Storia della Chimica

I Personaggi, le intuizioni e le scoperte – ma anche i dibattiti e le smentite più clamorose – che hanno fatto la storia della chimica, dalle origini fino ai giorni nostri.

La scoperta della doppia elica del DNA

di Sergio Barocci

[  continua dalla 1° parte:
Storia della scoperta degli acidi nucleici: prima della strutturistica di Watson e Crick”  ]

modello della struttura del DNA[…] Si arrivò così alla vigilia della scoperta della doppia elica del DNA: da sei anni Avery e collaboratori avevano pubblicato il loro classico lavoro in cui si dimostrava che il princìpio trasformante era il DNA . Insieme a scoperte successive , il lavoro di Avery e collaboratori ha costituito una prova sperimentale che il DNA e non le proteine rappresentava la molecola biologica dell’ereditarietà segnando l’inizio dell’era della biologia molecolare, anche se tale lavoro ebbe poco credito nella comunità scientifica di allora.
L’importanza del DNA nel meccanismo dell’ereditarietà divenne totale con l’esperimento del frullatore da parte di Alfred D. Hershey e di Martha Chase attraverso lo studio di batteri e batteriofagi. Tale esperimento a detta dello stesso Hershey, non rappresentava di certo l’esperimento migliore tra i tanti che consacrarono il DNA come la molecola portatrice dell’ereditarietà biologica.
Anche se era stato stabilito che il DNA era il materiale genetico di tutti gli organismi ad eccezione di alcuni virus e fornito alcuni dettagli su come alcuni componenti chimici di base costituivano gli acidi nucleici, rimaneva ancora da decifrare la struttura precisa del DNA cioè come venivano organizzate le catene polinucleotidiche in DNA che funzionava da materiale genetico. Continua...

Storia della scoperta degli acidi nucleici. 1° parte: prima della strutturistica di Watson e Crick

di Sergio Barocci

INTRODUZIONE

DNA - cromosoma - nucleo - cellulaLa storia dei due acidi nucleici DNA (acido desossiribonucleico) e RNA (acido ribonucleico) è la storia stessa della biologia molecolare, una scienza che studia e interpreta a livello molecolare i fenomeni biologici, considerando la struttura, le proprietà e le reazioni delle molecole chimiche di cui gli organismi viventi sono costituiti.

E’ infatti, attraverso una serie di scoperte spesso indipendenti e anche spesso ignorate per anni, anche se apprezzate occasionalmente con una certa rapidità, attorno alla doppia elica del DNA, che si è venuta così a costruire negli anni questa scienza quanto mai ricca di interesse e potenzialità.
La biologia molecolare nasce dalle indagini cristallografiche sulle molecole biologiche negli anni ’30 del secolo scorso e incomincia ad affermarsi i maniera definitiva negli anni ’50 come scienza autonoma con gli studi sulla struttura del DNA ad opera di J. Watson e F. Crick anche se non è noto con certezza chi abbia usato per primo il nuovo termine. In effetti, una delle prime menzioni scritte la si trova nel titolo di una “ Harvey Lecture “ dal titolo Avventure in biologia molecolare, tenuta da un certo William T. Astbury, uno strutturista scozzese.

William Thomas Astbury (1898 – 1961), fisico inglese, noto per i suoi pioneristici studi di diffrazione a raggi X sulle molecole biologiche. Continua...

Henry Cavendish: lo scopritore dell’idrogeno che pesò il mondo

di Vincenzo Villani

Continuiamo con la rilettura dei chimici illustri raccontati da Bertrand Jaffe nelle sue biografie.  E’ la volta di Henry Cavendish, milionario eccentrico e geniale che scoprì l’idrogeno e decompose e sintetizzò l’acqua.

Henry nacque nel 1731 in una nobile famiglia inglese di condottieri, dignitari e navigatori, cavendo tutus (sii sicuro esercitando la prudenza) era il loro motto. Egli portò quest’indole a limiti estremi in tutt’altra direzione: riservato e solitario fu assorbito dalla ricerca scientifica in modo completo. Fu abilissimo sperimentatore, la Scienza per lui significò ‘misurare’. Seppe concepire apparecchiature ed esperimenti la cui precisione ha sfidato il tempo.

sviluppo di idrogeno gassoso dalla reazione di un metallo con un acidoGià Paracelso, ultimo degli alchimisti e primo dei chimici, nel ‘500 aveva osservato che l’acido solforico reagiva col ferro liberando misteriose bollicine. Cavendish, si propose di studiare la natura di quel gas incognito che bruciava con una fiammella azzurra: forse si trattava del flogisto, lo spirito imponderabile che si liberava nella combustione. Per indagare, utilizzò acidi e metalli diversi: ferro, zinco e stagno, acido cloridrico e solforico, in tutti i casi ottenne la stessa fiamma azzurra… Era incredibile che lo stesso composto si liberasse in reazioni così diverse: non poteva trattarsi che del fantomatico flogisto, che si riteneva presente nei metalli. Continua...

Anche tra vecchi scaffali si nasconde la Chimica…

di Vincenzo Villani

Tra gli scaffali impolverati di una vecchia libreria, ho scovato il volume di Bernard Jaffe La conquista della materia tradotto da Stefano Fachini per Mondadori nel 1937.  E’ una storia della chimica di carattere divulgativo, scritta con una prosa d’altri tempi, con enfasi romantica. Vi vengono trattate le figure dei chimici più eminenti (a partire dagli alchimisti…) in un racconto avvincente e rigoroso che conserva tutt’oggi una valenza didattica. Così, mi sono riproposto di condividere la mia piccola scoperta riadattando la narrazione in chiave moderna conservando tuttavia, il fascino del passato.

Cominciamo con l’ecclesiastico che scopre l’alimento della vita: Joseph Priestley, lo scopritore dell’ossigeno.  Siamo a Birmingham, è il 14 luglio del 1791, anniversario della caduta della Bastiglia. L’Inghilterra è percorsa da venti di rivolta: Priestley è un pastore dissidente, un presbiteriano. Si era pericolosamente speso a favore dei coloni americani nella lotta per l’indipendenza. La sua casa fu assalita dai conservatori e libreria, manoscritti e strumenti scientifici dati alle fiamme…
Egli fu filosofo, teologo, politico e…chimico: sempre controcorrente, mosso da grandi ideali di giustizia e verità. Sebbene dilettante, fu mosso da grande curiosità scientifica e la sua opera fu tanto vasta da contribuire a rivoluzionare la chimica: scoprì metodiche nuove e dieci nuovi gas. Continua...

Personaggi e tappe che hanno segnato la nascita della biochimica clinica

di Sergio Barocci

La chimica o biochimica clinica è una parte fondamentale della medicina di laboratorio che fornisce informazioni ottenute con metodi fisici, chimici o biologici su tessuti o componenti biologiche umane “in vivo” o “in vitro” o su materiali connessi alla patologia umana (plasma sanguigno e altri fluidi quali urina, liquido pleurico e peritoneale, fluido cerebro-spinale ecc) ai fini della tutela e promozione della salute, della prevenzione, della diagnosi, della valutazione del decorso della malattia e del monitoraggio della terapia.

L’ utilità della chimica clinica consiste:
• nella diagnosi di malattie su base biochimica come gli errori del metabolismo,
• nella classificazione e caratterizzazione fisiopatologica di malattie,
• nel fornire dati per analisi statistiche e/o epidemiologiche,
• nel ruolo nel controllo della posologia dei farmaci,
• nel monitoraggio di farmaci e nel rischio lavorativo e in tossicologia.

La principale finalità per la richiesta di indagini di laboratorio è rappresentata dallo screening per la conferma o per l’ esclusione di un sospetto diagnostico o ancora per la formulazione di un altro. Singoli test o gruppi di test, possono quindi fornire non solo informazioni prognostiche ma essere anche utilizzati per il monitoraggio terapeutico o per il decorso di una malattia.

Karl LandsteinerKarl Landsteiner (1868 – 1943) biologo statunitense che scoprì nel 1901 i gruppi sanguigni umani (A, B, AB e 0) , scoperta che gli valse il Premio Nobel per la medicina nel 1930 e, nel 1940, insieme a Alexander Wiener, il fattore sanguigno Rh. Continua...

Verso la nascita della chimica moderna: dalla teoria atomica di Dalton al sistema periodico degli elementi

di Sergio Barocci

Gli atomi già concepiti dai filosofi greci (Leucippo, Democrito, vissuti nel IV sec. a.C) con considerazioni derivate da semplici intuizioni filosofiche e non da una corretta analisi sperimentale dei fenomeni , ripresi in epoca romana da Lucrezio nel De Rerum Natura , utilizzati poi con successo dai fisici meccanicistici rinascimentali (Galilei , Cartesio, Newton, Boyle), diventano, per merito di Dalton, le unità fondamentali che permettono di interpretare la composizione delle sostanze e le loro trasformazioni.
 

J. Dalton e la formulazione della prima teoria atomica

il libro di Dalton  intitolato "A new system of chemical philosophy"Le leggi di Lavoisier e di Proust rappresentarono la base sperimentale che permise a J. Dalton la riproposizione dell’ipotesi atomica come spiegazione dei fenomeni chimici.  Egli enunciò i punti fondamentali della sua ipotesi nel 1803 in una memoriale lettera alla Società letteraria e filosofica di Manchester.  Nel 1808 ripropose le sue idee in maniera più organica con il suo libro intitolato “A new system of chemical philosophy” (Fig.1).

La legge delle proporzioni multiple nota anche con il suo nome , fu resa pubblica dallo stesso Dalton nel 1804 e rappresentò una brillante verifica dell’ipotesi precedentemente formulata acquistando una superiore dignità di teoria.  L’enunciato delle legge delle proporzioni multiple completò così la rassegna delle leggi fondamentali ponderali cioè di quelle leggi che riguardavano il peso, oppure la massa delle sostanze interessate alle reazioni. Continua...

Dalla sintesi filosofica all’analisi chimica: l’ispirazione del pensiero chimico dall’antichità ai tempi moderni

di Sergio Barocci

Nell’antichità e per tutto il Medio Evo sino al secolo XVI non esisteva una vera e propria ricerca scientifica, né tanto meno una ricerca chimica nel senso da noi oggi inteso ed è in un certo senso sorprendente che anche in periodi di eccezionale sviluppo intellettuale e culturale come nella Grecia classica, in cui fiorirono scuole filosofiche e movimenti di grande levatura con risultati di notevole rilievo, anche in certe materie scientifiche come la matematica, la geometria e l’astronomia, così poco spazio fosse dedicato alla chimica.
La concezione che più si impose in questo periodo e che doveva rimanere sostanzialmente intatta per molti secoli sino alle soglie dell’Età Moderna, fu quella enunciata da uno dei più grandi esponenti della cultura greca, Aristotele (384 a. C. – 322 a. C.) (Fig.1) ma già presente in culture ancora più antiche e secondo alcuni risalente allo stesso Buddha.
Grazie ad Aristotele , alla domanda fondamentale “ di che cosa è fatto il mondo?” viene data la seguente risposta : “quattro soltanto sono gli elementi : terra, acqua, aria, fuoco.  Gli elementi sono sostanze semplici, non sono formate da altro se non da se stesse e combinandosi tra loro danno origine alla straordinaria varietà delle espressioni della natura”. Continua...

La Nanoscienza: verso un nuovo umanesimo scientifico

di Davide Peddis

Manoscritto della Divina Commedia (particolare)  All’inizio della seconda metà del novecento, Paolo Boringhieri scriveva che «la divulgazione scientifica è la pietra di paragone degli scienziati che riescono a comunicare le idee che stanno alla base della loro ricerca: non tanto il risultato particolare quanto la struttura mentale che condiziona tutta la ricerca scientifica».   L’editore piementose aggiungeva: «Solo se questo obiettivo è raggiunto la scienza diventa un fatto culturale, diventa un elemento che entra nell’orizzonte dell’uomo colto».   Combinando alcune tra le ventuno lettere del nostro alfabeto Boringhieri indicava la strada da seguire affinché lo sviluppo scientifico e tecnologico si traducesse in crescita culturale di tutti gli individui: «un umanesimo scientifico».   Allo stesso modo la natura, usando i mattoncini (elementi) che la scienza chimica ha schematicamente raccolto nella tavola periodica, esprime la sua poetica realizzando strutture più o meno complesse. Il padre della lingua italiana compone con circa 9000 lettere i primi due canti della divina commedia, un numero pari a quello degli atomi che la natura organizza in una molecola come l’emoglobina.  Rispetto allo studio della prosa di Dante, il limite principale incontrato dagli scienziati nell’affascinate viaggio alla scoperta del’architettura delle cose è dato proprio dall’impossibilità di penetrare la materia fino ai suoi costituenti fondamentali. Continua...

Come si scopre un ciclo biochimico? L’esempio di Krebs, dall’intuizione ai dettagli delle reazioni

di Domenico Cavallero

INTRODUZIONE

Hans Adolf Krebs, biochimico inglese di origine tedesca , nacque a Hildesheim in Germania nel 1900 da Alma e Georg Krebs (chirurgo otorinolaringoiatra) (Figura 1).  Dapprima frequentò le scuole della sua città, in seguito studiò  medicina  presso diversi atenei (Università di Gottinga, Friburgo e Berlino)  dal 1918  al  1923. Nel 1925 conseguì la laurea presso l’Università di Amburgo , poi fece ritorno a Berlino per un anno dove si specializzò in chimica e dal 1926 al 1930 divenne assistente del biochimico Otto Heinrich Warburg ( premio Nobel per la Medicina nel 1931 per le sue ricerche sugli enzimi respiratori) al Kaiser Wilhelm Institut für Biologie di Berlino-Dahlem.

Nel 1930 si dedicò all’attività di medico ma nel 1933 in seguito alle discriminazioni razziali in Germania in quanto ebreo per parte di madre, gli fu vietato di praticare la medicina e per questo motivo dovette emigrare in  Inghilterra a Cambridge dove lavorò presso il Dipartimento di Biochimica alle dipendenze di Sir Frederick Gowland Hopkins (1861 – 1947) e poi a Sheffield dove insegnò farmacologia e biochimica.  Nel 1954 ottenne la cattedra di biochimica all’Università di Oxford (Figura 2).
I suoi studi furono dedicati alla comprensione di numerose reazioni metaboliche cioè di quei processi del metabolismo con cui le cellule viventi trasformano energia.   Continua...

Tra filosofia, fisica e medicina: Roberto Fludd e la visione iatrochimica

di Paolo Pulcina

filosofo e giornalista

Molti lo hanno citato, pochissimi lo hanno conosciuto e studiato. Anche i suoi più acerrimi detrattori lo liquidarono in fretta assieme alle sue dottrine omnicomprensive del mondo, tacciandole scioccamente di presunzione intellettuale e puro esercizio d’erudizione.  Robert Fludd nacque a Milgate, nella parrocchia di Bearsted, contea del Kent, nel corso dell’anno 1574.   Suo padre era Sir Thomas Fludd, servitore della regina Elisabetta per molti anni e capace di ricevere il Cavalierato per i suoi servigi come tesoriere di guerra nei Paesi Bassi.

Poco si sa sulla vita precoce di Robert Fludd, una vita condizionata dal tormento e dal suo carattere scorbutico.  All’età di diciassette anni, entrò al Saint John’s College, ad Oxford, e si laureò tra gli anni 1596-1598.  Anche se lo spirito del Collegio di San Giovanni Battista andava nella direzione di una varietà di conoscenze, esso rimaneva ancora un centro di studi teologici. I suoi anni là ebbero grande impressione su di lui, per questo rimase in ogni momento un amico e membro fedele della Chiesa d’Inghilterra.
D’ispirazione puramente paracelsiana, mistica e naturalistica, Fludd è stato più conservatore di altri seguaci della iatrochimica di questo tempo, eppure seppe far aprire gli occhi ai suoi contemporanei grazie a scoperte filosofiche piuttosto radicali.   Continua...

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