DNA: IL CENTRO DELL'EVOLUZIONE
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
DNA: IL CENTRO
DELL’EVOLUZIONE
La scelta di approfondire la relazione tra DNA ed evoluzione nasce da un
interesse personale di approfondimento per quanto riguarda l’evoluzione della
vita sulla Terra.
L’obiettivo del mio scritto è quello di cercare di mettere in evidenza come
l’evoluzione delle specie, subita nel corso del tempo, sia legata alle mutazioni
del DNA.
Questo percorso ha inizio con una spiegazione dei concetti base del DNA e
prosegue in direzione delle teorie evoluzionistiche di Darwin fino ad arrivare ad
un paragone tra il genoma umano e quello dello scimpanzé.
Inoltre ho specificato il metodo di estrazione del DNA dai tessuti con il quale
questi confronti genomici sono possibili; infine ho illustrato un metodo di
analisi sul DNA specifico del mio indirizzo scolastico.
Questo studio ci porterà, quindi, a comprendere, in maniera più approfondita,
la relazione che si pone tra mutazione genica ed evoluzione delle specie.
Questa mia ricerca mi ha portato a riflettere anche sull’influenza che la scienza
può indurre nella letteratura e nella storia dell’uomo. In particolare ho
analizzato il contesto storico-letterario che ha subito un’influenza diretta o
indiretta da parte delle teorie evoluzionistiche.
1
IL DNA
Gli acidi nucleici sono macromolecole deputate alla conservazione e al trasporto
dell'informazione genetica delle entità biologiche, virus e cellule.
Gli acidi nucleici sono delle macromolecole polimeriche lineari, ovvero polimeri di nucleotidi i
cui monomeri sono i nucleotidi stessi. Un acido nucleico si ottiene con un processo di sintesi
per disidratazione tra due o più nucleotidi.
Questi sono formati da uno zucchero, una base azotata e alcuni gruppi fosfato. Negli
organismi viventi si trovano due tipi di acidi nucleici:
DNA (acido desossiribonucleico o deossiribonucleico)
RNA (acido ribonucleico)
Il legame che unisce due nucleotidi è il legame fosfodiestere, ovvero quello tra il carbonio 3' e
il gruppo fosfato e il legame tra quest’ultimo e il carbonio 5' del nucleotide seguente.
(In figura viene rappresentata la formazione di un legame fosfodiestere)
Il DNA è il depositario dell'informazione genetica che viene trascritta, ossia copiata, in molecole
di RNA. Lo zucchero dell'RNA è il ribosio; quello del DNA è il deossiribosio. In entrambe le
sostanze vi sono due tipi di basi azotate:
-le purine che sono ad anello doppio (adenina e guanina);
-le pirimidine che sono ad anello semplice (timina, citosina e uracile)
Le basi azotate che costituiscono il DNA sono adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina
(T). Le basi azotate che costituiscono l'RNA sono adenina (A), guanina (G), citosina (C) e
uracile (U). La doppia elica di DNA accoppia una pirimidina e una purina, l'adenina si accoppia
con la timina e la citosina con la guanina. L’RNA ha una elica singola e l’uracile si trova al posto
della timina.
IL DNA(Acido Desossiribonucleico) è un acido nucleico che contiene le informazioni genetiche
necessarie alla biosintesi di RNA e proteine, molecole indispensabili per lo sviluppo ed il
corretto funzionamento della maggior parte degli organismi viventi.
2
Nel 1953 il DNA fu scoperto da Watson e Crick mediante l’utilizzo di raggi X. Essi capirono che
il DNA è formato da una sequenza di nucleotidi che si presentano in forma di doppia elica.
La catena del DNA è larga tra i 22 ed i 26 Ångström (1 Ångström=10−8 cm) ed ogni unità
nucleotidica è lunga 3,3 Ångstrom. Sebbene ogni unità occupi uno spazio decisamente ridotto,
la lunghezza dei polimeri di DNA può essere sorprendentemente elevata, dal momento che
ogni filamento può contenere diversi milioni di nucleotidi.
Ogni nucleotide è costituito da uno scheletro laterale, che ne permette il legame covalente con
i nucleotidi adiacenti, e da una base azotata, che instaura legami idrogeno con la
corrispondente base azotata presente sul filamento opposto, l’insieme dei legami idrogeno
permette la stabilità della doppia elica del DNA.
3
(In sequenza A,B,Z)
La doppia elica di DNA si può trovare in tre tipi di conformazione diversa:
-la conformazione B è la più frequente nelle condizioni standard delle cellule;
-la conformazione A è un'ampia spirale destrorsa ed un diametro di 25 Ångström . Tale
conformazione è presente in condizioni non fisiologiche, quando il DNA viene disidratato.
-la conformazione Z è tipica invece delle sequenze che presentano modificazioni chimiche
come la metilazione, e dei tratti di DNA ricchi di basi C e G. Essa assume un andamento
sinistrorso, opposto rispetto alla conformazione B. Ha un passo di 46 Ångström ed un diametro
di 18 Ångström. Deve il suo nome all'andamento a zig-zag che la caratterizza.
L'ordine nella disposizione sequenziale dei nucleotidi costituisce l'informazione genetica, la
quale è tradotta con il codice genetico negli amminoacidi corrispondenti.
Negli eucarioti, il DNA si complessa all'interno del nucleo in strutture chiamate cromosomi.
Negli altri organismi, come i procarioti che sono privi di nucleo, rimane presente nel
citoplasma.
Il DNA è importante perché è il depositario del codice genetico.
CODICE GENETICO
Il codice è un insieme di segni, noti o no, prevedibili o meno, in cui possiamo distinguere il
piano dei significanti (i segni) e il piano dei significati (ciò a cui i segni rimandano) e delle
regole che definiscono le caratteristiche che i segni devono necessariamente avere per passare
dai primi ai secondi.
Per questo può applicarsi a tutti i sistemi di segni propriamente detti.
Il codice genetico è l'insieme dei segni (le basi azotate) e delle regole che insieme assumono
sequenze di significati e l'informazione codificata nel DNA in proteine costituite da sequenze
aminoacidiche.
Il codice genetico del DNA corrisponde ad un linguaggio costituito da 4 basi e per questo viene
detto in base 4. Migliaia di codici vengono usati quotidianamente nel mondo, alcuni di questi
sono le lingue, ad esempio la lingua italiana ha un codice composto da 21 segni (le lettere
dell’alfabeto), la lingua inglese da 26, un altro esempio di codice è il linguaggio matematico
che, generalmente, utilizza un codice in base 10 (i numeri).
Il codice genetico trasmette un significato che corrisponde alla sequenza stessa delle basi del
DNA, esso contiene le informazioni per costruire e mantenere in vita un organismo, che è
4
costituito da proteine strutturali e regolatrici. Per questo motivo esso deve essere tradotto da
un linguaggio in base 4 ad un linguaggio in base 20,ovvero quello proteico costituito da 20
amminoacidi diversi.
Nel DNA, quindi, sono contenute le informazioni per costruire migliaia di proteine e queste se
sono assemblate in modo corretto formano un organismo e ne regolano le attività.
I geni corrispondono a porzioni di codice genetico localizzate in precise posizioni all’interno
della sequenza e contengono tutte le informazioni necessarie per la produzione di una
proteina. Essi sono contenuti ed organizzati all’interno dei cromosomi, presenti in tutte le
cellule di un organismo.
DUPLICAZIONE DEL DNA
Nella riproduzione cellulare il DNA viene duplicato e perciò devono esserci due copie identiche
di DNA di partenza. A volte, però, può capitare che durante la fase di duplicazione ci siano
degli errori che non sono stati riconosciuti come tali.
ERRORI DI DUPLICAZIONE
Questi errori di duplicazione possono essere casuali oppure indotti da sostanze chimiche o da
eventi fisici (es. radiazioni); tali sostanze ed eventi prendono il nome di AGENTI MUTAGENI.
Gli agenti mutageni possono agire essenzialmente in tre modi: provocando dei cambiamenti
nella composizione chimica del DNA, determinando delle alterazioni del riarrangiamento fisico
5
di questa macromolecola oppure causando la fusione o la perdita di interi cromosomi,cioè
possono avvenire, ad esempio per:
Sostituzione di una base;
Delezione di parti di cromosoma;
Inserzioni di parti di cromosoma;
Traslocazioni di un braccio di un cromosoma su un altro;
Queste mutazioni possono modificare lo schema di lettura di un filamento di DNA che codifica
per una proteina.
L’esposizione agli agenti mutageni da parte di cellule deputate alla riproduzione può
determinare la comparsa di mutazioni ereditarie che non comportano grave danno cellulare ed
essere l’origine della spinta evolutiva.
Darwin, nel 1859, pur non conoscendo la molecola del DNA e le sue dinamiche biochimiche
elaborò una teoria che porta a definire l’origine delle nuove specie e solo nel XX secolo si potrà
interpretare la sua teoria attraverso il DNA e le sue mutazioni. Questa teoria di Darwin fu
espressa nel suo libro intitolato “La selezione naturale”.
LA SELEZIONE NATURALE
Secondo Darwin gli individui di una popolazione sono in competizione fra loro per le risorse
naturali. In questa lotta per la sopravvivenza l'ambiente opera una selezione, detta selezione
naturale. A causa della selezione naturale vengono eliminati gli individui più deboli, cioè quelli
che, per le loro caratteristiche sono meno adatti a sopravvivere a determinate condizioni
ambientali.
In sintesi, i punti principali su cui è basata la teoria evoluzionistica di Darwin sono: variabilità
dei caratteri, ereditarietà dei caratteri innati, adattamento all'ambiente, lotta per la
sopravvivenza, selezione naturale ed isolamento geografico.
LA TEORIA DI DARWIN
La teoria dell'evoluzione di Darwin si basa su 5 osservazioni principali:
1. Le specie sono dotate di una grande fertilità e producono numerosi discendenti.
2. Le popolazioni rimangono grosso modo delle stesse dimensioni, con modeste
fluttuazioni.
3. Le risorse di cibo sono limitate, ma relativamente costanti per la maggior parte del
tempo. Da queste prime tre osservazioni è possibile dedurre che verosimilmente in ogni
ambiente ci sarà tra gli individui una lotta per la sopravvivenza.
4. Con la riproduzione sessuale generalmente non vengono prodotti due individui identici.
La variazione è abbondante.
6
5. Gran parte di questa variazione è ereditabile.
Grazie a tali osservazioni Darwin afferma che: in un luogo di popolazioni stabili, dove ogni
individuo deve lottare per sopravvivere, quelli con caratteristiche che esprimono vantaggi in
quell’ambiente avranno maggiori possibilità di sopravvivenza e quindi di trasmetterle ai loro
discendenti. Col trascorrere delle generazioni, le caratteristiche vantaggiose diverranno
dominanti nella popolazione. Questa è la selezione naturale.
Darwin afferma inoltre che la selezione naturale, se si prolunga nel tempo, porta a dei
cambiamenti in una popolazione, conducendo eventualmente alla formazione di nuove specie
(speciazione). Egli propose una miriade di osservazioni come dimostrazione del processo e
dichiarò anche che la documentazione fossile potesse essere interpretata come prova di queste
osservazioni. Darwin immaginò inoltre la possibilità che tutte le specie viventi discendessero da
antichi progenitori. Le moderne prove del DNA sostengono questa idea, nonostante l’originale
teoria darwiniana sia stata un po’ modificata.
MODIFICA DELLA TEORIA DI DARWIN
La teoria di Darwin si basava essenzialmente sulla microevoluzione, ovvero il cambiamento
microscopico da una specie ad un’altra, ma dal punto di vista temporale questo non può
avvenire. Infatti alcuni scienziati, dopo aver calcolato il tempo che dovrebbe impiegare una
specie ad evolversi seguendo la teoria darwiniana, sono arrivati alla conclusione che essa non
possa essere vera in quanto per arrivare al numero di specie attualmente esistenti ci sarebbe
voluto molto più tempo. Tutto ciò ha portato ad una modifica della teoria per spiegare un
cambiamento radicale da un gruppo ad un altro. L’evoluzione della vita sulla terra potrebbe
essere spiegata anche mediante le estinzioni di massa. Si pensi, ad esempio, all’estinzione dei
dinosauri, in quanto a seguito della loro scomparsa si sono verificate un gran numero di
speciazioni, da parte delle specie sopravvissute, dovute, probabilmente, ad uno
sconvolgimento climatico.
CONFRONTO GENOMICO UOMO-SCIMPANZE’
L’uomo e lo scimpanzé sono un esempio di evoluzione partendo da un antenato comune. Qui di
seguito si confronta il DNA umano con quello dello scimpanzé.
7
Il genoma dello scimpanzé è per il 98.77% identico a quello umano. In media, un gene
codificante una proteina in un uomo differisce dal suo ortologo (I geni ortologhi sono i geni
che, in organismi differenti, codificano per le stesse proteine. Affinché un gene possa essere
definito ortologo, convenzionalmente, si considera la percentuale di analogia delle sequenze
nucleotidiche; una percentuale di analogia pari o superiori all'80% definisce due o più geni
ortologhi tra loro. I geni ortologhi, dal punto di vista evolutivo, derivano da linee ancestrali
comuni) nello scimpanzé per solo due sostituzioni aminoacidiche; quasi un terzo dei geni
umani ha esattamente la stessa traduzione proteica dei loro ortologhi nello scimpanzé. Una
grande differenza tra i due genomi è rappresentata dal cromosoma 2 umano, che è il prodotto
della fusione dei cromosomi 2A e 2B dello scimpanzé
È interessante notare come non condividiamo solamente i “bit” (le basi azotate) funzionali del
nostro DNA con lo scimpanzé. Guardiamo, sul braccio corto del cromosoma 10 c’è qualcosa di
interessante: il relitto di un’infezione virale.
8
Queste sequenze sono conosciute come retrovirus endogeni, o ERV. I retrovirus
immagazzinano le loro informazioni nell’RNA, e non nel DNA. Nel momento in cui infettano una
cellula, convertono il loro genoma da RNA a DNA. Questo processo è conosciuto come
trascrizione inversa. Questo DNA virale viene inserito in un punto casuale del cromosoma
ospite e se capita che il virus infetti le cellule germinali (quelle che producono cellule uovo o
spermatozoi), e la cellula si riproduca il DNA virale sarà passato figli e a tutte le generazioni
seguenti. Curioso che nella stessa posizione del cromosoma 10 dello scimpanzé ci sia lo stesso
retrovirus endogeno che si trova nel cromosoma 10 dell’uomo.
9
Se uomo e scimpanzé non avessero un antenato comune che ha contratto questo virus,questa
potrebbe essere semplicemente una coincidenza? La probabilità che due virus si inseriscano
nello stesso punto in due specie diverse come l’uomo e lo scimpanzé, calcolando la lunghezza
dei loro cromosomi, è 1 su 3×109. Di nuovo, nel braccio corto del cromosoma 1, c’è un altro
resto di un’antica infezione virale. E, esattamente nello stesso punto del cromosoma dello
scimpanzé, troviamo lo stesso ERV.
10La probabilità che DUE virus si trovino negli stessi punti in due specie è 1 su 4,5×1018 . Se
guardiamo nel cromosoma 19 dell’uomo, troviamo un terzo ERV. Ce n’è uno uguale, nello
stesso punto, nel genoma degli scimpanzé. La probabilità, ora, con TRE ERV uguali, diventa 1
su 4,5×1027. Anche nel cromosoma 6 c’è un ERV, e lo troviamo nello stesso punto del DNA
dello scimpanzé. La probabilità che ben QUATTRO retrovirus endogeni si trovino negli stessi
punti è 1 su 3,375×1036. Ma aspettate, c’è di più: anche sul cromosoma X si ripete la stessa
cosa. Ora gli ERV sono CINQUE, e la probabilità sale a 1 su 2,025×1045. È curioso che la
probabilità sia inferiore ad 1 su 1×1040. Di fatto, ci sono 16 retrovirus endogeni, in totale, negli
stessi punti dei cromosomi dell’uomo e dello scimpanzé.
La probabilità che 16 retrovirus endogeni siano negli stessi punti del genoma di due specie è 1
su 2.057.4×1065. Questa è la prova definitiva è esistito un antenato comune sia all’uomo sia
allo scimpanzé. Il DNA è una molecola utilissima per il confronto tra le specie ed è quindi
necessaria la sua estrazione dalle cellule e dalle altre componenti cellulari prima del
sequenziamento.
Qui di seguito si riporta il procedimento di estrazione del DNA.
11PREPARAZIONE DI UN ESTRATTO
GREZZO DI DNA
La procedura che impiegheremo si basa sul fatto che le strutture fosfolipidiche della membrana
esterna delle cellule e quella del loro nucleo possono essere demolite usando il detersivo per
piatti. Il campione in esame è spappolato in modo da separare il più possibile le cellule che
possono così venire maggiormente a contatto con il detersivo successivamente aggiunto. In tal
modo il DNA è liberato dalle membrane che lo trattenevano. Si filtra il liquido in modo da
separare la soluzione contenente il DNA dai residui cellulari presenti in sospensione. Infine il
DNA è precipitato con alcool in cui è insolubile. Il DNA così ottenuto può essere osservato al
microscopio e può essere usato per successivi esperimenti.
Materiali:
Campioni per l’estrazione: Banana Imbuto
Mortaio con pestello Garza per filtrazione
Beuta da 300 mL Microscopio con vetrini porta e coprioggetto
Soluzione al 4% di NaCl e di detersivo per piatti Bagnomaria con termometro
(senza fosfati) al 10% Provettone
Spruzzetta con acqua distillata Bacchetta di vetro
Cilindro graduato da 25 mL Pipette graduate
Alcool etilico al 95% raffreddato in bagno di Aspiratore automatico per pipette
ghiaccio Contagocce
Soluzione di pepsina al 3% in HCl 0,1 M Centrifuga
Becher da 300 mL con acqua e ghiaccio tritato
Provette da centrifuga
Procedimento:
ESTRAZIONE DEL DNA
1. Pesare 10g di del campione scelto per l’estrazione in un vetro di orologio.
2. Sminuzzare con un paio di forbici il campione pesato e trasferirlo in un mortaio,
aggiungere 10 mL di acqua distillata e pestarlo per più di 2-3 min (se il trattamento è
eccessivamente protratto nel tempo si rompono i filamenti di DNA che risultano più
corti).
3. Filtrare la miscela con imbuto con garza e raccogliere il filtrato in un provettone
posto nella beuta che lo sostiene.
4. Versare nel provettone un uguale volume della soluzione NaCl-detersivo: il
detergente rompe le membrane di ogni cellula (plasmatica e nucleare) e libera il DNA
dal nucleo.
5. Porre il provettone nel bagnomaria a 60°C per 15 min mescolando lentamente
ogni 3-4 min per completare la rottura delle membrane cellulari liberando il DNA dal
nucleo. L’alta temperatura denatura la DNasi cellulare che potrebbe degradare il DNA.
6. Raffreddare per 6 min immergendo il provettone in un beker con ghiaccio
mescolando ogni tanto, lentamente. Il repentino abbassamento della temperatura
blocca il processo in corso di frammentazione del DNA causata dal calore. Non
protrarre eccessivamente il raffreddamento.
7. Trasferire 5 mL in provetta da centrifuga e centrifugare al massimo dei giri per 5
minuti.
8. Trasferire mediante pipetta la parte liquida superiore in provetta pulita.
129. Aggiungere 5 gocce di soluzione acida di pepsina agitando delicatamente. La
pepsina “digerisce” gli istoni, le proteine legate al DNA.
10. Con la pipetta graduata versare gradualmente lungo le pareti del provettone 5
mL di alcool al 95% raffreddato in bagno di ghiaccio, evitando il rimescolamento dei
liquidi.
Si formano due strati separati: sopra l’alcool e sotto la miscela contenente il DNA.
Dopo pochi secondi, alla superficie di contatto dei due liquidi, si osserva la
formazione di uno strato filamentoso biancastro a forma di “medusa”: è il DNA.
Infatti il DNA non si scioglie in alcool mentre è solubile nelle soluzioni acquose
basiche.
(La pepsina è un enzima proteolitico individuato nel 1836 da Theodor Schwann. Esso è stato il
primo enzima animale ad essere stato descritto)
Filamenti di DNA
A seguito dell’estrazione si possono effettuare anche altre analisi sul DNA tra cui la
determinazione della sua concentrazione nei tessuto organici.
Determinazione della concentrazione di DNA in
soluzione attraverso metodi
spettrofotometrici
Si determinerà la concentrazione di una soluzione di DNA.
PROTOCOLLO:
Impostare lo spettrofotometro sulla doppia lunghezza d’onda 260/280 nm;
In una cuvetta di quarzo porre 1mL di acqua (bianco) e azzerare lo strumento(a
260/280 nm) ;
Preparare una cuvetta di quarzo contente 999 µL di H2O e aggiungere 1 µL della soluzione di
DNA (o comunque mantenere un rapporto di diluizione 1:1000);
Coprire con parafilm e miscelare capovolgendo delicatamente la cuvetta;
13 Introdurre la cuvetta nello spettrofotometro e leggere l’assorbanza a 260/280 nm;
Con i risultati ottenuti, calcolare la concentrazione di DNA sapendo che in cuvetta con un
cammino di 1 cm, il DNA a doppio filamento alla concentrazione di 50 µg/mL ha un
assorbimento di 1 a 260 nm:
Per risalire alla concentrazione iniziale della soluzione moltiplicare il valore ottenuto per
il fattore di diluizione (x 1000);
Calcolare il rapporto delle letture a 260nm e 280nm. Tale rapporto dovrebbe essere >=
a 1,7 per una preparazione pura di DNA. Se il rapporto è < di quel valore significa che
vi è una contaminazione proteica;
Spettrofotometria Uv-Visibile
La luce è una forma di energia ed è costituita da un insieme di radiazioni elettromagnetiche di
lunghezza d’onda diverse.
La luce può essere spiegata con due teorie diverse:
1)Teoria ondulatoria:
Le radiazioni elettromagnetiche sono forme di energia. Si tratta di un fenomeno ondulatorio
dovuto alla simultanea propagazione nello spazio della perturbazione di un campo elettrico e di
un campo magnetico oscillanti perpendicolari fra di loro. Ogni onda è caratterizzata dai
seguenti parametri:
Lunghezza d’onda: distanza fra due punti successivi in fase fra loro nel profilo spaziale
Frequenza: numero di oscillazioni al secondo
Periodo: distanza fra due punti successivi nell’ ordine di tempo
Ampiezza: distanza fra lo spostamento massimo e il punto rispetto alla posizione di
equilibrio
Intensità: energia trasportata dall’ onda nell’ unità di tempo di un area unitaria
perpendicolare all’ onda
14 Numero d’ onda: reciproco della lunghezza d’onda
2)Teoria corpuscolare:
La luce è formata da corpuscoli con pacchetti di energia quantizzati (fotoni)
L’energia associata ad ogni fotone dipende dalla frequenza dell’ onda ad esso associata. E=hv
TRANSIZIONI ELETTROMAGNETICHE
Quando una radiazione interagisce con la materia avvengono due fenomeni: ASSORBIMENTO o
EMISSIONE.
In condizioni normali atomi o molecole si trovano in uno STATO FONDAMENTALE, quando però
vengono sollecitati da diverse quantità di energia passano ad uno STATO ECCITATO(in genere
lo stato eccitato è poco stabile e perciò dura pochissimo tempo).
Le possibili transizioni elettromagnetiche sono molte e corrispondono alle diverse combinazioni
di energia elettronica, vibrazionale e rotazionale.
L’eccitazione degli elettroni di valenza di una molecola richiede energie tanto più elevate
quanto più grande è la separazione fra i livelli energetici di partenza e di arrivo delle
transizioni.
Le transizioni più comuni sono:
1)Transizioni σ σ*
Legame fra atomi più forte. Corrisponde alla rottura dei legami. (110-135nm)
2)Transizioni π π*
Tipiche dei composti insaturi(160-255 nm) e comprendono:
Transizioni E = Doppio legame isolato (es. CH2=CH2)
Transizioni B = Riguardano gli elettroni sull’anello aromatico (es. benzene)
Transizioni K = Riguardano i sistemi coniugati (es. CH2=CH-CH2-CH=CH2)
3)Transizioni n π * / σ*
Sono di tipo radicalico (285 nm), ovvero eteroatomi che dispongono di doppietti di non legame
in σ o π. (Es. C=N)
154)Transizioni d-d o f-f
Avvengono nei metalli di transizione. Formano legami di coordinazione con i leganti. L’
assorbimento degli orbitali di uguale energia viene modificato con la differenzazione dell’
energia degli orbitali.
5)Transizioni di carica:
Avvengono con il trasferimento di elettroni dai leganti al metallo.
LEGGE DELL’ ASSORBIMENTO
La legge sperimentale che descrive i fenomeni di assorbimento delle radiazioni
elettromagnetiche è chiamata Legge di Lambert-Beer ed è cosi formulata:
A=ε x b x C
In cui ε è il coefficiente di estinzione molare, b è il cammino ottico e C è la concentrazione.
ε dipende dalla lunghezza d’onda della radiazione assorbita, dal solvente e dalla specie chimica
che da assorbimento. Inoltre più è elevato il valore di ε più sarà alta la transizione
dell’elettrone.
Altro modo per esprimere l’assorbimento di una radiazione in termini quantitativi è la
TRASMITTANZA (T) ricavabile con la formula:
In cui I1 corrisponde all’intensità della radiazione incidente e in cui I0 corrisponde all’intensità
della radiazione in uscita dal campione.
Alcuni sostituenti, agendo sull’ assetto elettronico della molecola, possono
influenzare la posizione di massimo assorbimento di ogni sostanza che assorbe in
UV-Visibile(detto anche CROMOFORO) con una serie di effetti chiamati: batocromo,
ipsocromo, ipercromo, ipocromo, auxocromo e solvente.
16Il valore di ε per una data lunghezza d’onda in un determinato solvente può variare al variare
di C a causa di una serie di fattori chimici, fisici e strumentali. Questi fattori possono deviare la
linearità teorica della legge di Lambert Beer.
Gli effetti che deviano la linearità della legge di Lambert Beer :
Fattori chimici :
Concentrazione elevata
Polimeri formati da aggregati con il solvente
pH
Temperatura
Solvente polare\apolare
Non assorbe nell’ Uv\visibile
Fluorescenza
Soluzioni torbide
Fattori sperimentali :
L’ ampiezza della banda passante
Lavorare con radiazioni monocromatiche
Verificazione di diffusione
Fattori operativi
Dipendono dalla abilità dell’operatore e dalle condizioni di lavoro a sua
disposizione.
17LA SCIENZA ENTRA NEL TERRENO CHE
APPARTIENE AI ROMANZIERI
Le teorie di Darwin dominano il contesto positivistico della seconda metà dell’800
caratterizzato dai grandi progressi della scienza: essa venne vista come soluzione di tutti i
progressi dell’umanità e come possibilità di spiegazione di tutti i fenomeni anche sociali e
spirituali.
La storia, la religione, la psicologia, l’arte e la letteratura assumono alcuni postulati scientifici e
modelli interpretativi derivanti dalle scienze della natura, in particolare della teoria
dell’evoluzione di Darwin.
Tali concezioni, che stanno alla base della narrativa di numerosi autori francesi in particolare di
Emile Zola, ne “Il romanzo sperimentale”, del 1880, quest’ultimo sostiene che il metodo
sperimentale delle scienze, applicato in un primo tempo ai corpi inanimati(chimica, fisica), poi
ai corpi viventi(fisiologia), deve essere ora applicato anche alla sfera “spirituale”, agli atti
intellettuali e passionali dell’uomo. Di conseguenza la letteratura e la filosofia, che hanno come
oggetto di indagine proprio tali atti, devono entrare a far parte delle scienze, adottando il
metodo sperimentale.
Il “manifesto” di tale nuova concezione di letteratura si trova nella prefazione de “Il romanzo
sperimentale”.
Su questo sfondo l’attività letteraria assume una fisionomia totalmente nuova rispetto al
modello romantico della prima metà dell’Ottocento: anche la letteratura deve prendere come
modello l’oggettività e la precisione delle scienze naturali, e cooperare al progresso della
società attraverso l’analisi razionale del funzionamento dei comportamenti umani . Lo scrittore
non deve lavorare di fantasia , né farsi influenzare da sentimenti o spinte irrazionali, ma
attendersi con assoluta imparzialità ai risultati dell’osservazione e dell’esperimento.
TESTO: Prefazione de “Il romanzo sperimentale”
“Nel secolo scorso l'applicazione più esatta del metodo sperimentale fa sorgere la chimica e la
fisica che si liberano degli elementi irrazionali e soprannaturali. Si scopre, grazie all'analisi, che
vi sono leggi immutabili; si diventa padroni dei fenomeni. Poi un nuovo passo è compiuto. Gli
organismi viventi, nei quali i vitalisti ammettevano una forza misteriosa, sono a loro volta
ricondotti entro il meccanicismo che regola tutta la materia. La scienza prova che le condizioni
di esistenza di un fenomeno sono le stesse negli organismi viventi e nei corpi bruti; la fisiologia
assume a poco a poco la certezza della chimica e della fisica. Ma ci si fermerà a questo punto?
Certamente no. Quando avremo provato che il corpo dell’uomo è una macchina di cui un
giorno si potranno smontare e rimontare gli ingranaggi a piacimento dello sperimentatore, si
dovrà ben passare alle manifestazioni passionali ed intellettuali dell'uomo. Da quel momento
entreremo nel dominio che, fino ad ora, apparteneva alla filosofia ed alla letteratura; sarà la
conquista decisiva, da parte della scienza, delle ipotesi dei filosofi e degli scrittori. Vi sono la
18fisica e la chimica sperimentali; vi sarà la fisiologia sperimentale e, più tardi ancora, si avrà il
romanzo sperimentale. Si tratta di una progressione inevitabile ed è facile prevederne fin da
ora il termine finale. Tutto è collegato, bisognava partire dal determinismo dei corpi inanimati
per arrivare al determinismo degli organismi viventi; e poiché scienziati come Claude Bernard
dimostrano ora che leggi immutabili regolano il corpo umano, si può annunciare, senza timore
di ingannarsi, il momento in cui a loro volta saranno formulate le leggi del pensiero e delle
passioni. Un identico determinismo deve regolare il ciottolo della strada ed il cervello
dell'uomo. [...]Da quel momento la scienza entra dunque nel terreno che appartiene a noi
romanzieri che, ora, analizziamo l'uomo nella sua azione individuale e sociale. Con le nostre
osservazioni ed i nostri esperimenti portiamo avanti il lavoro del fisiologo, il quale ha portato
avanti quello del fisico e del chimico. In qualche modo facciamo della psicologia scientifica per
completare la fisiologia scientifica e, per condurre a termine l'evoluzione, non dobbiamo fare
altro che utilizzare nei nostri studi sulla natura e sull'uomo lo strumento decisivo del metodo
sperimentale. In una parola, dobbiamo operare sui caratteri, sulle passioni, sui fatti umani e
sociali come il fisico ed il chimico operano sui corpi inanimati e come il fisiologo opera sugli
organismi viventi. II determinismo regola l'intera natura. L'investigazione scientifica, il
procedimento sperimentale combattono ad una ad una le congetture degli idealisti e
sostituiscono i romanzi di pura immaginazione con i romanzi di osservazione e di esperimento.
Certamente non ho qui l'intenzione di formulare leggi. Allo stato attuale della scienza
dell'uomo, la confusione e l'oscurità sono ancora troppo grandi perché si tenti anche la più
piccola sintesi. Tutto quel che si può dire è che un determinismo assoluto regola tutti i
fenomeni umani. Perciò l'investigazione scientifica è un dovere. [...]
Senza arrischiarmi a formulare leggi, ritengo che il fattore ereditano abbia una grande
influenza sulle manifestazioni intellettuali e passionali dell’uomo; do anche un'importanza
considerevole all'ambiente. Occorrerebbe affrontare le teorie Darwin ma questo non è che uno
studio generale sul metodo sperimentale applicato al romanzo e mi perderei se volessi entrare
nei dettagli. Dirò solamente una parola sugli ambienti. Abbiamo visto l'importanza decisiva
data da Claude Bernard allo studio dell'ambiente infraorganico, di cui occorre tener conto, se si
vuole trovare il determinismo dei fenomeni negli organismi viventi. Ebbene, nello studio di una
famiglia, di un gruppo di organismi viventi, credo che l'ambiente sociale abbia parimenti una
importanza capitale. Un giorno probabilmente la fisiologia ci spiegherà il meccanismo del
pensiero e delle passioni; sapremo come funziona la macchina individuale dell’uomo, come
pensa, come ama, come procede dalla ragione alla passione ed alla follia; ma questi fenomeni,
queste risposte del meccanismo organico all'influenza dell'ambiente interno non si manifestano
all'esterno isolatamente e nel vuoto. L'uomo non è solo ma vive in una società, in un ambiente
sociale e perciò per noi romanzieri questo ambiente sociale modifica continuamente i
fenomeni. Anche il nostro grande studio ha in ciò il suo centro: nell'azione reciproca della
società sull'individuo e dell'individuo sulla società. Per il fisiologo, l'ambiente esterno e
l'ambiente interno sono unicamente chimici e fisici, il che gli permette di trovarne facilmente le
leggi.
Non siamo ancora in condizione di poter provare che l'ambiente sociale non sia,anche esso,
che chimico e fisico. Lo è certamente o piuttosto è il prodotto variabile di un gruppo di esseri
viventi, i quali sono totalmente sottoposti alle leggi fisiche e chimiche che regolano allo stesso
modo gli organismi viventi ed i corpi inanimati. Perciò vedremo che si può agire sull'ambiente
sociale agendo sui fenomeni di cui ci si sia resi padroni nell'uomo. E ciò costituisce il romanzo
sperimentale: possedere il meccanismo dei fenomeni umani, mettere in luce gli ingranaggi
delle manifestazioni passionali ed intellettuali quali li spiegherà la fisiologia, sotto le influenze
dell'ereditarietà e delle circostanze ambientali, per mostrare l'uomo mentre vive nell'ambiente
sociale che lui stesso ha prodotto, che quotidianamente modifica ed in seno al quale subisce a
sua volta una continua trasformazione. Perciò dunque basiamo il nostro lavoro sulla fisiologia,
prendendo, dalle mani del fisiologo, l'uomo isolato, per contribuire alla soluzione del problema
e risolvere su basi scientifiche l'interrogativo circa i comportamenti degli uomini non appena
vivono in società. [...]
Lo scopo del metodo sperimentale in fisiologia ed in medicina è di studiare i fenomeni per
divenirne padroni. [...]Dunque questo è lo scopo, questa è la moralità della fisiologia e della
medicina sperimentale:divenire padroni della vita per dirigerla. Supponiamo che la scienza
abbia proceduto nel suo cammino e che la conquista di ciò che è sconosciuto sia compiuta:
19l'età scientifica che Claude Bernard ha sognato sarà realizzata. Allora il medico sarà padrone
delle malattie; guarirà infallibilmente agendo sul corpo umano per la felicità ed il vigore della
specie. Si entrerà in un secolo in cui l'uomo, divenuto onnipotente, avrà soggiogato la natura
utilizzandone le leggi per fare regnare su questa terra tutta la giustizia e la libertà possibili.
Non vi è scopo più nobile, più elevato, più grande. In esso consiste il nostro compito di esseri
intelligenti: penetrare il come delle cose per dominarle e ridurle allo stato di meccanismi
ubbidienti. Ebbene, questo sogno del fisiologo e del medico sperimentale è anche quello del
romanziere che applica allo studio dell'uomo nella natura e nella società il metodo
sperimentale. Il nostro scopo è il medesimo; anche noi vogliamo essere padroni dei fenomeni
della vita intellettuale e passionale, per poterli guidare. In una parola siamo dei moralisti
sperimentali che mettono in luce mediante l'esperimento come si comporta una passione in un
dato ambiente sociale. Il giorno in cui ci impadroniremo del suo meccanismo, si potrà curarla e
placarla o almeno renderla il più inoffensiva possibile. Ecco dunque in che consistono l'utilità
pratica e la elevata moralità delle nostre opere naturaliste, che sperimentano sull'uomo,che
smontano e rimontano pezzo per pezzo la macchina umana per farla funzionare sotto
l'influenza dei vari ambienti.
Col procedere del tempo, col divenire padroni delle leggi, si tratterà soltanto di agire sugli
individui e sugli ambienti, se si vuole arrivare allo stato sociale migliore. In tal modo facciamo
della sociologia pratica ed il nostro lavoro avvantaggia le scienze politiche ed economiche.
Non conosco, lo ripeto, un lavoro più nobile né una più ampia applicazione. Essere in grado di
controllare il bene ed il male, regolare la vita, guidare la società, risolvere alla lunga tutti i
problemi del socialismo, conferire soprattutto solide basi alla giustizia dando una risposta con
l'esperimento ai problemi della criminalità, non è forse essere gli opera i più utili e più morali
del lavoro umano?”
Alla base delle teorie di Zola sul romanzo stanno i principi fondamentali del pensiero
positivistico, dominante in Europa in quel momento storico:
1. una visione integralmente materialistica della realtà;
2. l’assunzione delle scienze naturali come modello per ogni forma di conoscenza;
3. l’idea che l’agire umano, come ogni processo naturale, sia determinato da condizioni
biologiche e ambientali isolabili e analizzabili razionalmente;
4. la fede nell’evoluzione della scienza, destinata, col tempo, a conoscere “tutto”;
5. la convinzione che all’evoluzione della scienza sia associato un sicuro progresso della
società.
In Italia le istanze del Naturalismo francese furono in parte raccolte dallo scrittore siciliano
Giovanni Verga (1840-1922).
Tuttavia Verga riprende il Naturalismo non tanto come ideologia progressiva, ma
principalmente ne mette in atto le tecniche narrative. Egli infatti basa i suoi scritti sui criteri
naturalistici di impersonalità, di analisi “del fatto nudo e schietto” e di attenzione alle diverse
classi sociali.
Il manifesto della sua poetica possiamo trovarlo nella prefazione alla novella “L’amante di
Grimigna”
TESTO: Prefazione de “ L’amante di Gramigna”
“Caro Farina, eccoti non un racconto, ma l'abbozzo di un racconto. Esso almeno avrà il merito
di essere brevissimo, e di essere storico - un documento umano, come dicono oggi -
interessante forse per te, e per tutti coloro che studiano nel gran libro del cuore. Io te lo
ripeterò così come l’ho raccolto pei viottoli dei campi, press’a poco colle medesime parole
semplici e pittoresche della narrazione popolare, e tu veramente preferirai di trovarti faccia a
faccia col fatto nudo e schietto, senza stare a cercarlo fra le linee del libro, attraverso la lente
dello scrittore. Il semplice fatto umano farà pensare sempre; avrà sempre l’efficacia dell’essere
stato, delle lagrime vere, delle febbri e delle sensazioni che sono passate per la carne; il
misterioso processo per cui le passioni si annodano, si intrecciano, maturano, si svolgono nel
loro cammino sotterraneo, nei loro andirivieni che spesso sembrano contraddittori, costituirà
per lungo tempo ancora la potente attrattiva di quel fenomeno psicologico che forma
20l'argomento di un racconto, e che l'analisi moderna si studia di seguire con scrupolo scientifico.
Di questo che ti narro oggi, ti dirò soltanto il punto di partenza e quello d’arrivo, e per te
basterà, - e un giorno forse basterà per tutti. Noi rifacciamo il processo artistico al quale
dobbiamo tanti monumenti gloriosi, con metodo diverso, più minuzioso e più intimo.
Sacrifichiamo volentieri l’effetto della catastrofe, allo sviluppo logico, necessario delle passioni
e dei fatti verso la catastrofe resa meno impreveduta, meno drammatica forse, ma non meno
fatale. Siamo più modesti, se non più umili; ma la dimostrazione di cotesto legame oscuro tra
cause ed effetti non sarà certo meno utile all'arte dell'avvenire. Si arriverà mai a tal
perfezionamento nello studio delle passioni, che diverrà inutile il proseguire in cotesto studio
dell'uomo interiore? La scienza del cuore umano, che sarà il frutto della nuova arte, svilupperà
talmente e così generalmente tutte le virtù dell'immaginazione, che nell'avvenire i soli romanzi
che si scriveranno saranno i fatti diversi? Quando nel romanzo l'affinità e la coesione di ogni
sua parte sarà così completa, che il processo della creazione rimarrà un mistero, come lo
svolgersi delle passioni umane, e l'armonia delle sue forme sarà così perfetta, la sincerità della
sua realtà così evidente, il suo modo e la sua ragione di essere così necessarie, che la mano
dell'artista rimarrà assolutamente invisibile, allora avrà l'impronta dell’avvenimento reale,
l'opera d'arte sembrerà essersi fatta da sé, aver maturato ed esser sorta spontanea come un
fatto naturale, senza serbare alcun punto di contatto col suo autore, alcuna macchia del
peccato d'origine .“
Nella prefazione a “L’amante di Gramigna” Verga sintetizza i principi fondamentali della sua
interpretazione del verismo:
1. l’opera d’arte deve essere un “documento umano”: Verga prende a prestito questa
definizione dal naturalismo francese e in particolare da Zola che teorizzava il romanzo
come una testimonianza fedele dei fatti , studiati con scrupolo scientifico;
2. le scelte linguistiche dell’autore devono modellarsi su quelle dell’ambiente sociale
rappresentato (“ le medesime parole semplici e pittoresche della narrazione popolare”);
3. grazie a questa scelta stilistica il lettore dovrà avere l’impressione di trovarsi “ faccia a
faccia col fatto nudo e schietto”, non filtrato dal punto di vista e dal giudizio dello
scrittore;
4. in questo modo l’opera d’arte sembrerà “essersi fatta da sé” : la psicologia dei
personaggi si comprenderà attraverso le loro azioni e il processo delle passioni verrà
ricostruito attraverso alcuni fatti essenziali(“il punto di partenza e quello di arrivo”),
legati da leggi di rigorosa consequenzialità, che l’autore avrà ricostruito con oggettività
scientifica, senza ricorrere ad artificiosi effetti romanzeschi.
IL RAZZISMO SCIENTIFICO
La teoria dell’evoluzione fu spesso estesa dal campo della scienza naturale a quello ideologico:
utilizzando l’affermazione di Darwin sulla necessità della guerra per la produzione di animali
superiori , il “darwinismo sociale” riconosceva alle nazioni o alle classi più forti un diritto
“naturale” a dominare su quelle più deboli, in nome del miglioramento della specie.
Alcune opere di inizio ‘900 diedero un fondamento teorico all’antisemismo del Novecento,
sfociando nell’orrendo sterminio degli Ebrei operato dai nazisti nel corso della seconda guerra
mondiale. Fenomeni di persecuzione degli Ebrei erano esistiti fino al Medioevo, su motivazioni
religiose. Nel corso dell’Ottocento, mentre in quasi tutti gli stati europei vengono riconosciuti
agli Ebrei pieni diritti di cittadinanza, sorge un nuovo antisemismo, su base razzistica: si
teorizza l’esistenza di una “razza” ebraica, in conflitto insanabile con la “razza ariana”.
Il presupposto è ‘esistenza di differenze di attitudini tra le razze umane, che renderebbero
alcune per natura superiori alle altre. Il razzismo tende a identificare le razze con nazionalità,
almeno con grandi gruppi etnici; si identifica la razza eletta nel gruppo germanico, che
conserverebbe in modo più puro i caratteri della mitica “razza ariana”. L’ideale della “ purezza
della razza” si scontra però col fatto innegabile dell’infinita mescolanza di popoli che si è avuta
nella storia, in particolare in Europa; ci si rifugia allora nella “proporzione di sangue puramente
21germanico” che stabilirebbe una gerarchia tra i popoli: il “sangue” è una metafora
pseudoscientifica dominante nel discorso razzista.
Un punto centrale del razzismo è l’identificazione tra popoli e razze.
Il razzismo è stato un supporto ideologico del nazionalismo, dell’imperialismo e del
colonialismo che caratterizzano la storia europea fino alla prima guerra mondiale; si può
trovare una giustificazione teorica dell’oppressione coloniale dei popoli africani e asiatici, al
culmine dell’epoca.
INDICE
INTRODUZIONE ALLA TESINA : PAG. 1
DNA E CONCETTI BASE : PAG. 2,3,4 5 e 6
TEORIE DI DARWIN : PAG. 6 e 7
CONFRONTO GENICO UOMO-SCIMPANZE’ : PAG.
7,8,9,10 e 11
ESTRAZIONE DEL DNA DA UN TESSUTO : PAG.
11,12 e 13
CONCENTRAZIONE DNA NEI TESSUTI : PAG. 13 e
14
SPETTROFOTOMETRIA UV-VISIBILE : PAG.
14,15,16 e 17
IL DARWINISMO IN LETTERATURA : PAG. 18,19,20
e 21
22 IL RAZZISMO SCIENTIFICO : PAG. 21
BIBLIOGRAFIA
Questa tesina è stata scritta con l’aiuto di libri e siti
internet, i quali sono qua sotto riportati:
BIOTECNOLOGIE E CHIMICA DELLE
FERMENTAZIONI (libro di testo a cura di Alberto
Tagliaferri e Celeste Grande)
ELEMENTI DI ANALISI CHIMICA STRUMENTALE
(libro di testo a cura di Renato Cozzi, Pierpaolo
Protti e Tarcisio
Ruaro)
LA LETTERATURA (libro di testo a cura di Guido
Baldi, Silvia Giusso, Mario Razzetti e Giuseppe Zaccaria)
INVITO ALLA BIOLOGIA (libro non di testo a cura
di Helena Curtis e N. Sue Barnes)
BIOLOGIA (libro non di testo a cura di Neil A.
Campbell e Jane B. Reece)
23 WIKIPEDIA (sito internet)
LA SPETTROSCOPIA IN BIOLOGIA (PDF
Università di Verona a cura di Linda Avesani)
LABORATORIO 2: ESTRAZIONE DI DNA
GENOMICO (PDF Università di Milano)
24Puoi anche leggere
