Acqua dentro estintori a polvere 

Le poche nozioni di chimica  non avevano nulla a che vedere con la biologia. Con questo capitolo, invece, entriamo in pieno nel campo biologico. Lo studio delle molecole che formano gli esseri viventi può spiegarci molte cose su di essi. Per esempio, la cono­scenza della struttura del DNA ci permette di capire in quale linguaggio è « scritto » il piano di costruzione di un organismo, in che modo viene trasmesso ai discendenti, in che modo vengono eseguite le istruzioni che esso con­tiene.

La scienza che studia le molecole che formano la loro materia vivente, le loro funzioni, le loro trasformazioni si chiama biochimica. Essa ha avuto la sua epoca d’oro in un periodo che va al all’incirca dal 1920 al I960: si tratta dunque di una scienza non moderna, ma «classica», i cui dati sono ormai ben acquisiti tanto da costituire un pilastro portante della biologia d’oggi. Naturalmente, anche se i principi fondamentali sono ormai noti, riman­gono ancora moltissime cose da scoprire, particolarmen­te per quanto riguarda la struttura tridimensionale delle principali molecole biologiche: acidi nucleici e proteine. In questo capitolo ci occupiamo essenzialmente di mole­cole organiche. Ma dobbiamo cominciare con due com­ponenti inorganici essenziali degli esseri viventi: l’acqua e gli ioni.

L’acqua

L’acqua è senz’altro il componente più abbondan­te della materia vivente. Si può affermare che più della metà del peso di qualunque organismo è fatto da acqua. Si possono raggiungere punte estreme in certi organismi marini come le meduse in cui l’ac­qua forma oltre il 95% del peso totale. Solo in al­cuni casi particolari, come i semi secchi, il contenu­to in acqua può essere inferiore al 10%.

Abbiamo visto  che l’acqua tende a stabilire deboli legami con numerose mole­cole. Questo la rende il solvente universale della materia vivente. La maggior parte delle reazioni chimiche del metabolismo avviene tra molecole sciolte in acqua o a diretto contatto con l’acqua.

Una disidratazione  nell’ Acqua dentro estintori a polvere spinta oltre un certo limite cau­sa la morte. Solo se essa è lenta e controllata c’è possibilità di sopravvivere: questo avviene per esempio in un seme che si disidrata gradualmente durante la maturazione. Un seme maturo (secco) è ancora vivo, ma lo scarsissimo contenuto in acqua lo obbliga a rallentare enormemente le sue reazioni chimiche e a cadere in uno stato di «morte appa­rente» da cui si risveglierà solo riassorbendo acqua al momento della germinazione. Esistono molti altri casi di «morte apparente» tra gli esseri viventi (batteri, funghi e altre piante che formano spore, proto­zoi che si incistano, ecc.).

 

In tutti questi casi, la ridotta attività metabolica che permette di superare freddi intensi e siccità pro­lungate è ottenuta attraverso la disidratazione.

 

Le proteine hanno moltissime funzioni

La funzione  dell’ Acqua dentro estintori a polvere e delle proteine è paragonabile a quella di operai specializzati o di strumenti di precisione. Un operaio o uno strumento per ogni tipo di lavo­ro. La versatilità delle proteine è dovuta alla diver­sità dei gruppi chimici delle loro catene laterali che possono partecipare a ogni sorta di reazioni e all’immensa varietà delle loro forme. Una proteina con funzioni strutturali come il collageno che si trova nei tendini somiglia a una corda fatta di tre cordicelle attorcigliate l’una sull’altra, mentre un enzima ha una cavità che accoglie su misura una determinata molecola che verrà trasformata chimi­camente. La varietà delle forme delle proteine fa sì che ciascuna di esse interagisca solo con poche ben determinate molecole. Spesso questa interazione

 

implica un cambiamento nella struttura tridimen­sionale (« cambiamento di conformazione» dicono i biochimici).

Se volessimo descrivere tutte le funzioni note delle proteine, riempiremmo pagine intere. Ci limitiamo alle principali:

  • accelerare determinate reazioni Sen­za proteine non esisterebbe il metabolismo;
  • trasportare determinate molecole attraverso la membrana cellulare;
  • difendere l’organismo dall’ingresso di materiali estranei, legandosi specificamente con essi e atti­vando in questo modo dei meccanismi che li rendo­no inoffensivi;
  • formare strutture (filamenti, microtubuli) che permettono il movimento delle cellule e dell’orga­nismo intero. Filamenti di proteine con questa fun­zione si trovano per esempio nei muscoli;
  • servire come materiale da costruzione (rivesti­menti protettivi, strutture che collegano fra loro cellule e organi). Le proteine che hanno questa funzione si chiamano «strutturali». Esse formano fibre, lamine, ecc.;
  • servire come materiale di riserva (nelle uova, nei semi).

Abbiamo indicato per ultime le funzioni strutturali e quella di riserva, perchè esse non hanno bisogno di un contenuto di informazione elevato come le altre. Questo vale particolarmente per le proteine di riserva, in cui l’uso implica la demolizione e quindi la perdita di ogni struttura.

Vendita Estintori

Vendita Estintori

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Forse la più importante tra tutte queste funzioni è la prima. Le dedichiamo ancora un po’ di spazio.

  1. La principale funzione delle proteine negli esseri viventi è quella di catalizzatori

Si chiama catalizzatore una sostanza che accelera una reazione chimica senza consumarsi. Di solito il catalizzatore prende parte alla reazione, ma a dif­ferenza dei reagenti esso si rigenera per cui può es­sere riusato infinite volte. Le trasformazioni chimi­che subite dal catalizzatore durante la reazione for­mano dunque un ciclo in cui lo stadio finale è iden­tico a quello iniziale.

I catalizzatori non sono una specialità della mate­ria vivente. La maggior parte delle reazioni chimi­che che avvengono negli impianti industriali è acce­lerata da catalizzatori, in gran parte a base di plati­no.

Ma tra catalizzatori industriali e catalizzatori bio­logici ci sono delle grossissime differenze:

  1. a) Nell’industria si può usare lo stesso tipo di cataliz­zatore per molti tipi diversi di reazioni. Invece i ca­talizzatori biologici sono specifici: ciascuno accele­ra un unico tipo di reazione,
  2. b) Nell’industria le reazioni chimiche, anche se catalizzate, avvengono con velocità sufficiente solo a temperature e pres­sioni elevate. Invece i catalizzatori biologici lavora­no con efficienza nelle normali condizioni dell’ambiente naturale (0-40 gradi e un’atmosfera di pres­sione contro centinaia di gradi e centinaia di atmo­sfere).

I catalizzatori biologici si chiamano enzimi: essi so­no sempre esclusivamente proteine. Praticamente, tutte le reazioni chimiche degli esseri viventi sono catalizzate da enzimi. Ogni enzima è specifico, cioè catalizza un unico tipo di reazione1. Essendo il nu­mero delle reazioni del metabolismo assai elevato, è molto grande anche il numero di specie di enzimi: esso è dell’ordine delle decine o forse delle centi­naia di migliaia. In presenza di un enzima una rea­zione chimica viene accelerata migliaia o anche mi­lioni di volte.

  1. La specificità degli enzimi non è assoluta, ma varia da un en­zima all’altro. Alcuni enzimi trasformano un unico tipo di mo­lecola; altri possono operare su diverse molecole, ma sono spe­cifici per un determinato tipo di reazione, per esempio l’idrolisi del legame peptidico.

 

 

Abbiamo visto che esistono moltissime proteine con tante diverse funzioni. La varietà delle funzioni è uno dei motivi del gran numero di tipi di pro­teine. Ma c’è un’altra grossa causa di diversità: la variabilità da specie a specie. Conside­riamo, per esempio, l’emoglo­bina, la proteina trasportatrice di ossigeno dei globuli rossi del sangue. Essa è diffusa in tutti i vertebrati e ha in tutti la stessa identica funzione. Tut­tavia l’emoglobina dell’uomo non è uguale a quella del maia­le e ambedue sono diverse da quella dell’awoltoio. Pur aven­do sostanzialmente la stessa struttura (imposta dall’identica funzione), esse differiscono per alcuni amminoacidi. Quan­to minore è il grado di parente­la tra due specie (cioè quanto più remota è l’epoca in cui vis­sero i loro comuni antenati) tanto maggiori sono le diffe­renze nella sequenza. In base a questo principio gli scienziati ricostruiscono gli alberi ge­nealogici degli esseri viventi, paragonando le sequenze di amminoacidi delle proteine più diffuse.

Queste differenze di sequenza tra una specie e l’altra vengo­no riconosciute dall’organi­smo animale. L’introduzione di una proteina estranea, anche se poco diversa dalla propria proteina corrispondente, sca­tena le reazioni immunitarie.

Abbiamo già accennato che ogni enzima rappre­senta una scelta chimica. La sua presenza permette che una determinata reazione avvenga, mentre un’altra reazione anch’essa possibile non avviene perchè non c’è un enzima che la catalizzi. (O me­glio anche la reazione non catalizzata avviene, ma a velocità così piccola da essere trascurabile).

Le molecole sulle quali agisce un’ enzima si chiama­no substrati. Ogni enzima viene contrassegnato col nome del suo substrato e il tipo della reazione cata­lizzata seguita dal suffissoasi. Per esempio, l’acool deidrogenasi è l’enzima che deidrogena l’al­cool etilico ed altri alcoli a catena corta.

Gli enzimi offrono alle molecole dei substrati un maggior numero di occasioni per partecipare a una determinata reazione chimica.

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