Nel 1869, un biochimico scoprì una sostanza all'interno del nucleo, chiamata nucleina, e inizialmente pensò si trattasse di una proteina. Successive ricerche dimostrarono che questa molecola era formata da una base azotata, un gruppo fosfato e uno zucchero pentoso.
Nel 1928, si svolse il primo esperimento che introducesse il concetto del principio trasformante, dimostrando la struttura regolare del DNA. Nel 1943, un nuovo esperimento del principio trasformante utilizzò sostanze per eliminare grassi e proteine, dimostrando che l'effetto trasformante persisteva anche in questo caso.
Nell'esperimento della trasformazione batterica, si notò che i batteri rugosi divenivano lisci assorbendo i frammenti di DNA dei batteri lisci, e ciò provocava la trasformazione e la riproduzione sessuale dei batteri.
I batteriofagi, virus che uccidono i batteri, vennero studiati per la loro struttura e per il ruolo che svolgono nell'infezione batterica. Inoltre, l'esperimento di Hershey e Chase dimostrò che il DNA è il materiale genetico che infetta batteri, confermando che gli acidi nucleici sono diversi dalle proteine.
Nel 1957, venne formulato il dogma centrale della biologia molecolare e nel 1958 si svolsero i primi esperimenti per dimostrare come si duplica il DNA. Nel 1962, Watson e Crick ricevettero il premio Nobel per la scoperta della struttura a doppia elica del DNA.
Il DNA è un polimero composto da nucleotidi, ciascuno dei quali è formato da uno zucchero pentoso, un gruppo fosfato e una base azotata. Le basi azotate possono essere pirimidine (come la timina, uracile e citosina) o purine (come l'adenina e la guanina).
La regola di Chargaff stabilisce che nella molecola di DNA estratta dalle cellule la quantità di purine è sempre uguale alla quantità di pirimidine, con l'equazione A+G=T+C. Questa regola diede indicazioni fondamentali per la scoperta della struttura a doppia elica del DNA.
La struttura a doppia elica del DNA è antiparallela e complementare, con nucleotidi legati insieme da legami covalenti e da legami a idrogeno tra le basi azotate. L'elica ha una struttura destrogira che crea solchi maggiori e minori, e la complementarità delle basi azotate permette la duplicazione del DNA.
Il processo di duplicazione del DNA avviene in diverse fasi e sottopone il DNA a diverse ipotesi teoriche, come l'ipotesi conservativa e l'ipotesi semiconservativa. La duplicazione è fondamentale per la replicazione del DNA e per la trasmissione dell'informazione genetica.
In conclusione, la duplicazione del DNA rappresenta un processo cruciale nella biologia molecolare e nella trasmissione dell'informazione genetica, con implicazioni significative per la comprensione della vita a livello cellulare.
