lunedì 23 aprile 2018

Alla ricerca del glucosio in eccesso ...

Il glucosio, uno zucchero a sei atomi di carbonio con formula bruta C6H12O6, è stato riconosciuto per la prima volta alla fine del XVIII secolo nel miele (Lowitz, 1792) e nell'uva (e per questo è noto anche come zucchero d'uva): tra i vari autori, artefici della scoperta, di maggior credito gode Joseph Louis Proust, che lo avrebbe scoperto durante il suo esilio a Madrid, nel 1802, distinguendolo dal fruttosio e dal saccarosio.


Il glucosio fu ottenuto anche per idrolisi dell'amido (da Gottlieb Sigsmond Kirchoff, nel 1811) e poi della cellulosa (Braconnot, 1819) in ambiente acido acquoso.

Nel 1815, Michel Chevreul lo individuò per la prima volta nell'urina dei diabetici: il diabete mellito fu chiamato così, tempo prima, dal medico inglese Thomas Willis (in un saggio del 1674) perché, all'assaggio, le urine dei malati (emesse in grandi quantità) avevano lo stesso sapore del miele (mel, mellis - in latino).

Il sapore è dovuto proprio alla presenza del glucosio, la cui presenza fu evidenziata da Chevreul attraverso una concentrazione dell'urina alla consistenza di uno sciroppo e successiva cristallizzazione e identificazione del materiale solido cristallino che si formava.

Per inciso, nel diabete insipido, le urine (pur abbondanti) non presentano tale sapore in quanto il glucosio non è presente e la patologia ha cause diverse.

Una volta associato l'eccesso di glucosio nelle urine dei pazienti sofferenti di diabete mellito, medici e chimici studiarono il modo di rilevarlo: ad esempio, il medico britannico Thomas Watson e il fisiologo francese François Magendie procedevano attraverso la fermentazione delle urine per ottenere alcool etilico e anidride carbonica.

Al 1848 risale il perfezionamento del reattivo di Fehling, che sfrutta la capacità del glucosio di ridurre il catione rameico bivalente (azzurro) a catione rameoso monovalente (rosso mattone) in ambiente alcalino acquoso. Sullo stesso principio si basa il reattivo di Benedict. Ne avevamo detto QUI.


Il reattivo di Tollens sfrutta le capacità riducenti del glucosio per ridurre il catione argento ad argento metallico, che si deposita sulle pareti del recipiente di reazione come specchio d'argento.


Il glucosio condensa con una molecola di ortotoluidina per dare un composto di colore blu-verde, la cui concentrazione si può rilevare per via spettrofotometrica (UV-Visibile).


Sempre la via spettrofotometrica è usata sfruttando una coppia di reazioni abbinate:
  • la prima reazione sfrutta l'azione dell'enzima glucosio-ossidasi (GOD) che combina ossigeno e glucosio per dare acqua ossigenata e gluconolattone;
  • la seconda reazione impiega l'acqua ossigenata ottenuta nella prima reazione per ossidare un cromogeno dalla forma leuco (incolore) alla forma colorata.
  • Rilevando per via spettrofotometrica la concentrazione del colorante è possibile risalire alla concentrazione di acqua ossigenata e quindi di glucosio, essendo nota la stechiometria della reazione.
La prima reazione è sfruttata anche nella determinazione del glucosio per via elettrochimica, attraverso un biosensore costruito immobilizzando l'enzima su di un opportuno supporto vicino a un elettrodo che misura il passaggio di elettroni in una reazione redox associata.