Museo della Chimica

Tag: molecola

  • La molecola del mese: Cloruro di sodio

    La molecola del mese: Cloruro di sodio

    Lo sapevi che i pinguini starnutiscono… sale?

    Il cloruro di sodio (NaCl) è un composto ionico molto comune formata da sodio (Na⁺) e cloro (Cl⁻). È il principale componente del sale da cucina ed è importante per le funzioni vitali degli esseri viventi: regola l’equilibrio dei fluidi, la trasmissione degli impulsi nervosi e la contrazione muscolare!

    Il sale è essenziale per la vita, ma solo nelle giuste quantità. Troppo poco compromette le funzioni cellulari, troppo causa invece disidratazione. Gli animali marini come il pinguino africano, hanno sviluppato adattamenti per mantenere questo equilibrio anche vivendo in ambienti ricchi di sale (l’acqua del mare!).

    Ma… come fanno?

    Grazie a speciali ghiandole poste sopra gli occhi, i pinguini africani filtrano il sale in eccesso dal sangue, riuscendo a bere acqua di mare e mangiare prede salate senza disidratarsi. Lo scarto viene poi espulso dalle narici come un “naso che cola”, eliminato con un semplice starnuto.

    Anche a livello molecolare, l’equilibrio è fondamentale! Il cloruro di sodio è formato da ioni che regolano la pressione osmotica delle cellule. Questo permette agli organismi di mantenere stabile il contenuto d’acqua, un aspetto molto importante, soprattutto per gli animali che vivono tra mare e terra.

    Perdita di impermeabilità

    Una volta all’anno, il pinguino africano affronta oltre tre settimane di muta in cui sostituisce tutte le piume contemporaneamente. Perdendo l’impermeabilità e non potendo entrare in acqua per cacciare, resta sulla terra in digiuno forzato, sopravvivendo grazie alle riserve di grasso accumulate.

    Durante la muta, il corpo del pinguino deve gestire con precisione energia e risorse. Un corretto bilancio dei sali minerali diventa cruciale per mantenere le funzioni vitali anche senza alimentazione. Ancora una volta, il cloruro di sodio gioca un ruolo invisibile ma fondamentale per la loro sopravvivenza.

    Tra pesca intensiva che riduce il cibo e cambiamento climatico che rende il sole sempre più forte, il periodo della muta è diventato una sfida per la loro sopravvivenza. Preservare gli oceani e il clima significa garantire a questi animali le condizioni necessarie per continuare a popolare le coste africane.

    Il 25 aprile si celebra la Giornata Mondiale del Pinguino: un’occasione unica per svelare i segreti del pinguino africano, la prima tra le 18 specie al mondo a essere classificata come “in pericolo critico” dalla IUCN.

    La realizzazione di questa rubrica è frutto della collaborazione tra Fondazione ZOOM e il MU-CH | Museo della Chimica.

     

  • La molecola del mese: Guanina

    La molecola del mese: Guanina

    Il cristallo che fa brillare i camaleonti

    La guanina è una molecola fondamentale per la biologia. Insieme a citosina, adenina e timina è una delle quattro basi azotate che compongono il DNA e l’RNA. In forma pura è un solido cristallino bianco noto per riflettere la luce.

    Grazie a due strati di cristalli di guanina, la pelle del camaleonte è un capolavoro di bio-ingegneria: mentre lo strato superficiale cambia colore in base agli impulsi nervosi e alle emozioni, quello profondo funge da scudo termico, proteggendo l’animale dal surriscaldamento.

    Il colore cambia in base allo stato d’animo

    La guanina è contenuta in speciali cellule dette iridofori. I cristalli sono minuscoli: misurano tra 1 e 100 nanometri, cioè tra 1 e 100 miliardesimi di metro. Si definiscono nanocristalli e hanno proprietà molto particolari, che dipendono dalla loro dimensione.

    Più che per mimetismo, i camaleonti cambiano tonalità per comunicare il proprio stato d’animo: i cristalli di guanina si avvicinano quando sono rilassati, riflettendo il verde, e si distanziano quando sono eccitati, virando verso il giallo e l’arancione. 

    Quando i nanocristalli si trovano a distanze diverse, il percorso che compie la luce all’interno degli iridofori cambia. Per questo la pelle cambia colore: la luce viene riflessa con lunghezze d’onda diverse e noi vediamo tonalità differenti.

    Ecologia e biologia dei camaleonti

    Grazie a occhi sporgenti e indipendenti, il camaleonte scansiona l’ambiente a 360°, calcolando con precisione millimetrica la distanza dalla preda. Una volta agganciato il bersaglio, scaglia una lunga lingua che, grazie a una punta vischiosa e un “effetto ventosa”, non lascia via di scampo.

    Lo strato più profondo dei nanocristalli di guanina riflette anche la luce infrarossa, spesso responsabile del riscaldamento degli oggetti. Potrebbe quindi aiutare i camaleonti a regolare anche la propria temperatura corporea.

    La maggior parte dei camaleonti vive in Madagascar, un tesoro di biodiversità insostituibile con oltre il 90% di mammiferi e rettili e l’80% delle piante che non esistono in nessun altro luogo. Proteggere questo ecosistema significa salvare specie che, se perse, svanirebbero per sempre.

    La realizzazione di questa rubrica è frutto della collaborazione tra Fondazione ZOOM e il MU-CH | Museo della Chimica.

     

  • La molecola del mese: Carotenoidi

    La molecola del mese: Carotenoidi

    I carotenoidi e il colore delle piume dei fenicotteri

    C’è un legame invisibile che unisce il rosa dei fenicotteri alla salute del nostro pianeta!
    Anche se la Giornata Mondiale delle Zone Umide è stata il 2 febbraio, continuiamo a celebrarla con il suo ambasciatore d’eccezione: il fenicottero. Sapevi che il suo piumaggio dipende direttamente dai carotenoidi presenti nella loro dieta?

    I carotenoidi sono pigmenti vegetali, molecole colorate presenti in alcuni tipi di frutta e verdura. Hanno proprietà antiossidanti e nelle piante proteggono la clorofilla e le cellule durante la fotosintesi. Danno un colore giallo, arancio o rosso-violetto. 

    Il colore iconico dei fenicotteri è un “prestito” della loro dieta

    Tutto merito dei carotenoidi, pigmenti organici presenti nelle alghe e nei piccoli crostacei di cui si nutrono. Una volta digeriti, questi pigmenti si depositano nelle penne e nel becco, creando sfumature uniche.
    Gli animali introducono i carotenoidi con l’alimentazione, perché spesso non sono in grado di sintetizzarli da soli. Possono però trasformarli per produrre la vitamina A, oppure utilizzarli per… decorarsi un po’!

    In natura, la bellezza ha quasi sempre uno scopo pratico

    Un piumaggio rosa intenso non è solo affascinante, ma è un segnale di forza e benessere: durante il corteggiamento, i colori più vividi indicano un partner in salute, influenzando la scelta del compagno di vita.

    Il colore dei carotenoidi dipende dalla loro struttura chimica: hanno catene con doppi legami carbonio-carbonio, che assorbono la luce riflettendone una parte. I nostri occhi la percepiscono come colori diversi (dal giallo al violetto), a seconda della lunghezza della catena.

    Le zone umide

    Paludi e lagune sono i polmoni blu del pianeta: filtrano l’acqua, prevengono inondazioni, assorbono CO₂, e sono la casa di numerosi animali, come i fenicotteri. In Italia abbiamo già perso il 75% di queste aree, eppure le zone umide rimaste ospitano ancora il 37% della nostra fauna.

    Le zone umide ci aiutano ad assorbire CO₂ perché le piante che vi crescono la usano per fare la fotosintesi. L’acqua rallenta la decomposizione, quindi il carbonio resta intrappolato invece di tornare in aria. Per questo motivo funzionano come magazzini naturali di CO₂.

    Il fenicottero è stato scelto come specie ambasciatrice per la campagna europea EAZA 2026 – 2027 “Wetlands for Life”. Un simbolo di eleganza che ci ricorda quanto sia urgente tutelare le zone umide, ecosistemi fragili da cui dipende l’equilibrio della biodiversità globale.

    La realizzazione di questa rubrica è frutto della collaborazione tra Fondazione ZOOM e il MU-CH | Museo della Chimica.

     

  • La molecola del mese: Melanina

    La molecola del mese: Melanina

    La melanina e il colore del manto delle zebre

    La melanina è una macromolecola complessa formata dall’unione di molte unità più piccole. Queste unità contengono anelli con doppi legami e atomi di azoto, che permettono alla molecola di assorbire la luce.

    Nera con strisce bianche o bianca con strisce nere? La risposta è nel loro DNA!

    La zebra nasce scura e le strisce bianche compaiono solo dove i melanociti smettono di produrre melanina. In pratica, il bianco è un “vuoto” di colore su una base nera.

    Il melanocita è una cellula dell’epidermide specializzata a produrre melanina. Ha una forma particolare, stellata o dendritica, con prolungamenti che servono per trasferire la melanina prodotta… Un po’ come nastri di trasporto.

    Le strisce della zebra  non sono per bellezza, ma per difesa.

    Questo pattern geometrico confonde tafani e parassiti, interferendo con la loro capacità di orientarsi e proteggendo la zebra come uno scudo invisibile.

    La melanina protegge dai raggi UV e la sua distribuzione dipende da fattori genetici e ambientali. La sua produzione aumenta in risposta all’esposizione ai raggi ultravioletti, dando origine all’abbronzatura che compare quando la pelle viene esposta più intensamente al sole. 

    Uniche e irripetibili

    Ogni zebra possiede un pattern unico e irripetibile, proprio come le nostre impronte digitali. Questa straordinaria diversità visiva è uno dei modi con cui i cuccioli imparano a distinguere la propria madre, riuscendo a ritrovarla anche nel caos di un branco in movimento.

    Non esiste un solo un tipo di melanina. Esiste ad esempio l’eumelanina (marrone-nera), la pheomelanina (giallo-rossastra)… Nei neuroni si forma la neuromelanina, e in piante, funghi e batteri si trovano altre varianti come le allomelanine (greco “állos” – altro – indicando “altre melanine”.

    Esistono 3 specie di zebra (di pianura, di montagna e di Grévy), tutte parte del genere Equus come cavalli e asini. Oggi queste icone africane rischiano l’estinzione a causa di bracconaggio e perdita di habitat, ma grazie ai progetti di conservazione possiamo proteggerle.

    La realizzazione di questa rubrica è frutto della collaborazione tra Fondazione ZOOM e il MU-CH | Museo della Chimica.

     

  • La molecola del mese: Curcumina

    La molecola del mese: Curcumina

    Curcumina: il principale curcuminoide estratto dal rizoma della pianta Curcuma longa

    La curcumina è il pigmento naturale responsabile del caratteristico colore giallo-arancio della spezia curcuma. Deriva dal rizoma della pianta Curcuma longa, una pianta dai fiori appariscenti coltivata tradizionalmente in Asia.

    Curcuminoidi

    La parte che più interessante della pianta, però, è il rizoma cilindrico, di colore giallo o arancione. Questo contiene varie sostanze interessanti tra cui i curcuminoidi, un insieme di molecole normalmente insolubili in acqua che possono degradarsi per l’esposizione ai raggi UV o per pH alcalini.

    La curcumina è la più nota di queste molecole, ma se dovessimo chiamarla con il suo nome ufficiale (IUPAC), questo sarebbe un po’ complesso… (1E,6E)-1,7-bis-(4-idrossi-3-metossifenil)-epta-1,6-dien-3,5-dione.
    La sua forma però è caratteristica: due anelli aromatici collegati da una catena di sette atomi di carbonio.

    Curcumina e pH

    Quando viene a contatto con soluzioni basiche, i suoi gruppi fenolici sui due anelli (-OH) perdono un protone (H+) e la struttura elettronica della molecola cambia. Questo semplice passaggio modifica il modo in cui la curcumina assorbe la luce… 

    …e il colore che vediamo! In ambiente neutro o acido resta gialla, ma in condizioni basiche vira verso tonalità più scure e rossastre.
    Oltre al suo celebre ruolo come pigmento naturale, la curcumina è studiata per una vasta gamma di potenziali attività biologiche: antiossidante, antinfiammatoria, antimicrobica e immunomodulante.

    🔍Fonti: Research Gate, National Institutes of Health, PubChem