la chimica degli alimenti

La Glicolisi o la via di Embden–Meyerhof–Parnas

di Sergio Barocci

Oggi giorno notiamo che diverse persone frequentano palestre, fanno jogging mentre gli anziani si dilettano ad effettuare lunghe passeggiate o nei parchi o in vicinanza dei litoranei marini soprattutto per bruciare quelle calorie che vengono accumulate durante i pasti giornalieri.
La via di Embden–Meyerhof–Parnas o glicolisi, rappresenta la prima via di demolizione del glucosio, il monosaccaride più diffuso (può derivare da reazioni di scomposizione esoergoniche o idrolitiche di polisaccaridi o di disaccaridi) e ad alto contenuto energetico quantificabile, presente in tutti i sistemi biologici insieme ad altri esosi (carboidrati a 6 atomi di carbonio) come il galattosio e il fruttosio (di norma nel nostro organismo viene assorbito il 97% dei carboidrati introdotti con la dieta e di conseguenza si ha lo sviluppo di un calore medio di 4 Kcal).

Questa via metabolica consiste in una sequenza di reazioni chimiche in grado di convertire il glucosio in acido piruvico con concomitante produzione di ATP. Negli organismi aerobici, il cui metabolismo si basa sull’utilizzo dell’ ossigeno molecolare O2, che funge da accettore finale di elettroni, la glicolisi è il preludio al ciclo di Krebs o degli acidi tricarbossilici e alla catena del trasporto di elettroni per mezzo della quale viene recuperata la maggior parte dell’energia libera presente nel glucosio. Continua...

Soli o ben accompagnati? La avventure chimiche del microbioma

Conoscere il microbioma

Meglio soli che mal accompagnati, questo è certo. Ma siamo sicuri di essere veramente soli, anche quando intorno a noi non vediamo anima viva? Il segreto è guardare non fuori, ma dentro di noi. E allora sì che ne troviamo, di vita! Sono circa 1000 le specie individuate fra tutte quelle che godono della nostra ospitalità colonizzando ampiamente le diverse aree del nostro corpo e dandosi a luculliani banchetti con tutto ciò che trovano intorno a sé. Ma sono solitamente così discreti e silenziosi, e soprattutto invisibili, che nemmeno ce ne accorgiamo. Invisibili all’occhio umano, naturalmente. Sappiamo bene che batteri, virus e microbi in generale hanno dimensioni ben definite al microscopio, eppure, nonostante siano così tanti, nella maggior parte dei casi se ne stanno buoni buoni ad approfittare della nostra “locanda”. Parassiti, dunque? Non proprio. Un ruolo ce l’hanno anche loro, o almeno alcuni di essi. Prendiamo dunque la lente di ingrandimento e andiamo a conoscere i nostri piccoli ospiti.

bacteriaPotremmo stringere la mano ad uno ad uno chiedendo loro il nome, ma, per comodità, useremo un termine che li raggruppi tutti assieme e ci permetta di indicarli come un’unica popolazione. Agli scienziati piace chiamarli “microbioma”, parola che più correttamente ha sostituito quella di “flora intestinale” che siamo abituati a sentire normalmente nel gergo comune e che, impropriamente, esclude quei microrganismi che albergano nella parte superiore del tubo digerente e nelle altre aree del nostro corpo. Continua...

Naturale: meno male? I meccanismi di tossicità delle sostanze. Parte 2.

Parlare di tossicità apre uno scenario vasto e complesso nel quale orientarsi è spesso impresa ardua. Soprattutto è facile cadere in generalizzazioni e trarre conclusioni affrettate, condizionati da messaggi e indottrinamenti sbagliati di cui media e rete in primis si fanno sempre più spesso portavoce. È molto in voga ultimamente la moda di sbandierare l’idea del “naturale”, questo benefico e immacolato modus vivendi et operandi che viene strenuamente contrapposto a tutto ciò che, invece, è “chimico”. Da un punto di vista scientifico questa distinzione ha ben poca valenza, se indossiamo il camice del tossicologo n ha ancora meno.

naturaleLe ragioni sono diverse. Da un’ottica prettamente chimico-fisica, molecole reperibili in natura e molecole sintetizzate in laboratorio sono fatte, in entrambi i casi, da atomi e gli atomi, ebbene sì, sono sempre gli stessi. Un carbonio e un ossigeno, che si trovino in un prato fiorito o nel pallone fumante di un laboratorio sono sempre carbonio e ossigeno. Allo stesso modo, una molecola prodotta da un particolare tipo di pianta, estratta e caratterizzata, può essere ugualmente riprodotta, con gli stessi atomi, lo stesso orientamento nello spazio e le stesse caratteristiche stereochimiche, in laboratorio. Non è l’origine di una sostanza a conferirle determinate proprietà, benefiche o tossiche, bensì la sua struttura tridimensionale e le caratteristiche che le permettono di interagire, nel nostro corpo o nell’ambiente, con un determinato bersaglio. Continua...

La chimica del fegato: le Transaminasi ed i test chimico-clinici che indicano una lesione delle cellule epatiche

di Sergio Barocci

posizione del fegato nel corpo umano(Vedi anche l’articolo, dello stesso Autore: “L’interpretazione delle analisi di laboratorio e degli esami strumentali nelle malattie epatiche“)
A causa delle molteplici funzioni che il fegato svolge ( ruolo cruciale nel metabolismo glucidico, lipidico e proteico e ruolo detossificante ) e la complessità dei danni anatomo – funzionali presenti nelle diverse patologie epatiche , risulta chiaro che non può esistere un singolo esame di laboratorio che sia da solo in grado di mettere in evidenza tutte le possibili alterazioni di quest’organo.
In genere, nella pratica quotidiana, vengono utilizzati più test di laboratorio chimico – clinici configurati in modo da rilevare i diversi aspetti della patologia epatica , quali ad esempio la sua natura e la sua gravità, il tipo di danno e la compromissione della funzionalità del fegato.

Questi test denominati di 1° livello o di screening, comprendono una serie di esami del sangue che servono a valutare :

a)  le attività enzimatiche , seriche di possibile origine epatocitaria come GOT o AST, GPT o ALT dette anche transaminasi , ALP (fosfatasi alcalina) , g-GT (gamma-glutamil transferasi);
 
b)  la bilirubina totale e frazionata nel sangue;

c)  le proteine plasmatiche (stimate come quantità totale, albumina, globuline);

d)  alcuni fattori della coagulazione ( tempo di protrombina o PT , tempo di tromboplastina parziale attivata o aPTT, fibrinogeno ). Continua...

Water: the odd case around us

traduzione: Paola di Cerbo

immagini acqua

Whoever would like to learn about the properties of liquids and, more generally, chemicals, taking water as an example, is likely to incur more than a misunderstanding.
The temptation is definitely great: Water is definitely the most abundant virtually pure chemical substance we are daily in contact with, it is essential to life and, the most important thing is that we all have directly and personally experimented its characteristics and its behavior.
Unfortunately, water contains in itself more than just an anomaly, each of which combining to bring about making the properties of this substance different in several respects, starting with chemical-physical one, from those of the majority of liquids and chemicals in general, even considering the tens of thousands chemical species known nowadays. The intersection of these anomalies makes the most abundant and “known” substance on our planet a “bad friend” for those who want to approach knowledge of liquid substances and their properties following an inductive method.

ANOMALIES IN DETAIL


Density of the solid state compared with the liquid state 
iceberg galleggianti sull'acqua
It is certainly not the only case (for example the cast iron is another one), but there are very few chemicals that, like water, show a density at the solid state lower to that at the liquid state. Continua...

Gli allergeni ed i meccanismi cellulari e molecolari delle reazioni allergiche o di ipersensibilità (2° parte)

di Sergio Barocci

Gli allergeni sono proteine, glicoproteine o apteni coniugati a carrier, con peso molecolare tra 5 e 150 kDa, e punto isoelettrico compreso tra 2-10 . Ogni allergene proveniente ad esempio da acari, pollini, ecc. può presentare un elevato numero di determinanti antigenici o epitopi (multivalenza immunologica). Viene chiamata “epitopo” quella sequenza aminoacidica riconosciuta da uno specifico anticorpo (IgE, IgG, ecc.). Non esistono, come erroneamente spesso si è portati a dire, delle IgE specifiche per il latte (fonte allergenica) o per la caseina (proteina allergenica del latte), ma esistono IgE specifiche dirette verso i determinanti epitopici della caseina o di altre proteine allergeniche contenute nel latte.
Per fonte allergenica s’indica il contenitore materiale degli allergeni es.: il cane, l’uovo, il latte che sono considerate fonti allergeniche e non non allergeni, come spesso siamo soliti far riferimento.
Gli epitopi possono essere “lineari” (sequenza di aminoacidi contigui riconosciuti dalle IgE sulla struttura primaria dell’antigene) o “conformazionali” (sequenza di aminoacidi non contigui definiti dalla struttura tridimensionale della proteina) . Il numero e il tipo di epitopi conformazionali che caratterizzano ciascuna proteina allergenica è scarsamente conosciuto, mentre è assai più semplice comparare la sequenza primaria di un allergene mediante algoritmi di ricerca (www.allergome.org oppure www.uniprot.org). Continua...

Meccanismi cellulari e molecolari delle reazioni allergiche o di ipersensibilità (1° parte)

di Sergio Barocci

allergia da polliniQuante volte sentiamo parlare di allergia alla polvere di casa, al pelo di gatto, ai detersivi, ai pollini ecc.  Sembra di essere circondati da sostanze in grado di scatenare allergie come raffreddore da fieno, rinite allergica, eczema, orticaria, allergia da contatto e così via.
Queste manifestazioni cliniche sono tanto numerose quanto sono gli agenti scatenanti. Di fatto, il sistema immunitario lotta continuamente contro agenti esterni , aggressivi o meno e in qualche caso sopravviene una manifestazione allergica, vale a dire uno stato di ipersensibilità. Allora accade che i meccanismi di difesa sfuggano ai sistemi di controllo del sistema immunitario e risultino quindi in una patologia infiammatoria ossia in una allergia.
Quando avviene una risposta immunitaria, viene richiamato tutto un insieme di molecole effettrici la cui azione consiste nel rimuovere l’antigene con meccanismi diversi. In genere, queste molecole effettrici inducono una risposta infiammatoria localizzata, subclinica, che porta all’eliminazione dell’antigene senza causare danni estesi nei tessuti dell’ospite. Però, in talune circostanze questa risposta infiammatoria può avere effetti deleteri causando danni significativi ai tessuti o anche la morte. Queste reazioni sono chiamate reazioni di ipersensibilità o reazioni allergiche.
Sebbene il termine di ipersensibilità starebbe ad indicare un eccesso di risposta immunitaria; in effetti tale risposta non è necessariamente aumentata ma può invece riflettere una inadeguata risposta immunologica ad un determinato antigene.   Continua...

Piccole molecole che aiutano gli enzimi: dai coenzimi ossidoriduttivi alle amminotransferasi (2° parte)

di Sergio Barocci

Continua dall’articolo dello stesso Autore:
” Coenzimi: i cofattori coinvolti nelle reazioni metaboliche (1° parte)

I coenzimi ossidoriduttivi sono coenzimi che prendono parte a reazioni redox in processi biochimici.  I principali sono:

1.   Nicotinammide adenindinucleotide (NAD+/NADH,H+) (Fig.2)
2.   Nicotinammide adenindinucleotidefosfato (NADP+/NADPH,H+)
3.   Flavin adenina dinucleotide (FAD/FADH2)

Tabella concentrazioni vitamina PP o B3 in alcuni alimentiNAD

Il NAD+ o nicotinammide adenin dinucleotide , è un coenzima presente in tutte viventi cellule.  E’ formato da due nucleotidi legati insieme tramite i loro gruppi fosforici in cui il nucleotide presenta la base azotata adenina mentre l’altro nucleotide presenta la nicotinammide (l’amimide dell’acido nicotico o niacina o Vitamina PP o Vitamina B3 (Fig.12).

Il coenzima NAD+ è stato scoperto dai biochimici britannici Arthur Harden e William Youndin nel 1906.  Essi avevano notato che l’aggiunta di bollito e lievito filtrato acceleravano la fermentazione alcolica in estratti di lievito non bollito.  Il fattore identificato e responsabile di questo effetto venne denominato coferment.  Attraverso una lunga e difficile purificazione da estratti di lievito, questo fattore termostabile venne identificato da Hans von Euler-Chelpin come nucleotide fosfato e nel 1936, Otto Heinrich Warburg dimostrò la funzione del coenzima nucleotide nelle reazioni Redox.

Per esempio alcuni processi biochimici come la glicolisi o via di Embden – Meyerof (processo metabolico in condizioni di anaerobiosi dove una molecola di glucosio viene scissa in due molecole di acido piruvico al fine di generare molecole a più alta energia, come 2 molecole di ATP e 2 molecole di NADH per ogni molecola di glucosio utilizzata) o la - ossidazione degli acidi grassi ( processo metabolico che avviene nei mitocondri e che consente di degradare gli acidi grassi con produzione di acetil-CoA), il NAD + (ricevendo gli elettroni trasferiti dagli enzimi) si trasforma in NADH che successivamente trasferirà gli elettroni ossidandosi nuovamente a NAD +. Continua...

Risonanza Magnetica Nucleare (2° parte): le applicazioni

di Nicole Ticchi

Alcuni atomi, inseriti in un campo magnetico e sottoposti a irraggiamento con onde radio, sono in grado di emettere segnali che ci forniscono preziose indicazioni sul loro intorno chimico e, in definitiva, sulla molecola cui appartengono.  Fa differenza quindi, se di fianco ad un carbonio o ad un idrogeno troviamo un ossigeno, un benzene o un altro atomo?  Assolutamente sì, ed è proprio tale differenza che ci permette di capire cosa ci troviamo di fronte.

Abbiamo visto nel precedente articolo [Introduzione all’NMR: come dialogano atomi e magneti] come questa tecnica sia preziosa per studiare la struttura di una molecola, per capire come sono legati tra loro gli atomi e per discriminare tra specie apparentemente molto simili.  Il chimico organico utilizza quotidianamente l’NMR; come già detto, ciò gli consente di dare un volto a ciò che ha ottenuto da una reazione o da una purificazione di matrici di vario genere.  Ma non è tutto.  Il quadro delle possibili applicazioni di questa tecnica è variegato e variopinto, con una considerevole flessibilità che permette di esplorare la scienza in tutte le sue espressioni.  Vedremo di seguito alcuni tra gli utilizzi più consolidati e frequenti, che coprono un ampia gamma di ambiti, dalla medicina all’agro-alimentare. Continua...

I catalizzatori della materia vivente: gli enzimi

di Sergio Barocci

Un organismo vivente è un sistema chimico complesso nel quale la materia organica viene sintetizzata, riprodotta, trasformata e decomposta in un incessante ed intenso susseguirsi di reazioni e processi chimici attraverso i quali si svolgono tutte le funzioni biologiche.
Noi sappiamo che la materia vivente è costituita in gran parte da polimeri naturali riconducibili a tre tipi fondamentali : proteine, acidi nucleici, carboidrati.  A questi si aggiungono i lipidi, l’acqua , i sali minerali, altre sostanze particolari come le vitamine ed infine i catalizzatori biologici o enzimi, una categoria di proteine globulari protagonisti di reazioni chimiche che si svolgono normalmente all’interno delle cellule. Queste reazioni chimiche sono caratterizzate da un elevato valore dell’energia libera di attivazione (l’energia minima necessaria ad un sistema per innescare una reazione chimica ) e quindi, perché possano avvenire regolarmente, necessitano di adatti catalizzatori biologici ( vedere articolo “i tempi della chimica: la velocità dei processi di trasformazione della materia confrontati alla scala dell’uomo”).

Abbassando il valore dell’energia libera di attivazione , si ottiene chiaramente una accelerazione della reazione chimica senza alterare l’equilibrio della reazione stessa e inducendo nuove vie in cui lo stato di transizione (la specie molecolare più ricca di energia) possiede livelli di energia libera più bassi e più facilmente raggiungibili rispetto alla reazione non catalizzata.   Continua...

CERCA LA CHIMICA DI CUI HAI BISOGNO

Sostieni la divulgazione della Chimica

Il tuo libero contributo sarà interamente devoluto alle attività di divulgazione della Chimica.

RICHIEDI LA NEWSLETTER

Una mail settimanale con gli aggiornamenti delle pubblicazioni, le attività dell'Associazione e le novità del mondo della divulgazione chimica

SEGUI CHIMICARE ANCHE SU FACEBOOK

segui chimicare anche su facebook



ARTICOLI RECENTI

LA NOSTRA STORIA

SEGUI CHIMICARE ANCHE SU TWITTER

Non solo gli aggiornamenti degli articoli pubblicati sui nostri blog e le novità del Carnevale della Chimica, ma anche le segnalazioni dei migliori interventi di divulgazione chimica in lingua italiana nel web.



zona-2