mercoledì 11 aprile 2018

Appunti sull'urea...

L'urea...
  • Fu scoperta nell'urina dei mammiferi da Hilaire Rouelle nel 1773.
  • Fu preparata a partire da sostanze minerali da Friedrich Wohler nel 1828: scaldando il cianato di ammonio,  un composto inorganico, egli ottenne urea, un composto organico. 
  • Un metodo per dosarla fu stabilito da Borodin a partire dal 1876 per trattamento con ipobromito, assorbimento dell'anidride carbonica e misura del volume di azoto sviluppatosi nell'ossidazione: il lavoro fu pubblicato nel 1886 e trovò ampia diffusione nella pratica di laboratorio.
  • Nel 1926, l'enzimologo americano James Sumner (premio Nobel nel 1946) studiò l'ureasi (enzima presente nelle piante, nei funghi, nei batteri e assente nei vertebrati) e determinò la sua natura proteica. 
  • L'enzima ureasi catalizza l'idrolisi dell'urea in anidride carbonica e ammoniaca e questa reazione è oggi sfruttata nella costruzione di biosensori per la determinazione quantitativa dell'urea.
  • La produzione dell'urea da parte del fegato, catalizzata da enzimi, fu chiarita da Krebs nel 1932: ammoniaca e anidride carbonica reagiscono con l'ornitina per dare la citrullina; la citrullina reagisce ancora con una molecola di ammoniaca per dare l'arginina; per idrolisi, l'arginina dà urea e ornitina - che riprende il ciclo.
  • L'urea contiene il 46% di azoto e per questo è prodotta industrialmente, per reazione di ammoniaca e anidride carbonica sotto pressione, al fine di essere commerciata come fertilizzante.
  • L'urea è impiegata altresì nella sintesi di materie plastiche (resine ureiche, ottenute per reazione con la formaldeide), di farmaci (barbiturici, nitrosouree) e di pesticidi (molte uree sostituite sono impiegate ad esempio come erbicidi).

Sopra, lo schema mostra il consumo mondiale di urea nel 2013, espresso in milioni di tonnellate: il primo consumatore al mondo, 5 anni fa, era la Cina, che assorbiva 60 dei 169 mln di t/annue prodotte (oltre il 35%). 



venerdì 6 aprile 2018

LA CINA DI ALESSANDRA ZANON


Alessandra Zanon è una giovane ragazza dall'Alpago, laureata in lingua e istituzioni economiche e giuridiche dell'Asia Orientale presso l'università Ca' Foscari con diverse esperienze lavorative presso importanti aziende del tessuto produttivo bellunese. 

E' nota per un'importante attività musicale e teatrale che svolge nel tempo libero, da sola o con diversi gruppi, tra cui l'asd. Al.Bel.Pont, della quale è vicepresidente.


Appassionata di viaggi, per studio e per passione è stata più volte in Cina, dove ha raccolto gli scatti presentati prima in una serie di piccole mostre allestite in vari contesti (da Palazzo Crepadona a Belluno fino a Paesi aperti a Cadola) e ora in questa veste più ricercata e professionale, grazie alla collaborazione con Aics Dolomiti Blog


La mostra offre un percorso fotografico completato anche dall'esposizione di materiali originali propri della cultura cinese (seta, porcellane, ventagli, carta, etc.), di suoni, profumi e sapori tipici dell'Estremo Oriente.



mercoledì 4 aprile 2018

BEAUMONT, PROUT, SCHWANN E BERNARD




L'interesse della medicina per la digestione ha le sue radici nell'antica Grecia. Le spiegazioni date includevano considerazioni sul calore dello stomaco, sulla putrefazione, sulla macinatura e sulla fermentazione.

Agli anatomici del Medioevo (cfr. ad esempio l'opera di Guido da Vigevano, XIV secolo) risale una prima descrizione del tubo digerente e la sua divisione in bocca, esofago, stomaco, intestino tenue e intestino crasso.

Alessandro Benedetti (1450-1512), medico e professore a Padova, descrisse le pieghe della mucosa gastrica nella sua opera Anatomicae sive de historia corporis humani, datata 1497.

I medici del Rinascimento attribuivano all'apparato digerente l'origine delle basse passioni dell'uomo, forse spinti da una visione "morale" dell'anatomia e soprattutto dal dibattito teologico e dalle considerazioni paoline sulle passioni della gola e del ventre: erano gli anni della Riforma protestante e del Concilio di Trento. Erano gli anni in cui Paracelso già concepiva la digestione come una trasformazione chimica.

Nei secoli XVII e XVIII, le conclusioni dei "filosofi naturali" generarono un grande dibattito tra coloro che interpretavano la digestione come un processo chimico e coloro che insistettero sul fatto che si trattasse di un processo meccanico e macinante. 

Jan Baptiste van Helmont (1579-1644), aveva proposto che un'azione chimica digerisse il cibo per fermentazione.

Il francese René de Reaumur (1683-1757) e l'italiano Lazzaro Spallanzani (1720-1799) hanno sperimentato non solo su animali e uccelli ma anche su loro stessi, ingerendo tubicini metallici bucherellati ripieni di cibo oppure spugnette legate a un cordino di canapa (per poter agevolmente recuperare i succhi gastrici) e hanno sostenuto che la digestione era chimica. Tuttavia, i vitalisti ridicolizzarono le loro idee, sostenendo che in nessun modo i processi fisiologici umani potevano essere descritti in termini così non spirituali: tali termini contraddicevano la credenza secondo la quale essi (i processi fisiologici) erano sostenuti da una "forza vitale" propria (esclusiva) della materia vivente.

A cavallo del XIX secolo, i ricercatori europei erano sempre più interessati alla digestione e aspre polemiche infuriarono a proposito, specialmente in Francia. In un noto libro di fisiologia, il professore francese François Magendie (1783-1855) sosteneva che il succo digestivo non era un solvente e che qualsiasi presenza di acido nello stomaco era causata dalla decomposizione del cibo o dalla saliva. L'argomento fu così intenso, durante gli anni Venti, che l'Accademia delle Scienze francese sponsorizzò un concorso per fare luce sul processo di digestione negli animali.

In questo momento storico, la medicina negli USA non era certo al passo con il progresso nel dibattito europeo e, di conseguenza, nessuno dei principali ricercatori americani ha dato un contributo significativo ad esso, almeno fino al 1822.
WILLIAM BEAUMONT (1785-1853). Il 6 giugno 1822, William Beaumont, un medico militare, fu chiamato in un negozio di pellicce a Mackinac Island, nel Michigan, per soccorrere un cacciatore canadese che era stato colpito a distanza ravvicinata. Beaumont non avrebbe potuto immaginare che la chiamata gli avrebbe dato l'opportunità di cambiare il corso delle conoscenze sulla digestione, oltre a portare un importante contributo allo sviluppo della medicina sperimentale.
Lo sparo aveva creato una ferita grande quanto la mano di un uomo nella zona addominale e, nonostante il grande sforzo per chiuderla, lasciò un buco nello stomaco, chiamato tecnicamente fistola gastrica.

Beaumont pensò che sicuramente il suo paziente, Alexis St. Martin, sarebbe morto, ma entro l'anno si riprese e stava bene - con il buco aperto ancora nello stomaco. Beaumont colse l'occasione per guardare direttamente nel suo stomaco e osservare il suo movimento. Poteva versare cibo e bevande e analizzare le trasformazioni del contenuto. Beaumont assunse St. Martin come assistente in modo da continuare i suoi esperimenti.



WILLIAM PROUT (1785-1850). Nel frattempo, in Inghilterra, William Prout, medico e farmacista, indagò sui succhi gastrici degli animali con esperimenti brillanti. Nel 1824 estrasse i succhi gastrici e dimostrò che contenevano acido cloridricoQuando pubblicò il suo lavoro, i suoi contemporanei non potevano credere che un acido così forte potesse esistere nello stomaco degli organismi senza causare danni. Tuttavia, tale fu la credibilità di Prout che nel 1827 accettarono le sue ricerche sulla digestione.
Prout divise il cibo in categorie: acqua, carboidrati, grassi e proteine. Mentre molte delle sue idee erano basate sulla speculazione, pubblicò un'analisi della classe dei saccaridi o dei carboidrati. I nutrizionisti oggi usano ancora le sue classificazioni.
Beaumont, in America, non era a conoscenza della controversia e dell'interesse per la digestione in Europa. Tuttavia, aveva accesso a uno stomaco umano vivente e poteva andare oltre l'immaginabile. Sebbene non avesse molta esperienza come ricercatore, Beaumont era un attento osservatore, scriveva nei suoi diari e procedeva in modo ordinato.
Il 1° agosto 1825 iniziò i suoi esperimenti controllati sospendendo manzo cotto, manzo salato, maiale salato, carne bovina cruda, carne in scatola, pane raffermo e cavolo nello stomaco con corde di seta e chiudendo il buco con una benda. Dopo un paio d'ore Beaumont osservò il modo in cui ogni oggetto stava digerendo e registrò attentamente le sue osservazioni.

Trascorso qualche tempo, come ci si poteva aspettare, St. Martin si stancò del suo ruolo di cavia umana e continuò saltuariamente a sottoporsi alle osservazioni del medico. 



Nel 1833 Beaumont pubblicò le sue scoperte nel libro The Experiments and Observations of the Gastric Juice and Physiology of Digestion.
Dopo aver eseguito circa duecento esperimenti per un periodo di circa dieci anni, Beaumont elencò una cinquantina di conclusioni riguardanti la natura chimica della digestione:
  • lo stomaco secerne succo gastrico da pieghe nel rivestimento;
  • il succo gastrico era l'agente di rottura chimica;
  • il rivestimento interno dello stomaco è di colore rosa pallido, coperto da una mucosa che cambia aspetto quando è malata;
  • l'alcol provoca infiammazione (gastrite) al rivestimento dello stomaco;
  • lo stomaco si muove lateralmente e su e giù per agitare il suo contenuto;
  • le verdure erano meno digeribili di altri alimenti;
  • il latte si coagula precocemente nella digestione.
Beaumont aveva rivelato così sullo stomaco assai di più di quanto non fosse stato conosciuto prima. Ha ottenuto riconoscimenti sia in Europa che negli Stati Uniti. Notò anche un fattore importante che non capiva del tutto. Era presente una sostanza sconosciuta che i ricercatori negli Stati Uniti non potevano identificare a causa della mancanza di conoscenze approfondite in chimica organica - al tempo, un campo di dominio quasi esclusivo della scienza tedesca. Toccò infatti a un tedesco venirne a capo.
THEODORE SCHWANN (1810-1882), che lavorava con il famoso fisiologo Johannes Mueller (1801-1858) a Berlino, si interessò allo studio dei processi digestivi e isolò una sostanza dallo stomaco che era distinta dall'acido cloridrico. Chiamò quella sostanza pepsina. Questo risultò essere il fattore sconosciuto di Beaumont. La pepsina, il primo enzima preparato da un tessuto animale, opera in ambiente acquoso acido per idrolizzare le proteine a peptoni.



Successivamente, Schwann scoprì la natura muscolare dell'esofago, notando che conteneva muscoli striati e fungeva da tubo per spostare il cibo dalla bocca allo stomaco. Fu anche il primo a usare il termine metabolismo per descrivere i cambiamenti chimici nei tessuti viventi e fu pioniere anche nell'applicare l'idea della teoria cellulare agli animali.
CLAUDE BERNARD (1813-1878), celebre fisiologo francese, sviluppò invece un precoce interesse per la digestione mentre lavorava come assistente del già citato François Magendie e si laureò con la tesi Du suc gastrique e de son role dans la nutrition (1843).

Affascinato dalla ricerca di Beaumont, Bernard replicò le fistole gastriche negli animali. Sua moglie e sua figlia, insieme ad altri animalisti (non è un fenomeno solo contemporaneo, quello della difesa degli animali contro il loro uso nella sperimentazione), si opposero fermamente ai suoi esperimenti su creature vive.



Bernard scoprì il ruolo del succo pancreatico nella digestione, a proposito dell'idrolisi dei trigliceridi in acidi grassi e glicerolo. Mentre la maggior parte della ricerca precedentemente convergeva nell'attribuire l'intero processo digestivo allo stomaco, Bernard mostrò che l'intestino tenue era l'organo principale del processo. Più tardi, rilevò anche i nervi che lo controllano.
Il suo interesse sperimentale per il pancreas ha portato poi anche a chiarire il ruolo del fegato nella digestione e nella glucogenesi. 

Bernard ha isolato il glicogeno, un polimero del glucosio, e ha determinato che esso è prodotto dal fegato come riserva di carboidrati e quindi rilasciato per mantenere un livello costante di zucchero nel sangue. 
In seguito si scoprirà il ruolo dell'insulina, del glucagone e di altri ormoni nella regolazione del glucosio ematico, come conseguenza di ricerche sul diabete ad opera di Joseph von Mering (1849-1908) e Oscar Minkowski (1858-1931).

IN BREVE. Il lavoro di questi quattro uomini (Beaumont, Prout, Schwann e Bernard) ha posto le basi per la comprensione della digestione e il trattamento delle numerose e complesse malattie associate al tubo digerente.

L'americano William Beaumont (1785-1853) osservò per la prima volta il funzionamento dello stomaco di una persona vivente in un paziente con una ferita da arma da fuoco che non guarì.

L'inglese William Prout (1785-1850) dimostrò che l'acido cloridrico era contenuto nel succo digestivo.

Il fisiologo tedesco Theodor Schwann (1810-1882) scoprì la pepsina, l'enzima responsabile della digestione nello stomaco.

Il ricercatore francese Claude Bernard (1813-1878) scoprì i ruoli del pancreas e del fegato nella digestione e dimostrò che l'organo principale della digestione non era lo stomaco ma l'intestino tenue.

Entro la fine del secolo i risultati raccolti permettevano di affermare che la digestione non si verifica solo nello stomaco, ma è un processo complesso che inizia con la saliva in bocca e coinvolge l'intero tratto digestivo.
(liberamente tratto da E. B. KELLY, Human digestion studied by William Beaumont, William Prout, Theodore Schwann and Claude Bernard con aggiunte personali del blogger)

martedì 3 aprile 2018

LA VENDETTA, OH, LA VENDETTA...



La vendetta, oh, la vendetta!

È un piacer serbato ai saggi.
L'obliar l'onte e gli oltraggi
è bassezza, è ognor viltà.
Con l'astuzia...coll'arguzia...
col giudizio...col criterio...
si potrebbe...il fatto è serio...
ma credete si farà.
Se tutto il codice
dovessi volgere,
se tutto l'indice
dovessi leggere,
con un equivoco,
con un sinonimo
qualche garbuglio
si troverà.
Tutta Siviglia
conosce Bartolo:
il birbo Figaro
vostro sarà.

lunedì 2 aprile 2018

SCHIZZI...

Ho passato questi giorni di vacanza a studiare alacremente sui sacri testi di medicina per preparare alcune lezioni di fisiologia del corpo umano. 

Al di là che per formazione (e deformazione mentale) al tutto ho dato un taglio molto "biochimico", confesso che mi sono divertito a scarabocchiare schemi e a tracciare schizzi di organi, apparati e funzioni. 

Era un'attività che mi appassionava anche quando ero bambino, quando osservavo per ore le frattaglie (prima che finissero in pentola...) e cercavo di fissare su carta qualche schema per ricordare quello che avevo visto: non esisteva la macchina fotografica digitale e tantomeno il cellulare con questa funzione (a dire il vero, non ce l'ho neanche adesso, ma per scelta). 

Poi arrivarono gli anni del liceo e qualcuno affermò che non sapevo disegnare (sarà anche vero...), mentre qualcun altro sentenziò, a suo insindacabile giudizio universale, che le scienze non sarebbero mai state nel mio futuro: così mi dedicai ad altro, forse sbagliando. Dovevo cambiare scuola, non interessi. Voce del verbo: "fottersene e sfanculare" (l'ho imparato tardi, ma l'ho imparato: e vivo molto meglio, anche se i segni delle angherie che ho subìto da studente a causa di simili personaggi - sopra tutti, il secondo - me li porterò a vita e ne farò tesoro ogni volta che entrerò in classe come insegnante... di Chimica e di Scienze Naturali).


Quel che pubblico qui non ha la pretesa di avere valore alcuno (artistico o scientifico). Si tratta solo di schizzi per uso personale: e tali rimangono.






Nota: la rappresentazione del villo intestinale nell'ultimo scatto risale alle scuole medie: l'ho ritagliato e riciclato nei miei appunti. Tanto lo trovo ... non voglio dire "bello", piuttosto: "efficace".
Gli altri disegni li ho eseguiti "a memoria", dopo aver studiato, come ai tempi in cui imparavo formule, cicli catalitici e diagrammi di flusso degli impianti chimici. Ovviamente ho sottoposto i risultati alla valutazione di un accademico, espertissimo della materia: aspetto il suo responso.


venerdì 30 marzo 2018

domenica 25 marzo 2018

Grüße aus Zürich!

Pubblico in questo post qualche foto che il buon Thomas, carissimo amico e dottorando in chimica, ha condiviso con il sottoscritto da Zurigo.

Con i suoi oltre 400mila abitanti, Zurigo è la maggiore città della Svizzera, oltre che capoluogo dell'omonimo cantone, costruita in riva all'omonimo lago.


A Zurigo tentò la sua riforma il teologo Zwingli: guardandosi un po' intorno, non si può dire che oggi manchino chiese (riformate e cattoliche).


Zurigo è sede di un'università e del celebre politecnico (ETH): per quelle aule, quei laboratori e quei corridoi sono passati decine di premi Nobel, da Werner a Haber, da Debye a Heck - per restare nel mondo della Chimica. 

All'interno di ogni istituto c'è un museo che raccoglie cimeli e testimonianze del passaggio di importanti scienziati. Ecco i campioni di spirofluorene prodotti da Prelog in una vetrina...


... oppure i primi "pionieristici" esperimenti sull'NMR ...


In realtà, tra le foto che mi ha mandato Thomas, quelle che più mi hanno affascinato riguardano la geologia e la mineralogia più che la Chimica (scienza relegata ormai nel novero dei ricordi).


Ecco la Svizzera e la sua geologia in una carta d'epoca. E ora concediamoci un giro virtuale tra le bacheche del museo mineralogico per ammirare i campioni ordinati ed esposti secondo la classificazione di Nickel-Strunz. Ecco i silicati...


... seguiti da carbonati e solfati ...


... quindi da aloidi e fosfati ...


... e da qualche cristallo ...


... anche di uso "commerciale".


Non si può non rimanere a bocca aperta di fronte ai fossili e alle testimonianze di forme di vita che hanno abitato il nostro pianeta in ere lontane, ben conservati nei locali immensi del museo di Storia Naturale.


Insomma, se Parigi val bene una messa, Zurigo val bene un dottorato di ricerca in Chimica! Grazie a Thomas per le foto da cui è stata tratta questa selezione. A presto con ulteriori news!