Categoria: Molecola del mese

🎄La molecola del profumo di natale🎄

La cinnamaldeide è la molecola chiave dell’aroma di cannella, quel profumo caldo e speziato che evoca subito il Natale. Torte, biscotti, vin brulé… esiste un profumo più tipico di questo?

Ma la cinnamaldeide non è solo una delizia in cucina: grazie alle sue proprietà antimicrobiche, è anche usata come conservante naturale all’interno di cibi e prodotti per la cura della persona. Agisce infatti inibendo la biosintesi della parete cellulare e le funzioni enzimatiche di alcuni microrganismi, rendendola efficace contro batteri e funghi.

La cannella ha una storia antichissima: usata dagli antichi Egizi per la pratica di imbalsamazione e citata nel mondo greco e latino, se ne parla anche nella Bibbia, nel libro dell’Esodo. Arrivò in Europa solo nel Medioevo tramite le carovane provenienti da oriente. Divenne poi sempre più diffusa dal 1600, quando gli olandesi definirono un traffico stabile con lo Sri Lanka.

Proprio per la sua storia millenaria, conosciamo da tempi immemori le sue proprietà antinfiammatorie e antiossidanti, successivamente confermate scientificamente. Addirittura, un recente studio dell’Università di Scienze Mediche di Isfahan, dimostra come la cannella possa ridurre la frequenza e la durata degli attacchi di emicrania!

Quindi ricorda: se senti il profumo della cannella, è proprio questa molecola a renderlo possibile. Come? I recettori olfattivi riconoscono la cinnamaldeide e il nostro cervello “apre i cassetti” della magia del Natale! 👃

La risposta attacco o fuga!

L’adrenalina, chiamata anche epinefrina, è un ormone prodotto principalmente dalle ghiandole surrenali, che si trovano sopra i reni. È il motore della nostra “risposta attacco o fuga”, una reazione automatica che permette di affrontare situazioni di stress o pericolo.

Quando il cervello percepisce un pericolo, invia segnali alle ghiandole surrenali per rilasciare adrenalina nel flusso sanguigno. L’ormone arriva rapidamente a diversi organi e attiva una serie di risposte immediate, che potenziano temporaneamente le capacità fisiche e cognitive:

🫀aumenta il battito cardiaco e il cuore pompa più sangue per portare ossigeno ai muscoli;
🫁le vie respiratorie si dilatano, entra più ossigeno nei polmoni e migliora la respirazione;
🔋la digestione viene inibita e il corpo risparmia energia;
🏃il glucosio viene rilasciato nel sangue, fornendo un’energia immediata ai muscoli.

L’adrenalina ha una durata breve nel sangue: dopo pochi minuti, gli enzimi del corpo la degradano. Questo effetto lampo evita stress prolungati e consente al corpo di tornare in equilibrio. Esiste però un ormone chiamato noradrenalina in grado di svolgere funzioni simili ma con effetti più duraturi. Se l’adrenalina è la scintilla iniziale della risposta, la noradrenalina aiuta a mantenere l’energia e l’attenzione nel tempo.

Hai mai cercato l’“adrenaline rush”?
Ci sono attività come gli sport estremi (paracadutismo o il bungee jumping) o le montagne russe, che attivano il rilascio di adrenalina. Molte persone trovano queste esperienze stimolanti, poiché l’adrenalina è in grado di produrre una sensazione di eccitazione euforica, una sorta di “sbornia” di energia e motivazione che viene definita “adrenaline rush”!

Mille sfumature di vino!

Ti sei mai chiesto da cosa derivi il colore del vino rosso? La risposta è semplice: da una categoria di molecole chiamate antociani (o antocianine)! Questi pigmenti possono essere molto diversi e per questo se ne contano a centinaia, tutti accomunati dalla stessa struttura di base, il catione flavilio. È proprio questo a donare le intense colorazioni rosso-violacee a vegetali come melanzane, fragole, frutti di bosco, uva, cavolo rosso e molti altri.

Il colore che apportano dipende dal tipo di antocianine. Le principali sono sei, tre delle quali sono comunemente rintracciabili: la pelargonidina produce i colori arancio, rosa o rosso; la cianidina produce i colori rosso o malva e la delfinidina produce i colori porpora, blu o blu scuro. Le altre (peonidina, petunidina e malvidina) sono invece riscontrabili solo su alcune piante.

La loro colorazione varia anche in base al pH dell’ambiente in cui si trovano. La stessa molecola, in soluzioni acide tende ad apparire rossa o porpora, mentre in condizioni più alcaline può assumere tonalità blu o verdi. Questa variazione avviene perché la struttura chimica degli antociani cambia in base all’acidità o basicità del mezzo, influenzando così l’assorbimento della luce. Questa caratteristica non solo contribuisce alla bellezza dei frutti e dei fiori, ma ha anche un ruolo importante nella segnalazione per gli impollinatori e nella protezione delle piante dai raggi UV.

Ma… è merito degli antociani se ci viene consigliato di bere un bicchiere di vino al giorno?

Diversi studi scientifici hanno dimostrato come questa classe di molecole abbia ruoli importanti in diverse vie biochimiche. Sono, ad esempio, potenti ossidanti in grado di neutralizzare i radicali liberi prodotti dal nostro metabolismo. Inoltre, una dieta ricca di questi pigmenti potrebbe ridurre il rischio di malattie cardiovascolari!

Un sogno premonitore!

Isolato per la prima volta dal petrolio da Michael Faraday nel 1825, il benzene è una molecola con formula C6H6, nota per essere volatile e altamente infiammabile. Si presenta come un liquido incolore che bolle a 80,08°C ed è composto da carbonio e idrogeno, distribuiti in un esagono con atomi di carbonio ai vertici, ciascuno legato a un atomo di idrogeno.

La sua struttura fu ipotizzata dal chimico Friedrich August Kekulé von Stradonitz, ma ciò che rende la sua scoperta affascinante è l’origine della sua intuizione: un sogno. Una sera del 1854 si stava recando presso un amico a Londra su un omnibus a cavalli (un precursore degli autobus a motore) e si assopì. Sognò atomi che danzavano vorticosamente. Anni dopo, nel 1861, sognò atomi che questa volta si univano a formare una sorta di serpente, il quale si morse la coda e diede l’idea a Kekulé della struttura chiusa della molecola di benzene.

Nonostante alcune controversie sull’origine dell’intuizione, il benzene ha avuto un impatto significativo in diversi campi. È stato utilizzato per la sintesi di medicine, materie plastiche e coloranti. Tuttavia, a causa della sua tossicità e cancerogenicità, il suo utilizzo è oggi regolamentato per legge.

Attualmente, il benzene è presente in atmosfera per cause naturali (incendi, eruzioni vulcaniche) e antropiche (gas di scarico, industria chimica). Si trova anche in acqua a seguito di eventi catastrofici come incendi ed esplosioni di aziende chimiche e petrolchimiche, o presenza di scarichi nocivi ed illegali prodotti da specifici impianti industriali.

Non solo per respirare!

Tutti sappiamo che l’ossigeno biatomico (O₂) è fondamentale per gli organismi aerobi, il cui metabolismo dipende da esso. Nell’atmosfera, l’ossigeno rappresenta il 21% di tutti i gas presenti. Tuttavia, alcuni miliardi di anni fa, l’ossigeno non era nemmeno presente nell’aria.

Grazie ai primi organismi fotosintetici, i cianobatteri, l’ossigeno ha iniziato ad accumularsi nell’atmosfera, permettendo ad alcuni organismi di utilizzarlo per ottenere l’energia necessaria al loro metabolismo. La respirazione, però, non è l’unica reazione in cui è coinvolto l’ossigeno molecolare!

Un esempio? La fotosintesi, che è la reazione inversa della respirazione. Le piante assorbono anidride carbonica (CO₂) e acqua (H₂O) e, con l’energia solare, producono glucosio (C₆H₁₂O₆) e rilasciano ossigeno molecolare nell’atmosfera. L’ossigeno è uno “scarto” di questo processo; ciò che le piante e altri organismi come alghe e cianobatteri utilizzano davvero è il glucosio, che viene usato come fonte di energia.

A 25 km di altezza, nella cosiddetta ozonosfera, l’ossigeno molecolare può essere dissociato dalla luce UV in due atomi di ossigeno, che poi si combinano con altre molecole di O₂ per formare ozono (O₃). L’ozono assorbe gran parte dell’energia proveniente dal sole, inclusa tutta la radiazione UV-C e la maggior parte della radiazione UV-B, proteggendoci dalle scottature.

Se ci avviciniamo alla Terra e ci spostiamo nella troposfera, troviamo l’ozono che, in questo caso, non ha un effetto positivo sulla nostra salute. Qui è un inquinante secondario che si forma attraverso processi fotochimici in presenza di inquinanti primari. L’ozono nella troposfera contribuisce allo smog fotochimico, risultando nocivo sia per la salute che per l’ecosistema.

Tre miliardi di miliardi di metri!

Il DNA, o acido desossiribonucleico, è la molecola alla base della vita.
Ma quanto è lunga una molecola di DNA? Se potessimo srotolare tutto il DNA presente nel nucleo di una sola cellula umana, misurerebbe circa 2 metri di lunghezza. Considerando che il corpo umano è formato da 37 trilioni di cellule, il DNA totale sarebbe lungo abbastanza da coprire la distanza dalla Terra al Sole più di 300 volte!

Come riesce allora il DNA a stare nel piccolo nucleo cellulare? La doppia elica del DNA si avvolge su sé stessa e intorno a proteine chiamate istoni, formando la fibra di cromatina, che ha un diametro di circa 30 nanometri. La fibra di cromatina si ripiega ulteriormente in strutture più compatte attraverso un processo noto come “superavvolgimento”.

Pensi che l’essere umano abbia il DNA più lungo? Ti sbagli di grosso! Una piccola felce (Tmesipteris oblanceolata) che vive in Nuova Caledonia, detiene il record per la lunghezza del DNA. Se srotolassimo il materiale genetico di questa pianta, misurerebbe ben 100 metri! Una quantità incredibile per una pianta così piccola, appartenente a un gruppo di organismi evolutisi prima della comparsa dei dinosauri sul nostro pianeta.

Esiste una grande variabilità nella dimensione del genoma. Nel regno animale, alcuni dei genomi più grandi appartengono a pesci polmonati e salamandre. Non solo: il krill (Euphausia superba), gamberetto fondamentale per l’ecosistema antartico, è uno degli animali con il genoma più grande mai sequenziato, che risulta 150 volte più esteso di quello umano. D’altra parte, non tutte le piante hanno grandi genomi. La quercia ne è un esempio: se si allungasse tutto il DNA di una sua cellula, raggiungerebbe i 66 cm.

Un’antenna per la luce!

La clorofilla è una molecola famosa. Rende le piante verdi e serve per la fotosintesi, che, non a caso, viene detta clorofilliana. Questo è il processo attraverso cui le piante (e altri organismi):

1️⃣ catturano la luce con “molecole-antenna” come la clorofilla

2️⃣ usano questa energia per convertire anidride carbonica e acqua in glucosio, che alimenta il loro metabolismo

3️⃣ producono ossigeno come sottoprodotto (che noi apprezziamo molto!)

La clorofilla, di tipo A o B, non è l’unico pigmento in grado di assorbire la luce solare e convertirla in energia chimica. Ci sono anche i carotenoidi, che danno i colori gialli e arancioni, e gli antociani, responsabili dei colori rosso-violetti. Questi pigmenti sono sempre presenti nelle foglie, ma in alcuni casi diventano visibili solo in autunno, quando la luce solare è meno intensa e la clorofilla viene degradata.

La clorofilla propriamente detta non si trova solo nelle piante e nelle alghe, ma anche in organismi procarioti come i cianobatteri. In altri batteri si trovano invece le batterioclorofille, pigmenti in grado di dare avvio ad una fotosintesi particolare, detta anossigenica, che non produce ossigeno!

La clorofilla si trova in particolari organelli della cellula, i cloroplasti, evoluti attraverso un processo chiamato “endosimbiosi”. Si ritiene che antichi batteri siano stati inglobati da una cellula ancestrale che, per una qualche ragione, ha deciso di non mangiarli, ma anzi di instaurare con loro una relazione simbiotica. Questi batteri nel tempo sono diventati gli attuali cloroplasti, che mantengono ancora parte del loro DNA (circolare)!