E così dedico l'ultima lezione del 2021 al ciclo di Krebs, uno dei miei argomenti prediletti che per un motivo o per l'altro accompagnerà i miei discenti fino all'esame. Che dicano la loro preghiera, QUI!
Provo sempre una certa emozione nel raccontarlo, ma quest'anno ancora di più in quanto ricorreva un importante anniversario riguardante il suo scopritore, come accennai QUI.
Nelle cellule eucariote, esso trova posto nella matrice dei mitocondri (QUI); la successione di reazioni che lo costituiscono avviene anche all'interno dei procarioti (ma non di tutti).
La successione degli intermedi assume la musicalità di una filastrocca:
Citrato, isocitrato
Alfa-cheto-glutarato
Succinil-coenzima A:
siamo giunti alla metà.
Succinato, fumarato
che idratato dà malato
il quale è poi deidrogenato
ad ossalacetato...
Detto così, sembra quasi un'opera di Gianni Rodari... manca la musica di Sergio Endrigo. In realtà ci ha pensato il prof. Grossi a dedicare al ciclo di Krebs una canzone, che potete ascoltare QUI. Oltre rime e note, la difficoltà sta nel cercare di capire in ogni step che cosa accada dal punto di vista chimico, quali enzimi e quali cofattori intervengano e andando oltre le cose cominciano a complicarsi.
La prima reazione concerne la condensazione dell'acetil-CoA con l'ossalacetato (che, come possiamo leggere nella filastrocca, chiude la successione dei vari intermedi e diventa a sua volta il reagente della prima reazione: ecco perché questa via metabolica costituisce un ciclo, in quanto il prodotto dell'ultima reazione diventa il reagente della prima). Si forma così acido citrico: infatti il ciclo di Krebs è noto anche come ciclo dell'acido citrico. E poiché l'acido citrico contiene tre gruppi funzionali -COOH, il ciclo di Krebs è detto anche ciclo degli acidi tricarbossilici, abbreviato in TCA (Tri-Carboxylic-Acid).
L'acido citrico contiene anche un gruppo funzionale -OH. La sua formula bruta è C6H8O7. Puro si presenta come un solido cristallino bianco: si ricavava un tempo dagli agrumi (da cui il nome, legato al genere botanico Citrus) anche se si trova in tutta la frutta. Scheele lo isolò dal succo di limone.
Oggi viene prodotto ingegnerizzando alcuni ceppi di Aspergillus Niger all'interno di bioreattori, che operano a bassi valori di pH e con sequestranti del ferro: ciò blocca il TCA al primo step, causando un accumulo di acido citrico che è prelevato e purificato.
Il target è prodotto in quantità di 1.6 M di tonnellate annue e viene usato nella formulazione di detergenti, disincrostanti, farmaci, cosmetici; come additivo alimentare o venduto come tale in confezioni da un chilogrammo (attenzione: puro oppure in soluzione concentrata può causare serie ustioni alla cute e alle mucose).
Per aggiungere alla trattazione teorica una parte sperimentale, potremmo pensare di riconoscere l'acido citrico e all'uopo si potrebbe tentare una serie di prove. Discente! D'ora in poi mi rivolgo a te.
PRIMA PROVA. Prendine una punta di un cucchiaino, mettila in un bicchierino, aggiungi un cucchiaino d'acqua deionizzata (va bene quella commerciale per i ferri da stiro per il nostro scopo) e discioglilo. Immergi una cartina tornasole: se questa si arrossa, la soluzione è acida (e pertanto la sostanza è un acido).
SECONDA PROVA. Alla soluzione preparata come prima, aggiungi una punta di cucchiaino di bicarbonato di sodio. Se noti effervescenza, la soluzione è acida per la presenza del gruppo -COOH.
TERZA PROVA: reazione di Uffelmann. Questa è più difficile da realizzare. Procurati, in farmacia, del cotone emostatico al cloruro ferrico e qualche grammo di acido salicilico (o di salicilato di sodio). Prepara una soluzione alcolica di acido salicilico; intingi un batuffolino di cotone emostatico al cloruro ferrico: questo diventerà viola. Intingi ora il batuffolino viola nella soluzione che pensi sia di acido citrico (quella al punto primo): hai una parziale conferma se diventa bianco.
Potrebbe essere anche un altro idrossiacido: acido lattico, acido malico, acido tartarico e altri danno un viraggio simile (ma dubito che siano così disponibili in commercio).
Per concludere, l'acido salicilico è poco solubile in acqua, lo è di più in etanolo, e con il cloruro ferrico da un precipitato viola (saggio per i fenoli); tale precipitato vira al giallo chiaro con l'acido citrico in soluzione (reazione di Uffelmann). L'acido citrico è maggiormente solubile in acqua rispetto all'acido salicilico.
QUARTA PROVA: l'acido citrico in soluzione (punto primo) reagisce con metalli (es. nastro di magnesio, granuli di zinco, alluminio...) con sviluppo di idrogeno. La reazione è accelerata da qualche goccia di solfato rameico in soluzione acquosa, che agisce da catalizzatore.
PROVE SPECIFICHE. Le reazioni specifiche per il citrato prevedono l'uso di nitroprussiato o di reattivi a base di Hg che è meglio evitare di avere in casa o in un laboratorio scolastico.
Bella la filastrocca del prof. Grossi che, naturalmente, sono andata a sentirmi. Per il resto, non oso commentare perchè al liceo in chimica ero una bestia...
RispondiEliminaBuon Natale, Marco, e grazie di tanta poesia e delicatezza che i tuoi post ci regalano sempre! Non è cosa da poco di questi tempi.
Nemmeno io in Chimica e Scienze al liceo ero un granché: anzi, erano le materie che detestavo più di tutte (e sopra quelle detestavo chi avrebbe dovuto insegnarmele...), come ho raccontato altrove. Infatti, finito il liceo ho fatto altro e sono tornato ad interessarmi alle Scienze per una serie di occasioni e di treni persi che non richiamo. Vorrei ringraziarti sinceramente e contraccambiare gli auguri, ma il Natale è una festa che lascio celebrare agli altri. Io la scanso e la fuggo da ormai tanti anni: in casa porta solo tristezza e fuori... anche. Mi auguro che Natale sia solitudine, libri, silenzio e riposo. Il resto: fuori dai miei spazi.
EliminaNatale è proprio questo che dici tu. Grazie!
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