biologia molecolare

Lindahl, Modrich e Sancar: il Nobel per la Chimica 2015

di Giuseppe Alonci

Quando pensiamo alla solidità, alla forza, alla resistenza, ciò che prima di ogni altra cosa ci viene in mente sono le rocce e le montagne.
“L’uomo non è che una canna, la più fragile di tutta la natura; ma è una canna pensante. Non occorre che l’universo intero si armi per annientarlo: un vapore, una goccia d’acqua è sufficiente per ucciderlo”.
Per tutti noi la vita non è altro che qualcosa di mutevole e di sfuggevole, la materia organica si corrompe, di decompone e muore. Una montagna rimane lì, immobile e indifferente al passare del tempo.
Questa visione, per quanto diffusissima e sicuramente affascinante, si scontra però con un dato di fatto sconcertante: mentre l’orografia cambia, anche lentamente, mentre i fiumi scavano vallate e le frane ne sfigurano le fiancate, l’uomo è rimasto immutato da migliaia di anni.
Se delle civiltà passate ci rimangono ben pochi manufatti, il nostro patrimonio genetico è infatti rimasto pressoché invariato per migliaia di anni. Nel caso di alcuni batteri potremmo anche dire che è rimasto sostanzialmente immutato per milioni di anni. Tutto questo è ancora più straordinario se pensiamo cosa comporta ogni singola replicazione del DNA, cioè di quella molecola che contiene tutte le informazioni necessarie alla vita di ogni singolo organismo, dal più piccolo batteria all’elefante.

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Dalla tecnologia del DNA ricombinante all’impiego degli enzimi di restrizione

I percorsi storici che partono dalla scoperta  del DNA  e che arrivano alle nuove tecniche di sequenziamento o NGS  (parte I)

di Sergio Barocci

Nell’arco di circa 150 anni si è assistito a una vera e propria rivoluzione in campo biologico, che ha permesso di far luce su uno degli aspetti più affascinanti e misteriosi della vita cioè il patrimonio genetico degli organismi, dalla sua composizione alla sua struttura sino ad arrivare al suo funzionamento.

Miescher isola la nucleina dai leucociti del pusMiescher isola la nucleina dai leucociti del pusSe percorriamo le tappe storiche della scoperta del DNA diciamo che l’avventura ha inizio nel 1869 quando F. Meischner per la prima volta isola da globuli bianchi quella che chiama nucleina e che solo 50 anni dopo viene identificata chimicamente come DNA, arrivando, però, alla risoluzione della sua struttura soltanto nel 1953, da parte di J. D. Watson e F. Crick.
Da questo momento in poi diversi scienziati, spesso con ricerche portate avanti anche in collaborazione con altri di diversa nazionalità , che hanno fruttato in più occasioni il conseguimento di Premi Nobel per la Medicina e per la Chimica, sono riusciti a individuare:

  1. nel 1956 : il cariotipo umano è costituito da 23 coppie di cromosomi omologhi;
  2. nel 1958 : il meccanismo della duplicazione del DNA
  3. nel 1959 : la vera natura della sindrome di Down come anomalia cromosomica determinata dalla presenza di una triplice copia del cromosoma 21
  4. nel 1960 : l’enzima RNA polimerasi che sintetizza l’RNA secondo le istruzioni fornite da uno stampo di DNA
  5. nel 1961 : il ruolo dell’ RNA messaggero come traghettatore di informazioni dal DNA alle proteine nella sintesi proteica
  6. nel 1965 : la struttura di tRNA responsabile del trasporto dell’alanina nel lievito
  7. nel 1966 : la decifrazione del codice genetico che viene riconosciuto come universale.
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La scoperta della doppia elica del DNA

di Sergio Barocci

[  continua dalla 1° parte:
Storia della scoperta degli acidi nucleici: prima della strutturistica di Watson e Crick”  ]

modello della struttura del DNA[…] Si arrivò così alla vigilia della scoperta della doppia elica del DNA: da sei anni Avery e collaboratori avevano pubblicato il loro classico lavoro in cui si dimostrava che il princìpio trasformante era il DNA . Insieme a scoperte successive , il lavoro di Avery e collaboratori ha costituito una prova sperimentale che il DNA e non le proteine rappresentava la molecola biologica dell’ereditarietà segnando l’inizio dell’era della biologia molecolare, anche se tale lavoro ebbe poco credito nella comunità scientifica di allora.
L’importanza del DNA nel meccanismo dell’ereditarietà divenne totale con l’esperimento del frullatore da parte di Alfred D. Hershey e di Martha Chase attraverso lo studio di batteri e batteriofagi. Tale esperimento a detta dello stesso Hershey, non rappresentava di certo l’esperimento migliore tra i tanti che consacrarono il DNA come la molecola portatrice dell’ereditarietà biologica.
Anche se era stato stabilito che il DNA era il materiale genetico di tutti gli organismi ad eccezione di alcuni virus e fornito alcuni dettagli su come alcuni componenti chimici di base costituivano gli acidi nucleici, rimaneva ancora da decifrare la struttura precisa del DNA cioè come venivano organizzate le catene polinucleotidiche in DNA che funzionava da materiale genetico.

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quando la materia si organizza in modo più complesso: l’evoluzione del concetto di sostanza

INTRODUZIONE

frattale, come paradigma di livelli crescenti di complessità organizzativa

frattale, come paradigma di livelli crescenti di complessità organizzativa

E’ sul limitare superiore dell’ambito di competenza della chimica, quello per intenderci che segna il confine labile ed incerto con quelle scienze maggiormente speculative, basate sulla costituzione e l’organizzazione chimica di microstrutture organizzata, la biologia molecolare, la geologia e la scienza dei materiali in primo luogo, che il concetto di “sostanza”, così almeno come lo intendono gli stessi chimici, tende via via a sfumare, lasciando il campo ad ambiguità ed interpretazioni sempre più specifiche e di settore. O forse, più semplicemente, scrutando sul confine superiore della nostra disciplina, laddove gli oggetti della sua trattazione arrivano a raggiungere livelli di complessità organizzativa superiore, riesce più chiaro intendere ed intravedere la relatività della definizione stessa di sostanza, anche qualora volessimo ulteriormente spingerci a definirla “chimica”.

Gli esempi che potrebbero essere chiamati in causa sono davvero moltissimi, appartenenti a un po’ tutti gli ambiti scientifici e tecnologici, accomunati dal fatto di trattare entità costituite da materia organizzata in modo complesso, pur conservando per esse un sufficiente livello di definizione e di coerenza chimica. Non è soltanto una questione di dimensioni molecolari: un omopolimero plastico può risultare estremamente semplice nella sua costituzione e non dare adito a particolari ambiguità strutturali o di definizione, per quanto il suo peso molecolare possa superare di ordini di grandezza quello di altri casi “critici” che andremo in seguito ad esaminare, caratterizzati solitamente da una maggiore complessità di tipo strutturale.

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