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COGNOME / NOME
CLASSE
DATA
BIOLOGIA
Esercizio per valutare le
COMPETENZE DI BASE PER L’ASSE SCIENTIFICO-TECNOLOGICO
A) Osservare, descrivere ed analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale e riconoscere nelle varie forme
i concetti di sistema e complessità.
B) Analizzare qualitativamente e quantitativamente fenomeni legati alle trasformazioni di energia a partire dall’esperienza.
C) Essere consapevole delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie nel contesto culturale sociale in cui vengono applicate.
Leggi il seguente brano e rispondi alle domande poste di seguito.
• Gli esperimenti di Federick Griffith e di Oswald T. Avery
che portarono alla scoperta del fattore trasformante e della sua
composizione.
All’inizio del 1940 poco ancora si sapeva sulla reale composizione dei geni e sul loro meccanismo. Permanevano molte incognite, per
esempio: da che cosa sono formati i cromosomi? Quali molecole li compongono? In quale modo un gene può esprimere un carattere?
Un passo avanti verso la comprensione della costituzione molecolare dei cromosomi fu compiuto grazie agli esperimenti condotti dal
batteriologo statunitense Oswald T. Avery (1877-1955) che lo portarono, nel 1943, alla scoperta del cosiddetto fattore trasformante.
Per poter meglio comprendere il percorso di questa ricerca bisogna fare un passo indietro e tornare al 1928, quando il batteriologo
inglese Federick Griffith (1877-1941), mentre studiava la possibilità di trovare un vaccino per lo Streptococcus pneumoniae, eseguì
degli esperimenti che a quel tempo potevano sembrare deviare dalle altre ricerche in atto.
Esperimento di Federick Griffith
Griffith cercava di stimolare, in alcuni topi da laboratorio, una difesa immunitaria contro lo Streptococcus iniettando loro miscugli di
batteri. Per gli esperimenti utilizzava due ceppi batterici: uno virulento che possedeva una capsula costituita da polisaccaridi, e uno mutante non virulento e privo di capsula. Effettuò diverse prove con diverse sospensioni batteriche ottenendo i risultati riportati in tabella.
Sospensioni batteriche inoculate
Batteri virulenti con capsula vivi
Batteri virulenti uccisi
con il calore
il topo muore
Batteri non virulenti
senza capsula vivi
il topo sopravvive
il topo sopravvive
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Griffith pensò allora che se avesse inoculato nei topi batteri non virulenti vivi mescolati a batteri virulenti uccisi con il calore,
sarebbe riuscito ad attivare una difesa immunitaria contro i batteri. Ma l’esperimento non confermò la sua ipotesi, poiché i
topi morivano.
Egli allora prelevò dei campioni di sangue dai topi morti e scoprì la presenza di batteri capsulati e quindi virulenti. Che cosa
era accaduto?
Competenza A
1. Che cos’è la difesa immunitaria? Come funziona?
La difesa immunitaria è un tipo di difesa messa in atto da organismi vertebrati contro agenti che vengono riconosciuti
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estranei all’organismo. È attuata dal Sistema Immunitario per mezzo di particolari cellule, i linfociti, che attaccano diretta-
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mente l’agente estraneo, o per mezzo di particolari molecole, dette anticorpi, che sono prodotte dai linfociti B.
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I linfociti B e T sono in grado di riconoscere quel determinato agente come estraneo al momento della sua penetrazione e
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sferrare un primo attacco, e memorizzare l’agente estraneo per sferrare un secondo e più vigoroso attacco in occasione di
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un’eventuale successiva penetrazione. (punteggio pieno)
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Risposta con la descrizione di che cos’è, ma non si cita il funzionamento o viceversa. (punteggio parziale)
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2. Che cosa s’intende per ceppo batterico mutante?
Per ceppo batterico mutante s’intende una popolazione di batteri che differisce per una o più caratteristiche dal ceppo che li
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ha originati a seguito di mutazioni cromosomiche del DNA. (punteggio pieno)
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Competenza B
3. Prova a formulare un’ipotesi per spiegare i risultati dell’esperimento di Griffith.
Una sostanza che non veniva distrutta o alterata con il calore si trasferiva dai batteri virulenti morti nei batteri vivi non vi...........................................................................................................................................................................................................
rulenti rendendoli a loro volta virulenti. (punteggio pieno)
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Qualche sostanza si trasferiva dai batteri virulenti morti nei batteri vivi non virulenti. (punteggio parziale)
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Griffith dedusse che “qualcosa” era stato trasferito dai batteri virulenti morti a quelli non virulenti vivi, permettendo loro di
produrre una capsula polisaccaridica e così trasformarsi in batteri virulenti. Il fenomeno osservato venne chiamato trasformazione e Griffith ipotizzò che il fenomeno fosse dovuto a un trasferimento di molecole proteiche.
Ben presto si comprese che non potevano essere molecole proteiche quelle che venivano trasferite.
4. ripercorri le fasi dell’esperimento e le azioni che vengono fatte sui ceppi batterici e
spiega perché, secondo te, non potevano essere proteine. Indica, quindi, quali altre
molecole potevano costituire il fattore trasformante.
Perché
i batteri virulenti inoculati venivano uccisi con il calore e le proteine sono biomolecole che sottoposte a calore
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denaturano, cioè cambiano la struttura originaria con conseguente perdita della loro funzione.
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Le altre molecole che potevano costituire il fattore trasformante erano i lipidi, i glucidi e gli acidi nucleici. (punteggio pieno)
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Risposta non completa (punteggio parziale)
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• Esperimento di Oswald t. Avery.
Fu appunto Oswald T. Avery (1877-1955) che, assieme ai suoi collaboratori del Rockfeller Institute di New York, riprese gli studi di
Griffith sulla trasformazione batterica con lo scopo di scoprire la natura molecolare del cosiddetto fattore trasformante dei batteri.
Per prima cosa trattò una colonia di batteri (Streptococcus pneumoniae) vivi e virulenti in modo da romperne la membrana
cellulare (processo di lisi) ottenendo così una soluzione nella quale era disciolto il materiale contenuto nei batteri, il cosiddetto
estratto cellulare o lisato cellulare.
5. Quali tipi di macromolecole biologiche doveva trovarsi nell’estratto cellulare?
A) Polisaccaridi e proteine;
C) Proteine, DNA e polisaccaridi;
B) Proteine, lipidi, polisaccaridi e DNA;
D) Polisaccaridi, lipidi, proteine e acidi nucleici.
Risposta:
D (punteggio pieno)
b (punteggio parziale)
A e c (nessun punteggio)
Avery e colleghi riuscirono a separare l’estratto cellulare dei batteri virulenti (batteri S) nelle varie componenti macromolecolari, cioè proteine-polisaccaridi-lipidi-acidi nucleici. Per cercare di capire quali di queste sostanze erano effettivamente in grado
di trasformare batteri R non virulenti in batteri S virulenti, introdussero in ogni porzione di estratto cellulare dei batteri R
vivi non virulenti. I risultati ottenuti sono riportati nella figura.
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Competenza B
6. Quali conclusioni si possono dedurre dai risultati ottenuti? Questo esperimento ha permesso di individuare esattamente la biomolecola che costituisce il fattore trasformante?
Motiva la tua risposta.
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topi sopravvivevano quando venivano loro inoculati le proteine, i lipidi e i polisaccaridi, ma morivano con gli acidi nucleici;
quindi
il fattore trasformante, cioè quella sostanza che passava dai batteri virulenti morti a quelli non virulenti vivi renden...........................................................................................................................................................................................................
doli
virulenti, doveva essere un acido nucleico. L’esperimento non ha permesso d’individuare esattamente la biomolecola,
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poiché sia il DNA che l’RNA sono entrambi acidi nucleici. (punteggio pieno)
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Risposta non completa (punteggio parziale)
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Competenza A
7. Avery eseguì in seguito questo secondo esperimento. Mise dell’estratto cellulare in due
provette, quindi in una inserì un enzima che degrada il DNA (desossiribonucleasi) e
nell’altra un enzima che degrada l’RNA (ribonucleasi). Poi iniettò in alcuni topi l’estratto
della prima provetta e in altri l’estratto della seconda provetta.
Secondo te quali risultati ottenne Avery per giungere alla conclusione che il fattore trasformante fosse costituito da un frammento di DNA? Da dove deriva il frammento?
1) caso Estratto cellulare + desossiribonucleasi
8. I topi rimanevano vivi secondo te? X SÌ
NO
9.Quindi avveniva la trasformazione dei batteri R in batteri S?
SÌ
X NO
2) caso Estratto cellulare + ribonucleasi
X NO
10. I topi rimanevano vivi secondo te?
SÌ
11. Quindi avveniva la trasformazione dei batteri R in batteri S?
X SÌ
NO
il fattore trasformante fosse il DNA poiché i topi morivano con l’estratto dove era stato inserito
Avery dedusse che ............................................................................................................................................................................
l’enzima ribonucleasi che degrada l’RNA ma lascia inalterato il DNA.
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12. Perché avveniva la trasformazione dei batteri R in batteri S?
Il DNA dei batteri S che passava nei batteri R li rendeva virulenti.
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Competenza C
13. Questa scoperta aprì nuovi orizzonti della biologia: secondo te quali?
Questa scoperta ha permesso di intraprendere nuovi studi nella ricerca genetica: infatti, affermare che la trasformazione
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batterica fosse determinata dal DNA significava presumere che il DNA fosse in grado di trasferire caratteristiche tipiche
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di un ceppo batterico in un altro. (punteggio pieno)
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