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Il codice genetico

Salve a tutti! Sono sempre io, il DNA, e ora vorrei parlarvi di un altro interessante argomento: il codice genetico.

Prima di tutto, è necessario mettere in risalto che gli amminoacidi presenti in natura sono in totale 20. In più il DNA e l’RNA contengono ciascuno quattro differenti nucleotidi, quindi questi devono costituire un codice genetico per tutti gli amminoacidi.

Per codice si intende un sistema di segnali o simboli ai quali è attribuito un significato preciso al fine di trasmette un messaggio. Nel caso del codice genetico, il messaggio trasportato dalla molecola di DNA deve essere decodificato per sintetizzare una proteina in particolare.

Se ogni nucleotide codificasse solo per un amminoacido, alle quattro basi azotate potrebbero corrispondere solo quattro amminoacidi. Se invece ogni amminoacido fosse codificato da due nucleotidi, le combinazioni possibili sarebbero solo 16. Da ciò si arriva alla conclusione secondo la quale ogni amminoacido debba essere determinato da una tripletta nucleotidica (64 combinazioni possibili). Le triplette sono chiamate “codoni“. Gli scienziati che eseguirono esperimenti fondamentali per la decifrazione del codice genetico furono il biochimico statunitense Marshall Niremberg e il suo collega tedesco Heinrich Matthei.

codice genetico

Uno degli esperimenti condotti dai due scienziati consisteva nel prendere estratti cellulari di E.coli ai quali erano aggiunti amminoacidi marcati radioattivamente e campioni di RNA prelevati da differenti organismi. Nieremberg e Matthei inserirono, all’interno di 20 provette, tutti gli amminoacidi, estratti cellulari di E.coli in cui erano presenti i ribosomi, l’ATP e gli enzimi necessari. In ogni provetta, solo un amminoacido era marcato radioattivamente e in seguito venne aggiunto un RNA artificiale costituito dalla base azotata uracile e quindi definito “poli-U“. In 19 provette non si produsse alcun polipeptide radioattivo, mentre nella ventesima, nella quale era stata aggiunta fenilalanina radioattiva, gli scienziati osservarono la formazione di catene polipetidiche radioattive. Queste erano costituite da un solo amminoacido, la fenilalanina. L’esperimento decifrò la prima tripletta del codice genetico (UUU= fenilalanina) e suggerì una modalità per decifrare gli altri codoni.

nieremberg

Delle 64 combinazioni di triplette, 61 sono codificanti per un amminoacido e 3 sono definite come sequenze di arresto e quindi non codificanti. Essendoci 61 combinazioni codificanti per 20 amminoacidi , molti devono avere più di un codone. Le triplette alle quali corrisponde uno stesso amminoacido, conosciute come triplette sinonimo, spesso presentano l’ultimo nucleotide differente e per questo il codice è detto degenerato.

Il codice genetico è identico in tutti gli organismi!

 

 

L’esperimento di Hershey e Chase

Salve! È sempre il DNA che vi parla. Ora vorrei affrontare con tutti voi un altro degli esperimenti condotti nel secolo scorso per capire quale fosse la mia reale funzione: l’elegante esperimento di Hershey e Chase, due scienziati di origini statunitensi.
Nel 1952, i due presero dei batteriofagi, ossia virus che attaccano i batteri, dato che presentavano una struttura composta da proteine e…da me stesso. Io contengo fosforo, le proteine invece zolfo.
Successivamente, gli scienziati decisero di marcarmi attraverso l’utilizzo dell’isotopo radioattivo fosforo 32 mentre le proteine furono marcate dall’isotopo radioattivo zolfo 35. I fagi iniettarono il proprio materiale genetico, contenuto nel capside, all’interno di un batterio, agganciandosi alla membrana esterna di questo.

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Infine, dopo aver separato i batteriofagi dal batterio attraverso l’utilizzo di una centrifuga e posto all’interno di due provette i prodotti della separazione, Hershey e Chase scoprirono che l’isotopo radioattivo zolfo 35 era rimasto fuori dalle cellule batteriche e quindi sulla superficie del prodotto della centrifugazione, all’interno del corpo dei fagi, mentre l’isotopo radioattivo fosforo 32 era entrato nelle cellule, era presente anche nelle nuove particelle virali e quindi si trovava sul fondo della provetta.
Grazie a questo esperimento si confermò quanto già affermato da Avery, ossia che il materiale genetico trasmesso dai fagi alla progenie ero proprio io. Quindi io possiedo le istruzioni per la costruzione, all’interno delle cellule batteriche, di altre particelle virali.