la chimica e la salute

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

di Sergio Barocci

termociclatoreMolte delle tecniche utilizzate tra la fine degli anni ’70 e l’inizio degli anni ’80 prima cioè della scoperta della PCR erano poco standardizzate.  Presentavano grandi variabilità di efficienza tra i vari laboratori e i risultati ottenuti mostravano molte volte delle difformità.  In aggiunta l’esecuzione di queste tecniche richiedeva  spesso attrezzature e competenze che non erano facilmente disponibili nei vari laboratori diagnostici.
In quel periodo le tecnologie disponibili  per analizzare possibili alterazioni molecolari di acidi nucleici associate a patologie umane erano rappresentate soprattutto da tecniche quali il “Southern blot” e il “Northern blot”, rispettivamente per l’analisi del DNA e dell’RNA, la digestione enzimatica del DNA con gli enzimi di restrizione, il sequenziamento di frammenti di DNA,

Ad esempio, la metodica del “Southern blot”, messa a punto da E. Southern per la caratterizzazione sia di DNA genomico che di DNA clonato, richiedeva l’estrazione di un certo quantitativo in microgrammi (µg) di DNA da campioni biologici come cellule eucariotiche o procariotiche, tessuti o ancora fluidi biologici che non doveva essere degradato, cioè che doveva conservare la struttura complessa del DNA di partenza.

Sir Edwin Mellor Southern

Sir Edwin Mellor Southern

Successivamente, fu necessaria una fase di digestione del DNA mediante trattamento con enzimi di restrizione cioè quegli enzimi  in grado di tagliare il DNA all’altezza di sequenze nucleotidiche ben definite.  Continua...

Come un metallo rivoluzionò la medicina: breve storia del cis-platino

di Giuseppe Alonci

Questo articolo è il secondo della serie dedicata agli effetti biologici dei metalli pesanti.  Nello scorso articolo (I metalli, la medicina e la salute: un rapporto complesso) avevamo introdotto alcuni dei concetti base che incontreremo via via in questo e nei prossimi lavori e avevamo visto, prendendo il mercurio come esempio, quanto può essere difficile e complesso delineare un limite tra buono e cattivo, sicuro e non sicuro.  Lo stesso problema lo incontreremo anche con i farmaci a base di platino, che sono l’oggetto di questo scritto, nei quali il miglioramento del rapporto tra danno e beneficio è continuo oggetto di studio e di ricerca.

 

Un metallo veramente prezioso

Quando pensiamo al platino pensiamo al denaro. Non è una novità, al sentire nominare questo elemento il pensiero di chi non è un chimico (o un oncologo) corre immediatamente a gioielli estremamente costosi, a carte di credito platinum, tessere fedeltà platinum e in generale a tutto ciò che è particolarmente costoso ed esclusivo.

cristalli di platino

Fig. 1 – cristalli di platino

In realtà il platino è ben più di un vezzo inutile o di un simbolo di ricchezza: esso infatti entra nelle nostre vite attraverso un ampio spettro di applicazioni. Continua...

I metalli, la medicina e la salute: un rapporto complesso

di Giuseppe Alonci

 Questo articolo è il primo di una serie di lavori nei quali cercherò di far luce su un argomento di ampio  interesse, non solo per il chimico e per lo studente di chimica o farmacia, che troverà numerosi e utili spunti  per scoprire come la chimica inorganica sia, in definitiva, tutt’altro che la chimica del “non-vivente”, ma  anche per il cittadino curioso che non vuole limitarsi a prendere per oro colato le scarse e inesatte  informazioni che vengono normalmente trasmesse dai mass media.

metalli, alimenti e saluteParlando di metalli e di salute, l’immaginazione (purtroppo) corre subito verso lidi tutt’altro che felici: inquinamento del suolo e delle acque, avvelenamento da metalli pesanti, pesci al mercurio, pomodori al piombo, scarti dell’industria nucleare, acciaierie killer e così via. Non che tutto questo non sia vero, intendiamoci. I danni ambientali prodotti dallo smaltimento illegale di rifiuti, da parte di industrie più o meno note, più o meno potenti, è ben noto e accertato. Famosa è la storia di Erin Brockovic, ambientalista e avvocato statunitense, che nel 1996 è riuscita ad ottenere dalla Pacific Gas & Electric un risarcimento record di più di 300 milioni di dollari per le oltre 600 persone che erano state avvelenate dal cromo esavalente rilasciato nelle falde acquifere, per più di trent’anni, a Hinkley, California. Continua...

La struttura degli acidi nucleici (e le loro varianti)

di Sergio Barocci

prosegue, dell0 stesso Autore, dall’articolo:  “Gli acici nucleici: dalla cromatina ai nucleotidi” ]

Noto esperimento didattico per l'estrazione del DNA da frutta

Noto esperimento didattico per l’estrazione del DNA da frutta

I nucleotidi del DNA e dell’RNA sono uniti tra loro da ponti covalenti tra gruppi fosforici in cui il gruppo OH 5’ di un’unità nucleotidica è unito al gruppo OH 3’ di quella successiva, formando un legame fosfodiestereo (reazione di condensazione tra il gruppo fosforico di un nucleotide e l’ossidrile sul carbonio 3’ dello zucchero di un altro nucleotide costituendo così un polinucleotide ( legami 3’ – 5’ fosfodiesterici ) . Per convenzione, un polinucleotide si scrive con il carbonio terminale 5’ a sinistra e quello 3’ a destra.
Lo scheletro covalente degli acidi nucleici è quindi costituito da un’alternanza di gruppi fosforici e di residui di pentosio, mentre le basi azotate possono essere considerate come gruppi laterali uniti allo scheletro. Lo scheletro covalente del DNA e dell’RNA è idrofilico.

rappresentazione sequenza nucleotidica

rappresentazione sequenza nucleotidica

Pertanto, ciò che differenzia un nucleotide dall’altro è appunto la diversa base che lo costituisce e la sequenza in cui sono disposte le basi è quella che determina il codice genetico dell’individuo.3’ manca di un nucleotide nella posizione 3’

confronto tra estremitaà 5' e 3' del DNA

L’estremità 5’ manca di un nucleotide nella posizione 5’ e l’estremità 3’ manca di un nucleotide nella posizione 3’

Le proprietà delle basi dei nucleotidi determinano la struttura tridimensionale degli acidi nucleici.   Continua...

Gli acidi nucleici: dalla cromatina ai nucleotidi

di Sergio Barocci

GLI ACIDI NUCLEICI
E L’ORGANIZZAZIONE DELLA CROMATINA EUCARIOTICA

Immagini al microscopio elettronico di materiale cellulare nucleare. Dall'alto in basso: catene di cromatina "srotolata"; successione di nucleosomi; cromosoma con evidente la sua struttura fine

Immagini al microscopio elettronico di materiale cellulare nucleare. Dall’alto in basso: catene di cromatina “srotolata”; successione di nucleosomi; cromosoma con evidente la sua struttura fine

Gli acidi nucleici sono macromolecole polimeriche lineari ossia dei polimeri di nucleotidi i cui monomeri sono i nucleotidi stessi. Hanno grande importanza a livello biologico in quanto contengono e trasportano tutta l’informazione genetica di un organismo. Data la loro funzione si trovano principalmente all’interno del nucleo , la zona maggiormente protetta della cellula ma in misura minore anche nel citoplasma. Negli organismi viventi si trovano due tipi di acidi nucleici:
a) DNA (acido desossiribonucleico o deossiribonucleico)
b) RNA (acido ribonucleico)

Nelle cellule procariote (dove non esiste il nucleo) tutte le informazioni sono contenute in una sola molecola di DNA circolare mentre nelle cellule eucariote il DNA si trova all’interno del nucleo in una forma detta cromatina, che consiste sostanzialmente di filamenti di DNA ripiegati in molti modi diversi attorno a delle proteine chiamate istoni (H1, H2A, H2B, H3, H4) , formando delle strutture piuttosto complicate, i cromosomi, caratteristici per forma e numero.   Gli istoni possiedono un alto contenuto di catene laterali cariche positivamente e circa un residuo ogni quattro è rappresentato da lisina o da arginina.   Continua...

La biochimica della coagulazione del sangue

di Sergio Barocci

Tempo di protrombina (PT)

Struttura e funzioni della protrombina

La protrombina è uno zimogeno cioè un enzima inattivo che viene attivato mediante un taglio proteolitico tra l’aminoacido arginina e l’aminoacido triptofano in posizione NH2 -terminale (dove la porzione NH2 -terminale va persa) e mediante un secondo taglio tra l’aminoacido arginina e l’aminoacido isoleucina in zona carbossi terminale (ma un – S – S – tiene unite queste due porzioni dell’enzima che scorrono l’una sull’altra per formare l’enzima maturo).
coagulazione del sangue in provettaLa trasformazione protrombina-trombina è un complesso di attivazione che vede l’intervento del calcio o fattore IV della coagulazione. Infatti, la protrombina interviene nel processo della coagulazione del sangue per la riparazione di una ferita o di una trombosi ( processo patologico che consiste nella formazione di trombi all’interno dei vasi sanguigni, che ostacolano o impediscono la normale circolazione sanguigna . Si distingue una trombosi arteriosa e una trombosi venosa a seconda del tipo di vaso sanguigno coinvolto). In breve: a causa del danno viene rilasciata tromboplastina la quale interagendo con un fattore presente sulla membrana cellulare delle piastrine, innesca l’attivatore protrombinico. L’attivatore protrombinico converte la protrombina, presente nel plasma, nell’enzima trombina o fattore IIa che a sua volta converte il fibrinogeno (una proteina solubile presente nel sangue) , in un polimero di fibrina insolubile. Continua...

Le proteine ematiche nell’uomo: dalla struttura chimica al ruolo biologico

di Sergio Barocci

frazioni del sangue centrifugato

Frazioni del sangue centrifugato. Dall’alto in basso: plasma (55%), globuli bianchi e piastrine, globuli rossi (45%)

Articoli propedeutici:
L’elettroforesi delle proteine in ambito clinico
I criteri interpretativi degli esami di laboratorio chimico-clinico

Articoli correlati:
– L’interpretazione delle analisi di laboratorio e degli esami strumentali delle malattie epatiche

La concentrazione normale delle proteine totali nel plasma sanguigno umano è 6-8 g/dl.

 

 

 


 Albumine

Prealbumina

(valori di riferimento: 10-40 mg/dl)
Non rappresenta il precursore dell’ albumina ma è chiamata in questo modo in quanto migra davanti all’ albumina ( è la banda più anodica). Ha un pm di 54–61 KDa e a struttura tetramerica.  Viene sintetizzata dal fegato ed è presente nel siero e nel liquido cefalo-rachidiano o liquor , dove costituisce una delle componenti proteiche maggiori. Trasporta tiroxina e la RBP (Retinol Binding Protein).
Svolge principalmente una funzione di trasporto per aminoacidi, enzimi, farmaci, ormoni e vitamine. Ha una emivita di due giorni e, per questo motivo, rappresenta un indice di funzionalità epatica e/o dello stato nutrizionale più precoce rispetto all’albumina. Come l’albumina, i suoi livelli plasmatici si riducono durante la “risposta della fase acuta”.

 

Albumina

( v.n. 3,2 – 5,6 g/dl)
Di questa frazione l’albumina è la proteina più abbondante ed importante. Continua...

L’elettroforesi delle proteine in ambito clinico

di Sergio Barocci

La concentrazione normale delle proteine plasmatiche totali è 6-8 g/dl.

Perché si esegue l’elettroforesi delle proteine?

L’elettroforesi del siero, o anche protidogramma, è una analisi di laboratorio utile per valutare la corretta funzionalità del fegato, la presenza di infiammazioni o infezioni nell’organismo e, addirittura per la diagnosi di malattie più preoccupanti che richiedono ulteriori approfondimenti come il “mieloma multiplo”, o “plasmacitoma”, una neoplasia maligno del sangue.

celle e consumabili per elettroforesi su piastra

celle e consumabili per elettroforesi su piastra

Infatti, nell’organismo umano le uniche proteine che sono facilmente disponibili a scopo di studio sono quelle del sangue nonostante costituiscano solo una piccola frazione di tutte le proteine presenti nell’organismo.  Esse sono estremamente importanti per quanto già stato ribadito per una valutazione clinica, poiché le loro variazioni quantitative e qualitative possono fornire indicazioni molto utili ai fini diagnostici.  Nel plasma sanguigno umano sono presenti molte proteine diverse, sintetizzate in massima parte dal fegato e, per una quota minore, dalle plasmacellule (le immunoglobuline o gli anticorpi), dal sistema monocito/macrofagico (alcuni fattori del complemento) e dalle cellule della parete intestinale (alcune apo-lipoproteine).  Nella diagnostica automatizzata di routine il dosaggio delle proteine del sangue viene effettuato preferenzialmente su campioni di siero al fine di evitare errori quantitativi dovuti alla presenza dei fattori della coagulazione. 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...

Dose ed effetto? Un connubio perfetto. I meccanismi di tossicità delle sostanze.

Diceva Paracelso: “Omnia venenum sunt: nec sine veneno quicquam existit. Dosis sola facit, ut venenum non fit.”. In parole povere, è la dose che fa il veleno. Proprio così. Come non si può asserire che la differenza tra naturale e sintetico sia il fattore determinante per definire una sostanza come tossica o non tossica, allo stesso modo non è assolutamente corretto affermare che esistano sostanze del tutto prive di tossicità. Cosa possiamo fare? L’unica possibilità è stilare una scala di pericolosità sulla base dell’unico parametro che può veramente fare la differenza: la dose. Questo non sempre è vero, ma ne parleremo in un secondo momento. 

drink mePrima di iniziare, una premessa molto importante. Tutto, a partire dall’uomo, le altre specie viventi, l’universo, il cielo, la terra, proprio tutto, è materia, organizzata in sistemi caratterizzati da una diversa complessità, ma sempre di materia si tratta. E la materia, a sua volta, non è altro che un insieme di atomi, che si combinano tra loro in maniera diversa e che danno origine a molecole, a loro volta legate tra loro a formare sistemi sempre più complessi. Insomma, siamo fatti di chimica, noi e tutto il resto. Siamo fatti di atomi, in tutto e per tutto. 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