la chimica e la salute

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).

Rappresentazione del citosol, l'ambiente cellulare dove si svolge la glicolisi. Il citosol è una soluzione affollata da molti diversi tipi di molecole e che riempie gran parte del volume delle cellule

Rappresentazione del citosol, l’ambiente cellulare dove si svolge la glicolisi. Il citosol è una soluzione affollata da molti diversi tipi di molecole e che riempie gran parte del volume delle cellule

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.

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Cosa sono le Terapie Geniche

di Federica Viola

Visione generale

Il nostro materiale genetico (DNA) contiene le informazioni necessarie volte a determinare tutte le funzioni della cellula. Una mutazione del DNA implica un’informazione sbagliata che si ripercuote e si manifesta con un possibile sviluppo di patologie.
N.B: tutte le mutazioni sono dannose? No! Le mutazioni stanno alla base del processo evolutivo. Durante l’arco della vita possono verificarsi mutazioni spontanee vantaggiose o svantaggiose. Mutazioni significative o assenza di geni compromettono la funzionalità della cellula e del nostro organismo. La natura ci ha dotati di sistemi in grado di riparare questi errori ma non sempre però questo è possibile.

cellula eucariota - nucleo - cromosoma - DNA

Scopo delle Terapie Geniche è quello di sostituire la regione di DNA mutato o mancante, permettendo così alla cellula di avere delle informazioni integre per il corretto funzionamento delle nostre cellule e di conseguenza del nostro corpo umano.

Premesse

Lo sviluppo ed il funzionamento del nostro organismo è determinato da una macromolecola in particolare: il DNA.
Il DNA determina la produzione di proteine che all’interno del nostro organismo svolgeranno specifiche funzioni. Prendiamo per esempio un ormone di natura proteica : l’insulina. Questa viene prodotta da particolari cellule pancreatiche (isole di Langerhans, cellule Beta) allo scopo di stimolare l’ingresso di glucosio nelle cellule insulino-dipendenti.

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Ammine aromatiche: colorate e versatili nell’industria chimica, pericolose per la salute

di Silvia Barra

In questo articolo andiamo alla scoperta delle ammine aromatiche, composti organici utili in svariati settori industriali (dai coloranti al settore farmaceutico), ma anche molto pericolosi per la salute dell’uomo, in quanto cancerogeni.

anilina

formula di struttura dell’anilina

Le ammine possono essere considerate dei derivati dell’ammoniaca, in cui uno o più atomi di idrogeno sono stati sostituiti con gruppi alchilici o arilici. Il simbolo generale per una ammina è NR3 dove R rappresenta gruppi alchilici o arilici o atomi di idrogeno.
Il capostipite della famiglia delle ammine aromatiche è l’anilina, un’ammina primaria la cui struttura è quella di un benzene, in cui un atomo di idrogeno è stato sostituito da un gruppo NH2. A temperatura ambiente si presenta come un liquido incolore dall’odore tipico delle ammine (pesce marcio).

 

Sintesi dell’anilina

L’anilina può essere prodotta in due modi.
1. Dal nitrobenzene, per riduzione con ingredienti economici, come ferro e acido cloridrico (o mediante idrogenazione catalitica)
2. Per trattamento del clorobenzene con ammoniaca, ad alte temperature e pressioni e in presenza di catalizzatori (in una reazione di sostituzione nucleofila aromatica).

La prima sintesi dell’anilina avvenne partendo da benzene di catrame (che nel XIX secolo si poteva procurare abbastanza facilmente), che veniva ossidato con acido nitrico per formare nitrobenzene, poi ridotto a formare anilina.

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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.

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Radon: un vicino di casa da tenere d’occhio

di Silvia Barra

Abbiamo scoperto (vedasi articolo sull’inquinamento indoor) che la casa, e in generale i luoghi chiusi, non sono sicuri dal punto di vista dell’inquinamento, ma che anzi ospitano categorie di inquinanti che possono essere pericolosi in alcune circostanze. In questo articolo parleremo più approfonditamente del radon, gas radioattivo presente in natura, responsabile anch’esso dell’inquinamento indoor. Vedremo dove si trova, perché è pericoloso e cosa possiamo fare per limitare l’esposizione.

 

Radioattività e radon

Quando pensiamo alla radioattività ci vengono in mente centrali nucleari e bombe atomiche, insieme al timore di guerre e attentati. Esiste tuttavia anche una radioattività naturale, presente ovunque e da sempre e derivante dalla Terra stessa. Ognuno di noi infatti è esposto a radioattività derivante dalle rocce, dai raggi cosmici e dal radon.

La serie di decadimenti dell’uranio, da cui deriva il radon, che a sua volta decade in altri elementi “figli”

La serie di decadimenti dell’uranio, da cui deriva il radon, che a sua volta decade in altri elementi “figli”.

Il radon, elemento numero 86 della tavola periodica, è un gas nobile, radioattivo, incolore ed inodore, generato da alcune rocce della crosta terrestre come lave e graniti, in seguito al decadimento dell’uranio 238. Il radon si trasforma spontaneamente in altre sostanze radioattive dette “figli”, emettendo particelle alfa. La catena di decadimenti termina con un elemento stabile, il piombo 206.

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Inquinamento indoor: se la nostra casa è inquinata come l’ambiente esterno

di Silvia Barra

Quando vediamo immagini di città avvolte dall’inquinamento o respiriamo a fatica in mezzo al traffico, ci viene da pensare che per fortuna abbiamo la nostra casa, nella quale siamo al sicuro da sostanze tossiche e inquinamento.

Siete proprio sicuri che sia così? Purtroppo anche la nostra casa ospita e rilascia “veleni”, sostanze inquinanti presenti nelle pareti e negli oggetti che abbiamo in casa.

inquinamento indoorSenza allarmismi e facili accuse verso la chimica, proviamo a capire quali sostanze nascoste nella nostra casa sono fonte di quello che si chiama “inquinamento indoor”, cioè inquinamento di ambienti interni, in contrapposizione all’inquinamento dell’ambiente che tutti ben conosciamo. Nel secondo articolo dedicato all’argomento impareremo invece a conoscere il radon, gas radioattivo responsabile della radioattività indoor.

L’inquinamento indoor riguarda in realtà tutti i luoghi confinati, ad esclusione dei luoghi di lavoro industriali, per i quali esistono normative specifiche. Sono considerati luoghi confinati le abitazioni, gli uffici, le scuole, i centri commerciali e anche gli automezzi (ad esempio il trasporto pubblico, ma anche le automobili).

Nei luoghi di lavoro una normativa riferita alla salute e sicurezza delle persone esiste già dagli anni ‘50. Per quanto riguarda le abitazioni e i luoghi confinati in genere, come gli uffici, i primi episodi di interesse risalgono agli anni ’70 negli Stati Uniti.

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Alla scoperta degli idrogel: biomateriali dalle molteplici applicazioni cliniche

di Giuseppe Alonci

Questo è il primo di due articoli nei quali cercheremo di esplorare la chimica e le applicazioni cliniche di una particolare classe di biomateriali: gli idrogel. L’introduzione degli idrogel come biomateriali si può far risalire al pioneristico lavoro di Wichterle e Lim del 1960 e ai loro studi sulle lenti a contatto, mentre già nel 1980 Lim e Sum riuscirono nell’impresa di utilizzarli per incapsulare delle cellule. Successivamente idrogel basati sul collagene vennero studiati per la medicazione delle ustioni e oggi, oltre a tutte queste applicazioni, sono usati anche come supporti per l’ingegneria tissutale, cioè per la produzione e riparazione di organi e tessuti. In questa prima parte daremo una definizione generale di idrogel e inizieremo ad affrontare alcune delle loro possibili applicazioni cliniche. Nella seconda parte ne approfondiremo meglio le caratteristiche chimiche, vedremo come è possibile sintetizzare materiali intelligenti che possano rispondere attivamente agli stimoli esterni e come utilizzarli per intervenire su numerose patologie.

Un idrogel biocompatibile basato su un network di poliammidoammine

Un idrogel biocompatibile basato su un network di poliammidoammine

Con la parola “biomateriali” si fa riferimento a materiali che sono stati ideati per uno scopo medico, sia terapeutico che diagnostico. Gli usi terapeutici dei biomateriali sono molteplici: protesi, impianti, valvole artificiali, rilascio graduale di farmaci, ma anche tissue engineering, ingegneria tissutale, cioè la creazione di supporti (scaffold) che permettano la crescita controllata e organizzata di cellule per la produzione artificiale di tessuti.

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Il sistema sanguigno Rh: scoperta, significato e trasmissione ereditaria

di Sergio Barocci

Nel 1901 K. Landsteiner attraverso una serie di semplici ma geniali esperimenti scoprì che l’aggregazione del sangue era in effetti una reazione immunologica che avveniva quando un soggetto che riceveva delle trasfusioni di sangue possedeva degli anticorpi contro le cellule del donatore.
Attraverso questo lavoro, egli rese possibile la determinazione del sistema sanguigno AB0 individuando la presenza di quattro diversi gruppi sanguigni che denominò rispettivamente A, B, AB e 0, rivoluzionando la credenza diffusa a quei tempi, in base alla quale il sangue era ritenuto identico in tutti gli individui, ponendo così le basi per il suo corretto utilizzo nella pratica trasfusionale.
Per tale scoperta, K. Landsteiner ricevette il Premio Nobel per la Medicina nel 1930.

 

La scoperta del sistema Rh

sintomi della reazione emolitica acutaDiversi anni dopo la scoperta del sistema AB0, ci si rese conto che tale sistema gruppo– ematico non era tuttavia l’unico ad avere un importante impatto per le trasfusioni di sangue ma anche un altro sistema , chiamato “ Rh”. La sua importanza deriva dal fatto che essendo fortemente immunogeno è in grado di stimolare la comparsa di anticorpi che possono provocare forti reazioni emolitiche trasfusionali.

Il fattore Rh fu scoperto tra gli anni 1939 – 1940 dopo il sistema AB0 e negli anni successivi dopo i sottogruppi A1, A2 etc.

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I parabeni: nemici per la pelle?

di Silvia Barra

paraben freeSe siete consumatori attenti, avrete notato che da qualche anno, e sempre più spesso, compaiono scritte “Senza parabeni” o “Paraben free” sulle confezioni di cosmetici, prodotti per l’igiene personale e per la pulizia della casa.
Cosa sono i parabeni? In questo articolo scopriremo cosa sono queste sostanze, a cosa servono e perché sempre più spesso le case produttrici decidono di eliminarli dai loro prodotti e di dichiararlo sulle confezioni.

struttura generale di in parabene

struttura generale di in parabene

I parabeni sono una famiglia di composti organici aromatici, esteri dell’ acido 4-idrossibenzoico. I più utilizzati sono i metil-, etil-, propil-, butil-, isobutil- e benzilparabeni. Possono essere utilizzati da soli, ma più spesso vengono usati sotto forma di miscele per aumentarne l’efficacia. Sono generalmente prodotti dall’uomo, ma si possono trovare anche in natura, nelle piante e negli animali.
Sono ingredienti indispensabili per garantire la sicurezza e la qualità di molti prodotti usati quotidianamente, come medicinali, prodotti per la casa e l’igiene personale, cosmetici. Senza la loro presenza, infatti, batteri e altri microrganismi dannosi per l’uomo potrebbero svilupparsi all’interno dei prodotti, deteriorandoli e compromettendone le caratteristiche di qualità, fino a renderli talvolta anche pericolosi per la salute umana. Dopo l’apertura infatti, cosmetici e altri prodotti possono venire contaminati da batteri, funghi e muffe presenti nell’ambiente e, di conseguenza, alterarsi e mettere a rischio la salute del consumatore.

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Le tecniche per analizzare le possibili alterazioni molecolari degli acidi nucleici (parte II)

di Sergio Barocci

Altre tecniche sviluppate sulla scia della PCR

Sempre a partire dagli anni ’90 la tecnica della PCR viene ancora più perfezionata e automatizzata (termociclatori) al punto da sostituire molte tecniche di clonaggio tradizionale e nello stesso tempo trovano applicazione e si sviluppano altri metodi alternativi o complementari nella ricerca di base, nella diagnostica molecolare e nell’ ambito forense. Si tratta di :

1. metodi di amplificazione del “target”
2. metodi di amplificazione del segnale

termociclatoreEsempio di Thermal cycler o Termociclatore: si tratta di uno strumento di laboratorio in grado di condurre automaticamente determinate variazioni cicliche di temperatura necessarie all’amplificazione enzimatica di sequenze di DNA in vitro attraverso la PCR. E’ costituito da un blocco termico per alloggiare i campioni da amplificare , in genere contenuti in provette tipo eppendorf e da un sistema in grado di aumentare o ridurre la temperatura del blocco in base alle istruzioni fornite da un programma di amplificazione . Alcuni di questi modelli sono in grado di effettuare gradienti termici all’interno del blocco termico, nel caso di utilizzazione di temperature di annealing differenti per una determinata coppia di primer. I dispositivi più moderni sono dotati di un coperchio riscaldato che, premendo sui tappi delle provette eppendorf , impedisce la formazione di condensa nella parte superiore dei tubi di reazione.

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