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LE PRINCIPALI SCOPERTE SCIENTIFICHE
DNA. Storia ed essenza della scoperta scientifica
Elenco / Le scoperte scientifiche più importanti La genetica come scienza è nata nel 1866, quando Gregor Mendel formulò la posizione che gli "elementi", poi chiamati geni, determinano l'eredità delle proprietà fisiche. Tre anni dopo, il biochimico svizzero Friedrich Miescher scoprì l'acido nucleico e dimostrò che è contenuto nel nucleo cellulare. Alle soglie di un nuovo secolo, gli scienziati hanno scoperto che i geni si trovano nei cromosomi, gli elementi strutturali del nucleo cellulare. Nella prima metà del XNUMX° secolo, i biochimici determinarono la natura chimica degli acidi nucleici e negli anni 'XNUMX i ricercatori scoprirono che i geni erano formati da uno di questi acidi, il DNA. È stato dimostrato che i geni, o DNA, dirigono la biosintesi (o formazione) di proteine cellulari chiamate enzimi e quindi controllano i processi biochimici nella cellula. Nel 1944, il biologo americano Oswald Avery, mentre lavorava al Rockefeller Institute for Medical Research, aveva fornito prove che i geni erano costituiti da DNA. Questa ipotesi fu confermata nel 1952 da Alfred Hershey e Martha Chase. Sebbene fosse chiaro che il DNA controllava i processi biochimici di base che hanno luogo nella cellula, non si conosceva né la struttura né la funzione della molecola. Nella primavera del 1951, partecipando a un simposio a Napoli, Watson ha incontrato Maurice G.F. Wilkins, un esploratore inglese. Wilkins e Rosalynn Franklin, i suoi colleghi del King's College dell'Università di Cambridge, hanno eseguito l'analisi di diffrazione dei raggi X delle molecole di DNA e hanno dimostrato che sono una doppia elica, simile a una scala a chiocciola. I dati che hanno ottenuto hanno portato Watson all'idea di indagare sulla struttura chimica degli acidi nucleici. La Società Nazionale per lo Studio della Paralisi Infantile ha fornito una borsa di studio. Nell'ottobre del 1951, lo scienziato si recò al Cavendish Laboratory dell'Università di Cambridge per studiare la struttura spaziale delle proteine insieme a John C. Kendrew. Lì si è incontrato Francesco Cricco, un fisico che era interessato alla biologia e all'epoca stava scrivendo la sua tesi di dottorato. Successivamente, hanno stabilito stretti contatti creativi. A partire dal 1952, sulla base dei primi lavori di Chargaff, Wilkins e Franklin, Crick e Watson decisero di cercare di determinare la struttura chimica del DNA. Francis Harry Compton Creek è nato l'8 giugno 1916 a Northampton, il maggiore di due figli di Harry Compton Creek, un ricco produttore di scarpe, e Anna Elizabeth (Wilkins) Creek. Dopo aver trascorso la sua infanzia a Northampton, ha frequentato una scuola superiore. Durante la crisi economica che seguì la prima guerra mondiale, gli affari commerciali della famiglia caddero in rovina ei genitori di Francis si trasferirono a Londra. Come studente alla Mill Hill School, Crick ha mostrato un grande interesse per la fisica, la chimica e la matematica. Nel 1934 entrò all'University College di Londra per studiare fisica e tre anni dopo si laureò con un Bachelor of Science. Completando la sua formazione presso l'University College, il giovane scienziato considerò la viscosità dell'acqua alle alte temperature; questo lavoro fu interrotto nel 1939 dallo scoppio della seconda guerra mondiale. Durante gli anni della guerra, Creek fu impegnata nella creazione di miniere nel laboratorio di ricerca del Ministero della Marina della Gran Bretagna. Per due anni dopo la fine della guerra, continuò a lavorare in questo ministero e fu allora che lesse il famoso libro Erwin Schrödinger "Cos'è la vita? Aspetti fisici della cellula vivente", pubblicato nel 1944. Nel libro, Schrödinger pone una domanda. "Come si possono spiegare gli eventi spazio-temporali che si verificano in un organismo vivente dal punto di vista della fisica e della chimica?" Le idee presentate nel libro hanno influenzato così tanto Crick che, con l'intenzione di studiare la fisica delle particelle, è passato alla biologia. Con il supporto di Archibald W. Will, Crick ricevette una borsa di studio del Medical Research Council e iniziò a lavorare allo Strangeway Laboratory di Cambridge nel 1947. Qui ha studiato biologia, chimica organica e tecniche di diffrazione dei raggi X utilizzate per determinare la struttura spaziale delle molecole. La sua conoscenza della biologia si espanse notevolmente dopo essersi trasferito nel 1949 al Cavendish Laboratory di Cambridge, uno dei centri mondiali di biologia molecolare. Sotto la guida di Max Perutz, Crick ha esplorato la struttura molecolare delle proteine, in relazione alla quale ha sviluppato un interesse per il codice genetico per la sequenza di amminoacidi nelle molecole proteiche. Circa 20 amminoacidi essenziali fungono da unità monomeriche da cui sono costruite tutte le proteine. Studiando quello che ha definito "il confine tra vivente e non vivente", Crick ha cercato di trovare le basi chimiche della genetica, che, come ha suggerito, potrebbe essere contenuta nell'acido desossiribonucleico (DNA). Nel 1951, il biologo americano ventitreenne James D. Watson invitò Crick a lavorare al Cavendish Laboratory. James Devay Watson è nato il 6 aprile 1928 a Chicago, Illinois, da James D. Watson, un uomo d'affari, e Jean (Mitchell) Watson, ed era il loro unico figlio. A Chicago, ha ricevuto la sua istruzione primaria e secondaria. Ben presto divenne chiaro che James era un bambino insolitamente dotato, e fu invitato alla radio per partecipare al programma Quiz for Children. Dopo solo due anni al liceo, Watson ricevette una borsa di studio nel 1943 per studiare in un college sperimentale di quattro anni presso l'Università di Chicago, dove ha mostrato interesse per lo studio dell'ornitologia. Dopo aver conseguito una laurea in scienze presso l'Università di Chicago nel 1947, ha continuato la sua formazione presso l'Università dell'Indiana Bloomington. A questo punto, Watson si interessò alla genetica e iniziò ad allenarsi in Indiana sotto la guida dello specialista in questo campo Herman J. Meller e del batteriologo Salvador Luria. Watson ha scritto una dissertazione sull'effetto dei raggi X sulla riproduzione dei batteriofagi (virus che infettano i batteri) e ha conseguito il dottorato di ricerca nel 1950. Una borsa di studio della National Research Society gli ha permesso di continuare la sua ricerca sui batteriofagi presso l'Università di Copenaghen in Danimarca, dove ha studiato le proprietà biochimiche del DNA dei batteriofagi.Tuttavia, come ha ricordato in seguito, gli esperimenti con i batteriofagi hanno iniziato a appesantirlo. voleva saperne di più sulla vera struttura delle molecole di DNA, di cui era così entusiasta dissero i genetisti. Crick e Watson sapevano che esistono due tipi di acidi nucleici: DNA e acido ribonucleico (RNA), ciascuno dei quali è costituito da un monosaccaride del gruppo pentoso, fosfato e quattro basi azotate: adenina, timina (in RNA - uracile), guanina e citosina. Negli otto mesi successivi, Watson e Crick riassunsero i loro risultati con quelli già disponibili, facendo un rapporto sulla struttura del DNA nel febbraio 1953. Un mese dopo, crearono un modello tridimensionale della molecola del DNA, fatto di palline, pezzi di cartone e filo. Secondo il modello di Crick-Watson, il DNA è una doppia elica, costituita da due catene di desossiribosio fosfato collegate da coppie di basi, simili ai pioli di una scala. Attraverso il legame idrogeno, l'adenina si combina con la timina e la guanina con la citosina. Con questo modello è stato possibile tracciare la replicazione della molecola di DNA stessa. Il modello ha permesso ad altri ricercatori di visualizzare chiaramente la replicazione del DNA. Le due catene della molecola sono separate da legami idrogeno, come aprendo una cerniera, dopodiché ne viene sintetizzata una nuova su ciascuna metà della vecchia molecola di DNA. La sequenza di base funge da modello, o modello, per la nuova molecola. Nel 1953, Crick e Watson completarono il modello del DNA. Ciò ha permesso loro, insieme a Wilkins, di condividere il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina del 1962 nove anni dopo "per le loro scoperte riguardanti la struttura molecolare degli acidi nucleici e il loro significato per la trasmissione di informazioni nei sistemi viventi". AV Engström del Karolinska Institute ha dichiarato alla cerimonia di premiazione: "La scoperta della struttura molecolare spaziale ... il DNA è estremamente importante, perché delinea le possibilità di comprendere in dettaglio le caratteristiche generali e individuali di tutti gli esseri viventi". Engström ha osservato che "decifrare la struttura a doppia elica dell'acido desossiribonucleico con una specifica coppia di basi azotate apre fantastiche opportunità per svelare i dettagli del controllo e della trasmissione delle informazioni genetiche". Dopo la pubblicazione di una descrizione del modello sulla rivista inglese "Nature" nell'aprile 1953, il tandem di Crick e Watson si sciolse. Nel 1965, Watson scrisse la Biologia Molecolare del Gene, che è diventato uno dei libri di testo più conosciuti e popolari di biologia molecolare. Quanto a Crick, ha conseguito il dottorato di ricerca a Cambridge nel 1953 con una tesi sull'analisi della diffrazione dei raggi X della struttura delle proteine. Nel corso dell'anno successivo, ha studiato la struttura delle proteine al Brooklyn Polytechnic Institute di New York e ha tenuto conferenze in varie università statunitensi. Tornato a Cambridge nel 1954, continuò le sue ricerche presso il Cavendish Laboratory, concentrandosi sulla decifrazione del codice genetico. Inizialmente un teorico, Crick iniziò a studiare le mutazioni genetiche nei batteriofagi (virus che infettano le cellule batteriche) con Sydney Brenner. Nel 1961 erano stati scoperti tre tipi di RNA: messaggero, ribosomiale e di trasporto. Crick ei suoi colleghi hanno proposto un modo per leggere il codice genetico. Secondo la teoria di Crick, l'RNA messaggero riceve informazioni genetiche dal DNA nel nucleo cellulare e le trasferisce ai ribosomi (siti di sintesi proteica) nel citoplasma della cellula. L'RNA di trasferimento trasporta gli amminoacidi nei ribosomi. L'RNA informativo e ribosomiale, interagendo tra loro, fornisce una combinazione di aminoacidi per formare molecole proteiche nella sequenza corretta. Il codice genetico è costituito da triplette di basi azotate di DNA e RNA per ciascuno dei 20 aminoacidi. I geni sono costituiti da numerose triplette di base, che Crick chiamava codoni. Mancavano quarant'anni alla decodifica del genoma umano... Autore: Samin D.K.
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