Idrogeno, dunque.

Tanto per non essere originali, quando si comincia a descrivere la sistematica degli elementi si parte dal più semplice di tutti: l'idrogeno. 

Sotto riporto la traccia per lo studio che offro a chi segue i miei corsi (tanto al liceo quanto all'UAA) e che riassume le principali idee da ricordare: la storia, le caratteristiche fisiche, i metodi per prepararlo (da conoscere e da non applicare, vista la sua pericolosità), gli usi principali. 

Un finale con l'idrogenazione catalitica è d'obbligo: ma prima di leggere, osservate nel video soprastante la preparazione delle bolle di sapone all'idrogeno, dalle proprietà scoppiettanti!

Nel cuore del Cuore

"Il Cuore, come il Cervello, ha un Sistema Nervoso Centrale, un sistema di trasmissione elettrica coerente e altamente sofisticato, che non solo conduce segnali, ma Prana, la forza vitale ossigenata essenziale. Questo perché il primo organo che si forma nell'embriologia umana non è il cervello, ma il cuore. 

Funziona bene perché il suo apparente sistema arterioso, che sembra una tabella di marcia o una griglia, ha algoritmi di ramificazione che parlano tutti tra loro, perché la piccola arteria o nodulo è uguale alla grande arteria o nodulo, che è il significato più profondo di frattale, perché le cellule e i segnali parlano tra loro a tutte le scale di lunghezze d'onda. È come se il Cuore stesse avendo una conferenza con se stesso, conosce tutto ciò che sta accadendo in tutto il corpo, perché ogni parte del cuore contiene l'intera memoria del corpo.

È un hub, un Makaratta (parola aborigena per: un trattato o un accordo), un luogo di incontro o conferenza, dove tutti i membri si incontrano e concordano.

Il sistema arterioso del cuore umano non è diverso dal guscio esterno fibroso e venoso dell'uva spina e ci ricorda la nostra connessione terrestre con tutte le piante viventi."

(Traduzione del blogger - Originale pubblicato sulla pagina facebook di Jain108)

Elettroni sull'autobus...

"Gli elettroni, nonostante tendano a scappare per legarsi ad altri atomi, a casa loro cercano di stare il più possibile lontani gli uni dagli altri. 

Vivono in vari livelli negli orbitali, e c'è una regola per cui in ogni orbitale non possono stare più di due elettroni. É strano, sembra proprio che si comportino come i passeggeri degli autobus: prima cercano di sedersi da soli e poi, solo quando non ci sono altre possibilità, si accomodano accanto a un posto occupato [Pauli docet, ndb]. 

Analogamente, gli elettroni si infilano in un orbitale dopo l'altro e solo quando tutti sono occupati da almeno una particella acconsentono a condividere lo spazio. E sono anche schizzinosi, perché vanno a sedersi solo accanto a un elettrone che ha "spin" opposto al loro. 

Lo spin è una proprietà particolare legata al campo magnetico; è un legame che può sembrare strano, ma bisogna sapere che a ogni particella carica che ruota è associato un campo magnetico, come se si trattasse di microscopiche Terre. Quando due elettroni di spin opposto diventano coinquilini, i loro campi magnetici si annullano a vicenda".

Sam Kean, "Il cucchiaino scomparso", ed. Adelphi, p. 179.

Buona lettura! MC

Cenni sulla curcuma...

QUI, nel blog "Chimica sperimentale", l'amico Paoloalberto dedicava, tempo fa, un approfondimento ai reattivi per l'acido borico: tra essi c'è la curcuma, ricordata verso la fine dell'articolo linkato. 

L'estratto alcolico di curcuma funge anche un indicatore acido-base, giallo in ambiente acido e rosso in ambiente basico.

La comunità medico-scientifica ha riconosciuto alla curcumina, ossia il principio attivo che dà il tipico colore giallo ocra al rizoma (fusto sotterraneo) della Curcuma longa e dal quale dipendono tutte le qualità benefiche della spezia, un potenziale alleato per la salute e il benessere dell’organismo.

In particolare, alla curcuma vengono associate proprietà:

• Antiossidanti: perché aiuta a proteggere la pelle dai radicali liberi responsabili dell’invecchiamento;
• Antinfiammatorie e antidolorifiche: la spezia ha un effetto antiflogistico su tessuti e cartilagini affetti da dolori muscolo-scheletrici e aiuta contro patologie infiammatorie croniche come l’artrite reumatoide;
• Immunologiche: aumenta il sistema di difesa e grazie alla sua attività immunostimolante aiuta a combattere infezioni virali e batteriche;
• Depurative: purifica l'organismo dalle tossine garantendo il buon funzionamento della cellula epatica e dell’intestino;
• Antitumorali: la curcumina sarebbe capace di inibire e di fatto bloccare le funzioni di alcune cellule tumorali, danneggiandone la proliferazione;
• Digestive: aiuta contro difficoltà digestive e nel complesso riequilibra l’apparato digerente da disturbi gastrici e intestinali proteggendo le pareti dello stomaco.

Le informazioni sopra riportate mi sono state fornite gentilmente dal professor Barbazza, ma sono facilmente verificabili on-line, riportate da vari siti e pubblicate, in modo più o meno argomentato, in presentazioni di vari specialisti.

Delle proprietà antitumorali della curcuma: avevo letto tempo fa qualche articolo divulgativo e ne fa cenno il professor Berrino nei suoi scritti sul rapporto cibo/salute (es. "Il cibo e l'uomo", p. 101), come ne fanno cenno molti altri medici e ricercatori; recentemente, anche il professor Moschetta, nel suo ultimo libro dedicato al fegato (A. Moschetta, "Ci vuole fegato", Mondadori, 2020, p. 67).

Questi medici-ricercatori convergono nel ribadire una cosa importante per la nostra salute: occhio alla alimentazione!!!

Per chiudere il post, ecco il viraggio della curcuma (a sinistra l'estratto alcolico di colore giallo) indotto da una soluzione alcalina di ammoniaca commerciale (a destra). 

Videoreazioni per lezioni in presenza

Una serie di circostanze mi hanno portato, questa mattina, a mostrare a lezione i video di alcune reazioni chimiche.

Le prime reazioni mostrano la sintesi di composti binari per reazione degli elementi: 

- sodio e cloro reagiscono per formare cloruro di sodio;

- alluminio e bromo reagiscono per formare bromuro di alluminio;

- alluminio e iodio reagiscono per formare ioduro di alluminio;

- fosforo e ossigeno reagiscono per formare anidride fosforica, poi combinata con l'acqua per dare una soluzione di acido fosforico.

All'inizio del video, il preparatore mostra come raccogliere l'ossigeno puro attraverso un bagno idropneumatico. L'ossigeno è preparato per decomposizione dell'acqua ossigenata con il permanganato di potassio. Anche lo ioduro di potassio è usato come catalizzatore per la decomposizione dell'acqua ossigenata e la reazione è sfruttata per realizzare il celebre "dentifricio dell'elefante".

D'effetto è anche la fontana all'ammoniaca, che sfrutta la solubilità di questa sostanza in acqua...

Ultima reazione della giornata, quella del rame con l'acido nitrico: si formano nitrato di rame, acqua e ipoazotide...

Buona visione!

Rianimazione vietata

"... si, noi siamo grandi, siamo i migliori: quello che ci manca è tutto il resto".

Sacks e House

Quasi tutti i casi della serie "Dr. House" sono realmente accaduti e per gran parte sono ripresi da una rubrica medica del New York Times. Quello richiamato brevemente nel video soprastante, dal titolo "Madre controllo" è citato invece da Oliver Sacks in "L'uomo che scambiò sua moglie per un cappello".

Sacks riporta il caso di una novantenne che manifesta una serie di comportamenti sconvenienti ed un'insolita eccitazione: questo quadro era dovuto a una sifilide terziaria, che la paziente si fa curare in modo da eliminare le spirochete conservando al tempo la sensazione di euforico piacere che aveva provato inaspettatamente a causa della malattia. 

Meditazione

In questo giorno, per me particolare, trovo importante soffermarmi a meditare sul mio percorso esistenziale, non solo dal punto di vista storico, "spirituale", ma - soprattutto in qualità di docente di Scienze Naturali - anche materiale.

R. Barbazza, dal Nastro di Moebius all'Embrione.

Da un insieme di atomi alle biomolecole che hanno formato la mia prima cellula; da questa a tutto il mio essere materiale, passando per una serie di tappe in cui si sono "accesi alcuni interruttori" (ossia, alcuni geni hanno cominciato a esprimersi) per differenziare una cellula muscolare da una nervosa, una cellula epiteliale da un'altra stromale: credo che lo sviluppo prenatale di un nuovo essere umano sia qualcosa da conoscere in maggior dettaglio e a tratti da contemplare e indagare maggiormente (visto che non si sa proprio tutto in merito).

Alcuni aspetti sono, infatti, ancora avvolti dall'ignoto (che aspetta di essere illuminato dalla Ricerca): come è possibile che gli interruttori si accendano e si spengano al momento opportuno? Com'è che il direttore dell'orchestra dà gli attacchi giusti per costruire la nuova armonia di un nuovo essere vivente? Com'è che l'ingegnere istruisce gli operai per posare le pietre adatte al momento adatto in questo complesso cantiere in corso di realizzazione?

Tutto il progetto è scritto nel corredo cromosomico della prima cellula, che si forma quando i due gameti uniscono il patrimonio genetico, formato dal DNA. Sono scritte nel DNA anche le istruzioni per realizzare questo progetto. E il linguaggio in cui sono scritte queste istruzioni - il linguaggio degli atomi, delle molecole e dei legami - è lo stesso per ogni vivente. Magari il prodotto finale non riesce sempre perfetto (come nel mio caso), ma le tappe intermedie sono sbalorditive: ne accennai un paio di anni fa nelle prime pagine di "Germogli", il catalogo che scrissi per la mostra dei manufatti di Renzo Barbazza ispirati al tema della vita nascente. Leggete QUI per rinfrescare la memoria: se vi interessa il catalogo, contattate me o Renzo per averne una copia.

A nove settimane, ecco un embrione umano, grande poco meno di una monetina da due centesimi: in tempi più o meno lontani, tutti siamo stati così. 

Un grazie alla mamma - che così minuscoli e indifesi ci ha custodito, ci ha protetto e ci ha nutrito attraverso due organi meravigliosi, la placenta (G) e il cordone ombelicale (D) - non lo si dice mai a sufficienza.

Fishing time...

Navigando in Internet, mi sono imbattuto in Casio Fishing Gear, un nuovo orologio digitale che presumibilmente (almeno nelle intenzioni del costruttore) consente di conoscere i tempi migliori per pescare, calcolati utilizzando i dati delle fasi lunari. 

Il Fishing Timer trae ispirazione dal design di G-Shock. È contenuto in una robusta custodia in resina che ha un sacco di diverse trame, livelli e persino alcune viti false. Non è proprio l'orologio dall'aspetto più bello, esteticamente parlando. Magari non lo mettiamo per andare a una laurea o a un matrimonio. Ci sono varie versioni in vari colori, ma il modello verde scuro con testi arancioni è forse il più accattivante. 

Nonostante la cassa abbia dimensioni notevoli, da 45,3 mm, l'orologio è molto leggero e si indossa abbastanza bene. La star dello spettacolo è l'intera metà superiore del quadrante. Questo è ripreso dall'indicatore di pesca: mostra la probabilità di un buon momento per pescare su una scala da 1 a 5. Invece di un semplice numero, lo schermo digitale si riempie di piccole icone a forma di pesce. Quando stanno davvero "mordendo", lo schermo lampeggia ripetutamente "FISH": un invito ad avvicinarsi all'acqua. Funzionerà davvero? Ai pescatori l'ardua sentenza.

Una delle parti più divertenti dell'orologio è la possibilità di scorrere i singoli giorni e cercare ora per ora per vedere quando il pesce abboccherà. Quindi, è possibile impostare una sveglia per quel giorno, assicurando il pescatore di essere pronto per andare quando l'orologio lo dice. C'è anche un display delle fasi lunari sul quadrante principale e una piccola barra che si riempie ogni dieci minuti. 

Inoltre, l'orologio è dotato di cronometro, timer, tre sveglie, display doppio fuso orario, retroilluminazione e batteria da dieci anni. Un'idea regalo niente male per un amante di pesca, caccia e natura in genere...

... io, intanto, mi sono concesso questo modello, il G-9300. Oltre alle funzioni di cui sopra, esso è antiurto, con elettroluminescenza e soprattutto a ricarica solare: piccole celle fotovoltaiche incorporate alimentano l'orologio, immagazzinando l'eccesso di energia elettrica in una batteria, il cui livello è segnalato da un indicatore sul display. Ecco un'applicazione, su piccola scala, dell'effetto fotoelettrico - che ho spiegato nei giorni scorsi ai miei discepoli, brevemente descritto nella seguente slide:

Le leggi dell'effetto fotoelettrico sono state enunciate da Albert Einstein (1879-1955) nel marzo del 1905 e gli hanno meritato il premio Nobel per la fisica nel 1921. Si noti che quando Einstein scrisse quell'articolo era solo un ventiseienne impiegato all'ufficio brevetti di Berna: nello stesso anno pubblicò un lavoro sui moti browniani (in maggio), la relatività ristretta (in giugno) e l'equivalenza massa-energia (in settembre).

Periciclasi, dai funghi al laboratorio

Una sfida continua nella ricerca chimica è progettare catalizzatori che selezionino i risultati delle reazioni di molecole complesse. 

Attualmente i chimici si affidano a organocatalizzatori o catalizzatori basati su metalli di transizione per controllare stereoselettività, regioselettività e periselettività (selettività tra le possibili reazioni pericicliche). 

La natura raggiunge questi tipi di selettività con una varietà di enzimi come le periciclasi, scoperte di recente: si tratta di una famiglia di enzimi che catalizzano le reazioni pericicliche. 

La maggior parte delle reazioni enzimatiche pericicliche sono cicloaddizioni; i ricercatori evidenziano come sia stato difficile razionalizzare il modo in cui si ottengono le selettività osservate. 

QUI sono  riportati i dati concernenti due gruppi omologhi di periciclasi che catalizzano reazioni distinte: un gruppo catalizza una reazione precedentemente sconosciuta in biologia; il secondo catalizza una reazione stereoselettiva etero-Diels-Alder. 

Guidati da studi computazionali, i ricercatori hanno razionalizzato le differenze osservate nelle reattività e progettato enzimi mutanti che invertono le periselettività da Alder-ene a etero-Diels-Alder e viceversa. 

Una combinazione di caratterizzazioni biochimiche in vitro, studi computazionali, strutture di co-cristalli enzimatici e studi mutazionali illustrano come si ottengono alte regioselettività e periselettività in siti attivi quasi identici.

Le reazioni pericicliche, che comportano il movimento concertato degli elettroni e uno stato di transizione ciclico, sono state a lungo una parte della cassetta degli attrezzi del chimico sintetico. Ma trovare enzimi che catalizzano tali reazioni, in particolare una classe chiamata reazioni alder-ene, è stato difficile. Il team di ricerca ha ora trovato enzimi alder-ene che potrebbero essere utilizzati come biocatalizzatori per ottenere in modo più efficiente composti che contengono penteni sostituiti. 

"Crediamo che molte delle reazioni sintetiche che sono state inventate siano esistite da tempo in natura e non le abbiamo ancora trovate", afferma Yi Tang, che ha guidato la ricerca insieme all'Università della California, a Los Angeles, collega di Kendall Houk e Jiahai Zhou, dell'Istituto di Chimica Organica di Shanghai.

I ricercatori hanno trovato tali enzimi in diverse specie di funghi. A partire dallo stesso intermedio contenente un gruppo alcolico, un gruppo di enzimi ha formato il prodotto etero-Diels-Alder, un eterociclo contenente ossigeno. Ma un altro gruppo, esemplificato da un enzima chiamato PdxI, ha formato un pentene sostituito, il prodotto alder-ene.

La formazione di PdxI del pentene sostituito è un segno di alta periselettività - la capacità di selezionare una reazione periciclica rispetto a un'altra. Il team ha utilizzato strutture cristalline e simulazioni molecolari per determinare il motivo. 

"PdxI posiziona il substrato in modo che sia possibile accedere solo allo stato di transizione Alder-ene", afferma Tang. Negli studi di ingegneria delle proteine, i ricercatori hanno scoperto che potevano cambiare la periselettività di PdxI dal prodotto alder-ene al prodotto etero-Diels-Alder cambiando un singolo amminoacido nel sito attivo.

Il lavoro "è una combinazione impressionante di biochimica, biologia strutturale e modellazione per comprendere e manipolare le coordinate di reazione degli enzimi periciclici", afferma via e-mail Tobias J. Erb del Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology, che studia anche le periciclasi. "Sebbene gli autori non abbiano dimostrato il pieno controllo con i loro sforzi ingegneristici, dimostrano che in linea di principio è possibile spostare la selettività periciclica tra le reazioni etero-Diels-Alder e Alder-ene".

FONTE: Nature 2020, DOI: 10.1038 / s41586-020-2743-5

Un altro Nobel alla Microbiologia

Il Karolinska Institutet di Stoccolma ha deciso di assegnare il Premio Nobel 2020 per la Fisiologia e la Medicina congiuntamente a Harvey J. Alter, Michael Houghton e Charles M. Rice "per la scoperta del virus dell'epatite C".

Il premio Nobel di quest'anno viene così assegnato a tre scienziati che hanno dato un contributo decisivo alla lotta contro l'epatite trasmessa dal sangue, un grave problema di salute globale che causa cirrosi e cancro al fegato nelle persone di tutto il mondo.

Harvey J. Alter, Michael Houghton e Charles M. Rice hanno fatto scoperte che hanno portato all'identificazione di un nuovo virus, il virus dell'epatite C o HCV. 

Prima del loro lavoro, la scoperta dei virus dell'epatite A e B era stata un passo avanti fondamentale, ma la maggior parte dei casi di epatite trasmessa per via ematica rimaneva inspiegabile. La scoperta del virus dell'epatite C ha rivelato la causa dei restanti casi di epatite cronica e ha reso possibili esami del sangue e nuovi farmaci che hanno salvato milioni di vite.

Un altro Nobel è stato assegnato alla microbiologia: con genetica, biochimica e neurofisiologia è uno dei quattro ambiti della ricerca medica più premiati.

Negli anni scorsi, molti premi sono stati assegnati a ricerche intorno a E. Coli, un batterio che vive nel nostro intestino, al quale spetta di diritto il record dei Nobel "microbiologici", suddivisi tra Medicina e Chimica. Partendo dal più recente, eccoli elencati, con la data di assegnazione e la giustificazione (pur espressa in modo succinto).

1. 2015: meccanismo di riparazione del DNA

2. 2008: proteine fluorescenti verdi

3. 1999: sequenze di segnale sulle proteine

4. 1997: generazione ATP

5. 1989: RNA come enzima

6. 1980: DNA ricombinante

7. 1978: enzima di restrizione

8. 1969: replicazione del virus

9. 1968: codice genetico

10. 1965: regolazione genica

11. 1959: replicazione del DNA

12. 1958: sesso batterico

Anche il Plasmodio della malaria ha meritato a molti scienziati che lo hanno studiato il massimo riconoscimento scientifico internazionale: 

• nel 1902 a Ross, per la scoperta del ruolo della zanzara Anofele nella trasmissione del patogeno (l'italiano Giovanni Battista Grassi compì studi analoghi negli stessi anni di Ross, evidenziò il ruolo di vettore attivo, ma non vinse il Nobel);
• nel 1907 a Laveran, che descrisse i plasmodi come patogeni nel 1880;
• nel 1927 a Wagner Jauregg, che tentò di inoculare il plasmodio ai pazienti malati di sifilide terziaria per far salire la febbre e curare l'infezione da spirocheta;
• nel 1948 a Muller, che evidenziò l'efficacia del DDT come insetticida per contrastare la diffusione della zanzara e di altri artropodi;
• nel 2015 a Tu Youyou per la cura della malaria con l'estratto di artemisia.

Vita e morte nell'invisibile (I)

Da poco più di un mese è uscito un nuovo lavoretto, scritto dal professor Renzo Barbazza e da me (sotto, in fotografia), dal titolo "Vita e morte nell'invisibile". Il lavoro è stato stampato presso la Tipografia Tiziano di Pieve di Cadore.

Nel ristretto spazio di 102 pagine in formato A5, cerchiamo di offrire a un pubblico vasto una riflessione sul mondo microscopico e sulla relazione di questo con gli individui del genere Homo - spesso felice e qualche volta drammatica. 

Già nelle prime pagine del volume (sotto un'anteprima di pp. 15-16), dopo una profonda riflessione introduttiva del professore, ne sono tratteggiati i contenuti, per fornire al lettore non esperto (a cui ci rivolgiamo in primis) una chiave di comprensione di una materia sempre attuale e tutt'altro che semplice.

Ora, nel pieno rispetto delle norme e delle indicazioni, stiamo progettando una presentazione "virtuale": vedremo se realizzarla con un video oppure con una "diretta facebook".

Il volume, per ora, non è in distribuzione nei grandi canali: gli interessati possono richiederlo agli Autori, contattandoli direttamente o lasciando un commento a questo post con l'indirizzo e-mail (che non sarà pubblicato: i commenti sono moderati dal blogger e l'indirizzo serve per ricontattare la persona interessata all'opera).

Mozart scopre Bach...

Il barone Gottfried van Swieten (1733-1803) introdusse Mozart al mondo di Bach nel 1782, come mostrato nel video sopra, tratto dalla miniserie francese "Mozart" - qui nella versione in tedesco.

Lo studio della musica di Bach (e di Haendel), fatto di trascrizioni e arrangiamenti (sopra, una fuga del Clavicembalo ben temperato trascritta per trio d'archi), indusse Mozart a comporre fughe nello stile degli antichi maestri. Ne è un esempio la Fuga in sol minore KV 401, dove il soggetto è prima elaborato per moto retto, poi per moto contrario e infine moto retto e moto contrario sono sovrapposti. 

Simili espedienti sono stati attuati anche in altre composizioni, alcune rimaste incompiute e altre rielaborate in più versioni: ad esempio, la Fuga in do minore KV 426 per due pianoforti (video sotto) sarà trascritta per archi dallo stesso autore e preceduta da un drammatico adagio introduttivo. 

Buon ascolto!