doppia elica del dna aprile 1953
La doppia elica del DNA, aprile 1953 probabilmente dalla notevole esposizione ai raggi X con scarsi dispositivi di protezione e non seppe mai quale importante contributo avesse dato alla doppia elica: “

Da sinistra: Francis Crick e James Watson

nel 1953 davanti al modello di doppia elica


Doppia elica
Doppia elica probabilmente dalla notevole esposizione ai raggi X con scarsi dispositivi di protezione e non seppe mai quale importante contributo avesse dato alla doppia elica: “

Watson e Crick senza fare esperimenti ma con modelli in cartone e fil di ferro combinarono i dati disponibili in un modello di struttura del DNA compatibile con tutti i fatti noti, comprendente tutte le proprietà attese per il materiale genetico.

Ipotizzarono che si trattasse di una doppia elica stabilizzata da legami a idrogeno. Crick lesse gli appunti che aveva preso al pub in una conversazione con Chargaff: %A = %T, %C = %G in tutti i DNA. Di quella conversazione Chargaff ricordava un proprio commento “two pitchmen in search of a helix…”: i due giovanotti gli erano sembrati troppo ambiziosi e troppo ignoranti e confondevano le purine con le pirimidine.

La viscosità del DNA diminuisce drasticamente a temperature tra 70° e 80°C, indicando che legami chimici termosensibili, quali i legami-idrogeno, sono importanti per la struttura


Doppia elica1
Doppia elica probabilmente dalla notevole esposizione ai raggi X con scarsi dispositivi di protezione e non seppe mai quale importante contributo avesse dato alla doppia elica: “

I legami a idrogeno dovevano perciò legare A con T e G con C, le basi complementari. La larghezza dell’elica risultava perciò costante e le basi erano planari e perpendicolari all’asse della D.E. Le catene pentoso-fosfato fortemente anioniche si devono trovare

all’esterno della molecola a contatto con l’acqua, mentre le coppie di basi, idrofobiche, si impaccano le une sulle altre al centro della molecola, escludendo l’acqua.

Ciascuna catena ha una estremità 3’ e una estremità 5’. Esse sono disposte in modo antiparallelo in quanto i legami fosfodiesterici che uniscono i pentosi contigui hanno polarità opposte. Quindi il 5’ di una catena si trova di fronte all’estremità 3’ di quella opposta.

Le due eliche differiscono per polarità, sequenza e composizione in basi, ma sono perfettamente complementari, cioè la sequenza di una catena è completamente determinata da quella della catena opposta


basi complanari; probabilmente dalla notevole esposizione ai raggi X con scarsi dispositivi di protezione e non seppe mai quale importante contributo avesse dato alla doppia elica: “

3 legami a idrogeno (G-C) e 2 legami (A-T)

Modello di replicazione semiconservativa


L’alfa probabilmente dalla notevole esposizione ai raggi X con scarsi dispositivi di protezione e non seppe mai quale importante contributo avesse dato alla doppia elica: “elicadelleproteine

Legame idrogeno


L’appaiamento corretto è PURINA-PIRIMIDINA: larghezza costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.


Doppia elica e basi complementari
doppia elica e basi complementari costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.


Linus pauling usa 1901 1994
Linus Pauling, USA, 1901-1994 costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.

Chimico, pacifista e scrittore USA, vincitore del Nobel 1954 per la chimica delle proteine e del 1962 Nobel per la pace. Scoprì la natura del legame chimico e compilò la scala dell’elettronegatività. Dimostrò come cambia la struttura dell’emoglobina quando si lega all’O2 e come un’emoglobina mutata producesse l’anemia falciforme. Studiò anche l’attività degli enzimi e la natura planare del legame peptidico.

Nei ’60 denunciò pubblicamente il rischio di contaminazione da fallout radioattivo in seguito agli esperimenti atomici dell’epoca nel Pacifico.


James watson usa 1928 vivente
James Watson, USA, 1928 - vivente costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.

Watson era un biologo USA che seguì il lavoro di Luria, Nobel 1969 e capo del Phage group. Il DNA era allora considerato uno "stupido tetranucleotide" di supporto strutturale per le proteine, ma Watson conosceva il lavoro di Avery sul DNA come "contenitore" dei geni.

Il suo progetto di ricerca prevedeva l'utilizzo di raggi X per inattivare l'attività infettiva dei fagi.

Nel ’51 conobbe Wilkins a Napoli (Stazione Zoologica) proprio quando stava presentando i dati sulla cristallografia del DNA ai r.X. A Cambridge conobbe Crick e insieme lavorarono alla struttura anche utilizzando i dati di Linus Pauling sulle proteine. Giunsero così a definire la doppia elica nell’aprile 1953.

Fu il primo responsabile del Progetto Genoma Umano, 1990, seguito poi da Collins


Francis crick uk 1916 2004
Francis Crick, UK, 1916-2004 costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.

Scienziato britannico, scoprì insieme a Watson e Wilkins la D.E. DNA . Lavorò agli studi di diffrazione cristallografica ai r.X e insieme costruirono il modello sulla base di un bozzetto eseguito dalla moglie pittrice di Crick.

Successivamente con Brenner cercò di determinare come la sequenza di basi specificasse la sequenza proteica, fino al quando nel ’61 dimostrarono che la traduzione implica un codice di 3 nucleotidi.

Una curiosità: l’ordine dei nomi sulla rivista Nature, dove fu pubblicato l’articolo della doppia elica nel ‘53, fu deciso col lancio di una monetina.


Le funzioni del dna dipendono dalla sua struttura
Le funzioni del DNA dipendono dalla sua struttura costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.


I legami dei nucleotidi
I legami dei nucleotidi costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.

NUCLEOTIDE

Base azotata-zucchero: C1’

Zucchero-fosfato: C5’

LEGAME CON ALTRI NUCLEOTIDI

Zucchero-fosfato:

C5’ col nucleotide precedente

C3’ col nucleotide successivo

Ogni filamento decorre in direzione 5’3’


Caratteristiche della doppia elica costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.

  • Caratteristiche della DE:

  • diametro uniforme

  • destrorsa

  • antiparallela

  • basi azotate situate nei solchi minori e maggiori


Caratteristiche della doppia elica costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.

Le bp (basi appaiate) si trovano su piani perpendicolari al l’asse della DE.

Questa è stabilizzata anche dalle interazioni idrofobiche tra le basi azotate


Appaiamento delle basi del dna

Hydrogen bonds costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.

5’

3’

5’

A = T

3’

A = T

G  C

hybridized

strands

G  C

A = T

T = A

Phosphate-sugar backbone

T = A

C  G

C  G

A = T

A

T

T = A

A

T

G

C

C  G

C  G

G

C

denatured

strands

C

G

5’

3’

G  C

3’

5’

Appaiamento delle basi del DNA

Youtube: Corso citologia-DNA e cromosomi

http://www.youtube.com/watch?v=el81jTUdl7s


Codice genetico
Codice genetico costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.


Dalla doppia elica al cromosoma
Dalla doppia elica al cromosoma costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.


Quadrupla elica
Quadrupla elica? costante, maggiore stabilità, minori torsioni della D.E.

Il Dna nelle cellule umane può assumere anche una forma 'a quadrupla elica', e non solo quella a doppia scoperta proprio 60 anni fa da Watson e Crick con il contributo fondamentale di Rosalind Franklin. Lo ha scoperto Giulia Biffi, una ricercatrice italiana che lavora all'università di Cambridge con uno studio pubblicato dalla rivista Nature Chemistry, che per la prima volta ha isolato questa struttura nelle cellule umane.Le strutture a quadrupla elica erano già state isolate in provetta, ma nessuno era mai riuscito a vederle nelle cellule umane.


ad