Biologia molecolare
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La biologia molecolare è la parte della biologia che studia gli esseri viventi a livello dei meccanismi molecolari alla base della loro fisiologia, concentrandosi in particolare sulle interazioni tra le macromolecole, ovvero proteine e acidi nucleici (DNA e RNA). Per biologia molecolare si intendono spesso una serie di tecniche che consentono la rilevazione, l'analisi, la manipolazione, l'amplificazione (PCR) e la copia (clonaggio) degli acidi nucleici.
[modifica] Relazione con altre discipline
Il confine tra la biologia molecolare e le discipline affini, come la genetica e la biochimica era inizialmente molto chiaro, mentre oggi non è più ben definito. Una definizione classica vedeva infatti la biologia molecolare come lo studio dei processi molecolari di replicazione, trascrizione, splicing e traduzione del materiale genetico. La genetica classica si occupa invece dello studio dell'ereditarietà dei caratteri, servendosi per esempio dei mutanti: la genetica molecolare utilizza tecniche e nozioni della biologia molecolare al fine di studiare l'ereditarietà, fornendo un ponte tra queste due discipline. La biochimica è lo studio delle sostanze chimiche e del metabolismo degli esseri viventi. Le molecole oggetto di studio della biologia molecolare sono tuttavia anche sostanze chimiche: inoltre lo studio approfondito del metabolismo non può esimersi dall'investigare i processi molecolari che lo controllano a livello genico, entrando quindi in un campo comune con la genetica e la biologia molecolare.
Anche altri campi della biologia sfruttano le tecniche della biologia molecolare e concentrano la propria attenzione al livello di interazioni molecolari, in modo diretto, come la biologia cellulare e la biologia dello sviluppo, oppure indiretto, come l'evoluzionistica, la biologia di popolazioni e la filogenetica.
Il campo della biologia molecolare si interseca anche con altre discipline non biologiche: per esempio con l'informatica per l'elaborazione dell'enorme mole di dati che vengono prodotti con tecniche ad high throughput o con la fisica nello studio delle biomolecole a livello di struttura tridimensionale (biologia strutturale).
[modifica] Storia
Il termine biologia molecolare risale al 1938, coniato da Warren Weaver, direttore della fondazione Rockefeller, che credeva in uno sviluppo della biologia a livello molecolare, grazie ad avanzamenti significativi di discipline quali la cristallografia a raggi X.
Alcuni esperimenti negli anni '30 e '40 fornirono le basi su cui la disciplina sarebbe poi nata: nel 1935 si collegò per la prima volta l'ereditarietà ai cromosomi. Il trasferimento di tratti somatici tra ceppi batteri fu correlato al DNA nel 1943 nell'esperimento di Avery (a sua volta basato sul risultato del famoso esperimento di Griffith). Infine nell'esperimento di Hershey-Chase del 1953 fu dimostrato che il DNA è il materiale genetico.
La nascita della biologia molecolare si può però far risalire alla scoperta della struttura del DNA da parte di James Watson e Francis Crick. L'esperimento di Meselson-Stahl nel 1958 dimostrò il meccanismo di replicazione del DNA. Poco dopo il codice genetico fu decodificato dal gruppo di Crick.
[modifica] Il dogma centrale
Il cosiddetto "dogma centrale della biologia molecolare", enunciato da Francis Crick nel 1957 prevede che l'informazione fluisca dagli acidi nucleici alle proteine e non viceversa. In effetti il flusso di informazione procede normalmente soltanto in una direzione: dal DNA all'RNA alle proteine. Sono tuttavia note alcune eccezioni a questo comportamento: i retrovirus hanno il proprio patrimonio genetico sotto forma di RNA che viene retrotrascritto nel DNA nella cellula ospite; i prioni sono proteine che replicano la propria conformazione in altre proteine, con un trasferimento laterale di informazione.
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