Il DNA è il materiale genetico

Presentazione sul tema: "Il DNA è il materiale genetico"— Transcript della presentazione:

1 Il DNA è il materiale genetico

2 Il DNA: da Miescher a Watson e Crick

3 La scoperta della trasformazione batterica

4 Gli esperimenti di Griffith (1928)
Il medico Frederick Griffith stava lavorando alla messa a punto di un vaccino contro le frequenti epidemie di polmonite che si verificavano in Gran Bretagna a partire dalla fine della prima guerra mondiale Streptococcus pneumoniae ceppo liscio S (smooth) virulento ceppo ruvido R (rough) non virulento

5 Topi iniettati con batteri S muoiono
Topi iniettati con batteri R o con batteri S uccisi con il calore sopravvivono Topi iniettati con miscela di R + S (uccisi con il calore) muiono

6 Da questi risultati si Griffith ipotizzò che:
I resti delle cellule batteriche S uccise con il calore avessero in qualche modo “convertito” le cellule R vitali in cellule S vitali Doveva esistere una “sostanza” che conteneva l’informazione genetica e che poteva essere trasferita da un ceppo batterico all’altro attraverso un fenomeno che chiamò trasformazione I risultati aprirono la strada a ulteriori studi sulla natura del materiale genetico. Come molti suoi colleghi del tempo, Griffith pensava che la “sostanza” fosse di natura proteica  

7 Qual’è la natura del principio trasformante?

8 IL DNA è il principio trasformante (1944)
Avery, McLeod e McCarty identificarono la natura del principio trasformante nei batteri

9 L’esperimento di Avery, McLeod e McCarty
Distrussero selettivamente e singolarmente con enzimi specifici le principali sostanze presenti negli estratti ottenuti dai resti delle cellule S uccise dal calore (polisaccaridi, grassi, proteine, RNA, DNA) 2) Saggiarono la capacità degli estratti trattati di indurre trasformazione delle cellule R

10 IL DNA è il principio trasformante
Il fenomeno della trasformazione non si osservava quando le cellule R erano state incubate con estratti di cellule S trattati con DNAsi, l’enzima che degrada specificamente il DNA

11 L’esperimento di Alfred Hershey e Martha Chase (1952)
fago T E. coli "Is it the viral DNA or viral protein coat that is the viral genetic code material which gets injected into a host bacterium cell"?

12 1) Mediante infezione ottennero un ceppo di T2 marcato con fosforo radioattivo P32 (componente del DNA) e un altro ceppo marcato con zolfo radioattivo S35 (componente delle proteine) 2) Infettarono i batteri con i due ceppi separatamente e misurarono la radioattività. 3) Il fosforo radioattivo era presente all’interno delle cellule batteriche mentre lo zolfo radioattivo solo nei capsidi fagici vuoti (gosts)

13 Il risultato dell’esperimento di Hershey e Chase indicava che anche nei batteriofagi il materiale ereditario (il principio trasformante) fosse il DNA e non le proteine

14 Edwin Chargaff: la composizione chimica del DNA(1948)
Utilizzando la cromatografia su carta riuscì a separare la molecola del DNA nelle sue basi costituenti a determinare la loro percentuale relativa La quantità di Adenina è sempre uguale a quella di Timina e la quantità della Guanina è sempre uguale a quella della Citosina La quantità di purine (A+G) è sempre uguale alla quantità di pirimidine (T+C) Ma la quantità di A+T non è necessariamente uguale a G+C e il rapporto varia tra organismi diversi

15 Rosalind Franklin: la struttura del DNA prima del modello di Watson e Crick (1953)
Studi con diffrazione a raggi X : i raggi X prodotti e diffratti formano un'immagine caratteristica sulla lastra fotografica I risultati indicano che il DNA è una molecola lunga e sottile con struttura elicoidale composta da due catene parallele simili tra loro Nel febbraio del 1953 sul suo taccuino la Franklin scrisse che “Il DNA è composto da due catene distinte con struttura elicoidale”.

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17 il modello della doppia elica di DNA : Watson e Crick (1953)
Nobel nel 1962 insieme a Wilkins

18 I costituenti dei nucleotidi
Un nucleotide è composto da uno zucchero (il desossiribosio) a cui è legato un gruppo fosfato e una base azotata (Adenina,Timina, Citosina e Guanina)

19 Il DNA è una doppia elica costituita da due catene poli-nucleotidiche antiparallele avvolte a spirale

20 Diverse strutture della doppia elica

21 Modello di replicazione della doppia elica di DNA
Watson e Crick ipotizzarono che durante la duplicazione cellulare il DNA si replicasse con un meccanismo di tipo semiconservativo

22 Tre possibili modalità di replicazione della doppia elica di DNA

23 L’esperimento di Meselson e Stahl (1958)
Prova sperimentale a favore della replicazione semiconservativa in E. coli Centrifugazione in Cs Cl: Quando il DNA viene centrifugato in un gradiente di densità di Cloruro di Cesio, i frammenti di DNA migrano fino a raggiungere una zona in cui la densità è uguale alla densità della soluzione e così si ottiene la separazione del DNA di diversa densità (DNA con diverso contenuto di AT o GC).

24 L’esperimento di Meselson e Stahl

25 Gli esperimenti di Taylor,Woods e Hughes (1957)
Nel 1957, l’anno prima che fosse pubblicato il lavoro di Meselson e Stahl, J. Herbert Taylor e collaboratori, lavorando su apici radicali di Vicia faba, ottennero una prova sperimentale a favore della replicazione semiconservativa negli eucarioti. Osservarono anche scambi tra cromatidi fratelli (SCE)