24 gennaio 2011

Carnevale della Chimica

Ieri mi sono immersa nelle affascinanti letture proposte per il 1° Carnevale della Chimica, ospitato da Chimicare.org. 

Cito testualmente dalla pagina del Carnevale: "30 blogger e divulgatori scientifici coinvolti, 47 articoli complessivi, più di 3 mesi di preparazione e 318 mail scambiate per la preparazione di questo Carnevale della Chimica..."
Direi... Un grande lavoro per un risultato eccezionale!!

 Vi ricordo che anche Science for passion ha partecipato all'evento con il post: la chimica dentro di noi.

Per tutti i lettori, e per coloro che volessero partecipare, segnalo che la 2° edizione del Carnevale della Chimica sarà ospitata da Scientificando.

Buona lettura a tutti,
Tania Tanfoglio

23 gennaio 2011

Sunshine Award di Science for passion

Ho scoperto di aver ricevuto ben due Sunshine Award: uno da Moreno di My Genomix e l'altro da Marco di Bios-project.
Innanzitutto grazie ad entrambi: mi fa davvero molto piacere sapere che il mio piccolo blog è apprezzato!
A quanto pare ora tocca a me indicare i miei 12 blog preferiti... Scelta ardua che sicuramente non rende giustizia a tutte le letture interessanti che trovo on-line!
Comunque, questa è la mia classifica in ordine alfabetico:









Sarei curiosa di sapere come è nata questa simpatica iniziativa... Ma seguendo le matasse del web, mi sono persa e non sono riuscita a risalire all'origine!

Chi riceve il premio, se lo desidera, può proseguire seguendo tre semplici regole: 
  • Scrivere un post per il premio ricevuto sul proprio blog. 
  • Stilare la propria classifica personale indicando 12 blog, con i rispettivi link. 
  • Comunicare agli autori l’assegnazione del premio.
Mi scuso se non riuscirò a contattare tutti i gestori dei blog che ho citato.

Buona lettura a tutti!

Tania Tanfoglio

05 gennaio 2011

La chimica dentro di noi

In questo post vorrei darvi un'idea di quanto sia brulicante e vitale il mondo della chimica dentro di noi, in ogni singola cellula del nostro corpo. 

Se cerchiamo la definizione di chimica, quella che più spesso ci viene proposta è piuttosto simile a questa: "scienza che studia la materia e le sue trasformazioni". Tale spiegazione, tuttavia, non fa subito pensare a quella branca della chimica che più mi affascina: la biochimica, ovvero la chimica che studia tutti i processi e le reazioni chimiche tipiche degli esseri viventi.

Partiamo da una cellula [1]: qualche centesimo di millimetro che racchiude tutti gli elementi indispensabili alla vita.
Quando si parla di atomi e molecole sembra un mondo distante, chiuso nei laboratori: in realtà è semplicemente un mondo infinitamente piccolo, che riguarda anche la vita di tutti noi.

Prima di immergerci in questo microcosmo affascinante, facciamo un passo indietro e vediamo qualche semplice definizione.
Una molecola è formata da unità più piccole, chiamate atomi; ciascuno di essi è, a sua volta, costituito da particelle più piccole: i protoni, i neutroni (che insieme formano il nucleo) e gli elettroni. Gli elettroni sono particelle cariche negativamente, i protoni sono carichi positivamente, mentre i neutroni sono elettricamente neutri.
Figura 1: Rappresentazione di un atomo.

Questi tre corpuscoli sono presenti negli atomi in quantità differenti, a seconda dell'elemento chimico che prendiamo in considerazione.  
Normalmente l'atomo è neutro e, quindi, il numero dei protoni è uguale a quello degli elettroni. Il numero dei neutroni può essere variabile a seconda dell'isotopo considerato. Il numero atomico definisce il numero di protoni presenti in un atomo.

Ad esempio, il sodio (simbolo chimico Na) ha numero atomico 11, mentre il cloro (simbolo chimico Cl) ha numero atomico 17; uniti insieme formano la molecola di cloruro di sodio, il comune sale da cucina (in simboli NaCl).

Figura 2: Un granello di sale formato da sodio __ e cloro __.

Circa il 99% di un essere vivente è formato da 4 semplici elementi chimici [2]: 
Questi, uniti tra loro secondo proporzioni precise e costanti [3], formano le molecole presenti nel corpo umano e, quindi, anche tutti gli elementi indispensabili al nostro organismo:  acqua, zuccheri (o glucidi), grassi (o lipidi), proteine, acidi nucleici, ma anche vitamine e sali minerali.

Iniziamo questo affascinante viaggio alla scoperta degli elementi chimici del nostro corpo partendo dall'acqua. Successivamente  vedremo, invece, alcuni esempi di: glucidi, lipidi, proteine, acidi nucleici, vitamine e sali minerali.

Una molecola d'acqua (simbolo chimico H2O) è formata da 2 atomi di idrogeno e 1 atomo di ossigeno; l'acqua è la sostanza più abbondante nel nostro organismo: circa il 65% del corpo umano è costituito da questa molecola. 


Water molecule
Figura 3: Una molecola di acqua

La sua presenza è importante per lo svolgimento di tutte le reazioni biochimiche che avvengono negli esseri viventi. L’acqua svolge un ruolo essenziale nella digestione, nell’assorbimento, nel trasporto e nell’utilizzo delle sostanze nutritive; è fondamentale per mantenere elastica e ben idratata la pelle; consente all’organismo di eliminare le scorie ed è indispensabile per la regolazione della temperatura corporea. 

I glucidi sono molecole composte da carbonio, idrogeno ed ossigeno; lo zucchero più semplice è il glucosio, utilizzato dalle nostre cellule come combustibile per produrre ATP, ovvero l'energia indispensabile alla vita. Il glucosio è costituito da 6 atomi di carbonio, 12  di idrogeno e 6 di ossigeno (C6H12O6).

Alpha-D-Glucopyranose
Figura 4: Una molecola di glucosio

Tutti sappiamo che quando mangiamo una fetta di torta assumiamo degli zuccheri, ma poi diventa molto difficile immaginarseli a spasso per il nostro organismo, circolanti nel sangue o dentro le nostre cellule... Tuttavia, è proprio quello che accade!! Gli zuccheri che assumiamo, una volta trasformati in glucosio dall'apparato digerente, circolano nel sangue ed entrano nelle nostre cellule. 
Come ho accennato precedentemente, la funzione più importante degli zuccheri è quella di produrre energia: nelle cellule ci sono, infatti, delle strutture specializzate, chiamate mitocondri, che, attraverso una serie di reazioni chimiche, ricavano energia dal glucosio. 

Un elemento indispensabile per la produzione di ATP [4] è l'ossigeno (O2) che noi prendiamo dall'esterno con la respirazione; un prodotto di scarto è, invece, l'anidride carbonica (CO2) che eliminiamo quando espiriamo l'aria.
Come fanno tutte queste sostanze chimiche ad entrare ed uscire dalle nostre cellule?
I gas respiratori passano attraverso i lipidi (o grassi) presenti nel rivestimento esterno di ogni cellula: la membrana plasmatica. 

Figura 5: La membrana plasmatica con i fosfolipidi e le proteine.

I grassi presenti nella membrana sono chiamati fosfolipidi, perché, oltre a carbonio e idrogeno, presenti in tutti i grassi, contengono anche del fosforo (P) legato con l'ossigeno. La parte che contiene il fosforo si chiama "testa" ed è idrofila (dal greco: ama l'acqua); le restanti parti di questo particolare lipide si chiamano "code" e sono idrofobe (sempre dal greco: odiano l'acqua).
Il glucosio, invece, entra nelle nostre cellule grazie a delle molecole proteiche che si trovano nella membrana. 

Tali proteine trasportatrici sono prodotte dalle nostre cellule a partire da elementi più semplici chiamati amminoacidi: 20 molecole formate da carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto (N) più altri elementi caratterizzanti (genericamente indicati con la lettera R). 

Figura 6: Struttura di un amminoacido.

Di questi amminoacidi, 12 possono essere sintetizzati (ovvero costruiti) direttamente dalle nostre cellule attraverso lunghe e complesse reazioni chimiche; i rimanenti 8 devono necessariamente essere ricavati direttamente dagli alimenti proteici, come carne, pesce, legumi, uova, latte e derivati.
La cellula per costruire correttamente le proteine di cui ha bisogno, prende le istruzioni direttamente dal DNA (acido desossiribonucleico), depositario di tutte le informazioni indispensabili alla vita della cellula e dell'organismo.
L'acido desossiribonucleico è una molecola a forma di doppia elica, costituita da: zucchero (desossiribosio), gruppi fosfato e basi azotate. Le basi azotate sono quattro: l'adenina che si lega con la timina e la citosina che si lega con la guanina.
Figura 7: Il DNA.

Specifiche proteine, chiamate enzimi, creano una particolare copia del DNA (chiamata RNA messaggero): esso contiene tutte le istruzioni necessarie per costruire una data proteina.  Questo processo è noto come trascrizione.
La molecola di RNA è molto simile al DNA ma presenta due differenze sostanziali: lo zucchero è il ribosio e la timina è sostituita da un'altra base azotata, chiamata uracile.

Gli organelli in grado di sintetizzare le proteine sono i ribosomi: essi interpretano le indicazioni scritte sul messaggero ed uniscono tra loro gli amminoacidi necessari a sintetizzare una proteina.
Tale processo è noto come traduzione.

Figura 8: I processi di trascrizione e traduzione.

Molto spesso le reazioni chimiche che avvengono nel nostro corpo necessitano anche di minerali, vediamo qualche semplice esempio. 
Il ferro (simbolo chimico Fe) è un componente essenziale dell'emoglobina, la proteina che consente ai globuli rossi del sangue di svolgere il loro compito: trasportare ossigeno ed anidride carbonica. Una carenza di ferro può portare ad una forma di anemia, nota come anemia sideropenica.
Il calcio (simbolo chimico Ca) è un minerale fondamentale per il benessere delle nostre ossa ed è implicato in numerosi processi fisiologici. Ad esempio, la sua presenza è fondamentale per la contrazione muscolare, per la comunicazione tra le cellule nervose o per la coagulazione del sangue. Nelle persone affette da osteoporosi, si assiste, tra l'altro, ad un eccessivo rilascio di calcio da parte delle ossa.

Anche le vitamine svolgono un ruolo fondamentale nel nostro organismo; si tratta di molecole con una composizione chimica e funzioni piuttosto variegate, vediamo un paio di esempi.
La vitamina A (formula chimica: C20H30O) è importante per una visione corretta; la carenza di questa vitamina può causare, infatti, disturbi visivi, come la scarsa visione in penombra.
La vitamina C (formula chimica: C6H8O6), invece, ha proprietà antiossidanti ed una sua carenza prolungata può provocare lo scorbuto, grave malattia che colpisce le mucose e causa emorragie.

In questo post ho citato semplicemente alcuni esempi ma spero di aver trasmesso l'idea di come tutto nel nostro corpo avvenga attraverso la precisa interazione di molecole che, collaborando assieme, contribuiscono a dar vita a quella meravigliosa macchina che è il corpo umano.



Questo post partecipa al carnevale della chimica del 23 gennaio 2011 ospitato dal sito Chimicare.org

Tania Tanfoglio 

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Note 

[1]  Cliccando su cellula è possibile vedere un breve filmato che ne spiega i principali elementi costitutivi. 

[2]  Cliccando su questo link è si accede ad una tabella del Foresight Institute con una stima degli atomi e delle molecole presenti nel corpo umano. 

[3]  Legge delle proporzioni definite e costanti (Proust 1799)
“In un qualsiasi composto chimico gli elementi sono presenti in un rapporto di peso fissato e costante, indipendente dal processo di preparazione".
 

[4] Per chi volesse approfondire, consiglio di cliccare su ATP per vedere un interessantissimo video sulla respirazione cellulare, ovvero il meccanismo che porta alla produzione di energia. Il video è in inglese ma, grazie alle immagini, è di facile comprensione.


Indice delle figure

Figura 1 immagine di un atomo tratta da un ipertesto sul mondo della fisica, realizzato da ragazzi delle scuole medie.

Figura 2 immagine del cloruro di sodio tratta da wikimedia.

Figura 3 immagine dell'acqua tratta da wikimedia. 

Figura 4 immagine del glucosio tratta da wikimedia. Ogni angolo corrisponde ad un atomo di carbonio; ciascun atomo di carbonio è sempre legato con altri 4 atomi; quando non è indicato alcun atomo, per convenzione, è sottinteso l'atomo di idrogeno. Il legame tra gli atomi è indicato dalle linee che li uniscono. Tenendo conto di queste semplici regole, è facile individuare nella molecola di glucosio: 6 atomi di C, 12 di H e 6 di O.

Figura 5 immagine tratta dal seguente articolo: "Membrana." Microsoft® Student 2008 [DVD]. Microsoft Corporation, 2007. Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007 Microsoft Corporation. Tutti i diritti riservati.

Figura 6 immagine di un amminoacido tratta da wikipedia.

Figura 7 immagine tratta dal seguente articolo: "DNA." Microsoft® Student 2008 [DVD]. Microsoft Corporation, 2007. Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007 Microsoft Corporation. Tutti i diritti riservati.

Figura 8 immagine dei processi di trascrizione e traduzione tratta da wikimedia  e modificata.


29 dicembre 2010

Pagina su facebook disattivata

Dal 5 dicembre, per motivi che ignoro, il mio account su facebook è stato disabilitato. Da circa 10 giorni, non è più visibile neppure la pagina di facebook collegata al mio account sulla quale postavo gli articoli del blog.
Sono in attesa di risposte da parte del team di facebook.
Mi scuso per l'inconveniente.
Tania Tanfoglio

18 dicembre 2010

Malattie con ereditarietà multifattoriale

Le malattie multifattoriali sono determinate dall'azione combinata di fattori ambientali e di fattori genetici; a differenza delle malattie mono-geniche, determinate dalla mutazione un singolo gene, le patologie multifattoriali sono causate dal coinvolgimento di più geni: maggiore è il numero di geni dannosi presenti nel DNA di un individuo, più grave sarà  la patologia che rischia di sviluppare.
I geni implicati nelle patologie complesse, inoltre, sono geni polimorfici: non si tratta, infatti, di geni mutati nel senso mendeliano del termine, ma di semplici varianti genetiche che, senza l'influenza ambientale, non sono in grado di innescare lo sviluppo della patologia.

I fattori ambientali, infatti, giocano un ruolo decisivo e possono modificare anche significativamente l'espressione della malattia multifattoriale.
Tra i fattori ambientali, che possono favorire l'insorgenza di patologie, vorrei ricordare: il fumo (anche quello passivo), l'esposizione a sostanze inquinanti sul luogo di lavoro, l'inquinamento atmosferico e la presenza di allergeni (come polline, polvere,  pelo o forfora di animali,  additivi o sostanze contenute in alimenti, cosmetici, detersivi e farmaci).
Anche il nostro stile di vita ha un ruolo importante; ad esempio, una vita eccessivamente sedentaria o errate abitudini alimentari possono interferire pesantemente con la nostra salute ed innescare lo sviluppo di una malattia.
In genetica, per distinguere le informazioni scritte nel DNA dall'insieme dei caratteri che l'individuo manifesta, si parla di genotipo e di fenotipo. Il genotipo è, infatti, l'insieme dei geni di un individuo; il fenotipo, invece, è il risultato dell'interazione del genotipo con l'ambiente.
Nel genotipo di una persona possono esserci dei tratti predisponenti ad una certa patologia  multifattoriale ma, in assenza di fattori esterni scatenanti, l'individuo non manifesterà mai un fenotipo malato.

La maggior parte delle nostre caratteristiche fisiche, come il colore della pelle o l'altezza, sono multifattoriali e, quindi, dipendono dall'interazione di più geni e dall'ambiente.

Molte patologie sono multifattoriali, ad esempio: il diabete mellito, l'ipertensione arteriosa o l'asma.

Inoltre anche alcune malattie congenite, ovvero presenti sin dalla nascita, sono dovute alla combinazione di fattori genetici ed ambientali, ad esempio: palatoschisi, spina bifida ed anencefalia.
In questi casi, i fattori ambientali favoriscono l'insorgenza della patologia perché interferiscono con lo sviluppo del  bambino quando è ancora nel grembo materno.

L'espressione di un tratto multifattoriale può essere continua o discontinua. Per comprendere questo concetto un po' tecnico vediamo due esempi.

L'altezza è un tratto multifattoriale con un'espressione continua; infatti, questa caratteristiche non si presenta con un unico fenotipo distinto: non ci sono solo persone alte 1,80m o 1,60m ma ci sono numerosissime sfumature intermedie!
Il diabete, invece, è un carattere con fenotipo distinto: infatti,  la malattia si manifesta solo quando le influenze combinate tra geni ed ambiente superano una certa soglia: il rischio di sviluppare il diabete aumenta all'aumentare dei livelli di zucchero nel sangue. Quando il dosaggio di glucosio supera un certo livello, l'individuo geneticamente predisposto, si ammala; la patologia può manifestarsi con diversa gravità  ma non esiste alcuna condizione intermedia: un individuo può essere sano oppure malato, non c'è  un'alternativa diversa rispetto a queste due condizioni.

In conclusione, è molto importante ricordare che, nelle patologie multifattoriali, non si eredita la malattia ma la predisposizione ad ammalarsi: questo implica che soltanto le persone predisposte svilupperanno la malattia,  in presenza di fattori ambientali scatenanti. Infatti, la combinazione di geni predisponenti conferisce solo un rischio di ammalarsi superiore a quello della popolazione generale, quando le condizioni ambientali lo consentono.


Tania Tanfoglio

Bibliografia
Strachan T., Read A.P. Genetica umana molecolare, Utet, 2 ed.
Robbins. Le basi patologiche delle malattie - Vol. 1, Piccin, 6 ed.

07 dicembre 2010

Shots for Passion

Oggi vorrei segnalarvi semplicemente un paio di link. Qui potete leggere l'intervista all'autore del mio blog di fotografia preferito e, se vi va, qui potete dare un'occhiatina al suo blog... Shots for passion!
Perché questo post fuori tema? Perché grazie a lui mi sono avvicinata al mondo di internet e senza il suo sostegno forse oggi Science for passion non esisterebbe... E, anche se il mio blog è solo una piccola realtà nel mare della blogsfera, sono felice di farne parte!
Grazie a Max per avermi ispirato e a tutti voi che vi soffermate a... Leggere qualcosa di nuovo!!

Tania Tanfoglio

01 dicembre 2010

Cruciverba... Genetico: le soluzioni!

Ecco le soluzioni al cruciverba!
 Qui potete scaricare la versione in pdf!

Tania Tanfoglio