Archivio della categoria: Scienza & Tecnica

Come preparare una soluzione fisiologica

NaCl

Le righe che sto per scrivere sono indirizzate soprattutto alle mamme che si occupano della salute dei propri familiari a partire dai bimbi. Nella stagione invernale i raffreddori sono all’ordine del giorno e per cautelarsi è opportuno effettuare periodici lavaggi nasali per mantenere idratate le cavità nasali. Tuttavia le soluzioni fisiologiche al 0,9% di cloruro di sodio hanno un loro costo, non esorbitante ma nemmeno da considerarsi indifferente. Infatti se una soluzione da mezzo litro costa 2 euro, prepararla in casa costa praticamente zero se consideriamo che un chilo di sale costa 15 centesimi di euro.

Chimicamente una soluzione è costituita da due componenti: soluto e solvente. Il primo è presente in minore quantità rispetto al secondo e nel caso della fisiologica si disciolgono 0,9 grammi di NaCl (sale) in 100 mL di acqua.

Per effettuare la preparazione è necessario disporre di mezzo litro di acqua (anche di rubinetto), 4,5 grammi di sale da cucina, una pentola o recipiente dove porre l’acqua, un contenitore opportunamente sterilizzato in acqua bollente dove verrà posta la soluzione fisiologica.

  1. Porta all’ebollizione l’acqua che hai posto nella pentola e colloca sopra il coperchio. Questo ti permetterà di abbattere la carica batterica eventualmente presente nel quantitativo di acqua. Infatti la maggior parte dei microorganismi non sopravvive oltre i 100°C.
  2. Dopo aver raggiunto l’ebollizione  disciogli il quantitativo di sale accuratamente pesato in precedenza. Essendo acqua e sale due composti polari, uno caratterizzato da legame ionico, l’altro da legami covalenti polari, si dissolvono facilmente. Inoltre l’alta temperatura favorisce la solubilizzazione.
  3. Dopo raffreddamento a temperatura ambiente colloca il preparato nel recipiente sterile, in plastica o vetro.

E’ importante precisare che si possono preparare volumi diversi mantenendo le stesse proporzioni, ad esempio per 1L di acqua pesare 9 grammi di sale. Il consiglio è quello di preparare periodicamente la soluzione e utilizzarla entro il tempo limite di tre giorni. Questo perché la presenza di contaminanti ambientali potrebbe inficiare la sterilità della preparazione.

Nei trattamenti endovenosi invece è opportuno comprare la soluzione fisiologica in farmacia.

 

 

La chimica….dei capelli bianchi

Bud-spencer

Per quale motivo i capelli con il passare del tempo diventano bianchi? Quali sono le ragioni biochimiche alla base di questo cambiamento di colore?

Le molecole responsabili della colorazione del capello appartengono a un gruppo di pigmenti organici detti melanine. Queste possono essere suddivise in due categorie:

  1. Pigmenti artificiali come poliacetilene, polipirroli, polianiline,  utilizzati come conduttori o semiconduttori.
  2. Pigmenti naturali di origine biologica che hanno funzione pigmentaria.

A quest’ultima classe di molecole organiche appartengono eumelanina e feomelanina. Da un punto di vista strettamente chimico questi pigmenti possono essere considerati dei polimeri del 5,6-diidrossiindolo e dell’acido 5,6-diidrossindolo-2-carbossilico le cui strutture (per gli appassionati di chimica) sono:

diidrossiindolo

Eumelanina è il pigmento responsabile del colore dei capelli neri, castani, grigi e biondi. In quest’ultimo caso l’eumelanina è presente in piccolissima quantità.

Feomelanina invece è il pigmento responsabile della colorazione rossa dei capelli. Differisce dall’eumelanina per la presenza di benzotiazina (composto eterociclico contenente azoto e zolfo).

Con il passare del tempo i melanociti, responsabili della produzione delle melanine, producono sempre meno pigmento e al tempo stesso si verifica una maggiore produzione di acqua ossigenata. Quest’ultima, oltre ad avere una funzione inibitoria nella sintesi delle melanine responsabili della pigmentazione dei capelli, non viene riconvertita in acqua e ossigeno per la mancanza di un enzima detto catalasi. Tutto ciò determina una diminuzione progressiva del quantitativo di melanina a cui corrisponde il cambiamento di colore.

Ad oggi non è stato individuato alcun nesso che lega l’alimentazione al cambiamento di colore dei capelli; le ragioni per cui si ha questa variazione sono di natura genetica.

 

Matematica con…..le ruote dentate

rapporti-trasmissione

Come è noto a tutti la matematica è uno strumento fondamentale per spiegare fenomeni naturali di natura fisica o chimica. In questo breve articolo voglio spiegarvi come calcolare i rapporti di trasmissione determinati da una coppia di ruote dentate e lo spazio percorso da una bicicletta in base ai rapporti sopra citati.

Prima di fare qualche semplice calcolo matematico è necessario contare i denti che costituiscono le ruote grandi (guarnitura) e le ruote piccole (pignoni). Per una classica mountain bike la corona più grande è generalmente costituita da 42 denti mentre il pacco pignoni presenti nella parte posteriore della bici è generalmente costituito da un numero di denti che va da 14 a 28. Ovviamente questi dati variano in base alla tipologia di bicicletta.

Per determinare il rapporto di trasmissione bisogna seguire la relazione:

Rapporto = Nc/Np

dove con  Nc ed Np ho indicato il numero di denti della corona e del pignone rispettivamente.

Una volta calcolato il rapporto di trasmissione è possibile determinare anche lo sviluppo in metri generato da ogni singola pedalata. Ad esempio se una ruota ha una circonferenza di 2m e pedaliamo con un rapporto 42-11 abbiamo:

spazio  = (42/14) x 2m = 3 x 2 m = 6 metri  

con un rapporto 48-11 invece:

spazio = (48/11) x 2m = 8.73 metri

 

Il ciclo della visione

occhio

Cosa accade a livello biochimico – cellulare durante il processo visivo? Quali sono i fattori che influenzano la risposta biochimica in base alle condizioni ambientali in cui viviamo? In questo articolo cercheremo di rispondere a queste domande focalizzando l’attenzione su un meccanismo complesso e al tempo stesso suggestivo.

Il ciclo della visione è una sequenza ciclica di reazioni biochimiche in cui sono coinvolte alcune molecole organiche e la luce. Questa serie di trasformazioni avviene a livello di cellule fotorecettrici dette coni e bastoncelli localizzate nella retina.  La molecola deputata a ricevere la radiazione elettromagnetica è la rodopsina, una proteina costituita da due parti: una di natura proteica, detta opsina, legata a un cofattore organico, l’11-cis -retinale. Quest’ultima molecola deriva dalla vitamina A o retinolo.

Gli alimenti di origine animale contengono soprattutto retinolo (fegato, latte, formaggi, uova, burro), mentre gli alimenti di origine vegetale contengono carotenoidi (frutta e ortaggi di colore giallo-arancione). La carenza di vitamina A porta a non discernere correttamente le immagini al buio, l’emeralopia.

La luce innesca la sequenza di reazioni portando alla trasformazione dell’11-cis-retinale in 11-trans-retinale. Si tratta di una reazione di isomerizzazione come si può notare dalle strutture sotto riportate:
rhodopsin_it

In seguito a questa modificazione si verifica una trasformazione della struttura della rodopsina la quale è in grado di interagire con una molecola essenziale per la genesi dell’impulso nervoso: la trasducina.  Questa è una proteina costituita da tre subunità GTP-GDP dipendenti. Una delle tre subunità legata al GTP/GDP effettua un legame con una fosfodiesterasi di membrana. Quest’ultima permette la formazione di una corrente ionica lungo il bastoncello che genera l’impulso nervoso. In particolare l’assorbimento dei fotoni determina una minore permeabilità della membrana agli ioni sodio cui corrisponde una iperpolarizzazione della membrana stessa. Il responsabile di questo processo è il GMP ciclico il quale mediante la fosfodiesterasi precedentemente citata viene trasformata in GMP, inattivo sui canali del sodio.

Questa complessa sequenza di avvenimenti deve poter essere ripetuta periodicamente e molto rapidamente. Per fare ciò l’organismo si avvale di una nuova molecola, l’arrestina che ha la funzione di scindere il legame rodopsina – trasducina e ripristinare le condizioni iniziali per un nuovo ciclo visivo.

 

 

 

Sistemi di cottura degli alimenti

Agrodolce

Oggigiorno dieta e stili di vita rappresentano fattori importanti che concorrono al benessere psicofisico di ogni persona. Infatti rispetto a pochi anni fa si è più attenti all’impatto chimico biologico che determinati alimenti hanno sull’organismo.

Tra i parametri che incidono sulla qualità del cibo che mangiamo sicuramente possiamo annoverare diversi metodi di cottura, i quali possono essere classificati in tre grandi macro aree:

  • cottura per conduzione
  • cottura per convezione
  • cottura per irraggiamento

Nel primo caso la cottura avviene per contatto diretto tra lo strumento di cottura e l’alimento. Un esempio è costituito dalla cottura alla piastra. E’ importante precisare che lo strumento deve essere preventivamente riscaldato e avere una buona conducibilità termica al fine di favorire una trasmissione del calore rapida.

Nella cottura per convezione l’alimento viene posto in un elemento fluido, in forma gassosa o liquida. Esempi di questo tipo di cottura sono bollire, friggere, bagnomaria. E’ necessario sottolineare che gli alimenti lessati perdono in parte il loro valore nutrizionale, costituito da vitamine idrosolubili e sali minerali, a tutto vantaggio del liquido di cottura.

Nella cottura per irraggiamento l’energia radiante dello strumento colpisce l’alimento, come ad esempio nel caso delle microonde. Questo metodo ha il vantaggio di mantenere praticamente inalterate le proprietà nutrizionali degli alimenti, inoltre garantisce un notevole risparmio di energia.

Altri metodi in grado di garantire i valori nutrizionali degli alimenti sono la cottura a vapore e la cottura sottovuoto. Nel primo caso la cottura avviene attraverso calore umido che si propaga attraverso un apposito contenitore dove è posto il cibo che non entra mai in contatto con il recipiente in cui bolle l’acqua. Questo tipo di cottura è particolarmente adatto ad alimenti come cereali e verdure, legumi freschi, crostacei, molluschi.  Nel secondo caso l’alimento è chiuso ermeticamente in un sacchetto termoresistente ed è cotto a temperatura medio bassa sotto i 100°C. E’ un metodo particolarmente utile in quanto, oltre a mantenere inalterate le proprietà nutrizionali, limita la perdita di peso, allunga i tempi di conservazione dell’alimento.

 

Chimica dei vini – La fermentazione alcolica

L’enogastronomia in Italia rappresenta un settore di importanza rilevante sia per il livello qualitativo che siamo in grado di raggiungere con i nostri prodotti, che per l’aspetto squisitamente economico. Tra le produzioni maggiormente apprezzate in Italia e all’estero sicuramente dobbiamo citare i vini. Questi sono veri e propri serbatoi chimici in quanto sono ricchi di composti organici di vario tipo che conferiscono aromi, colori, profumi.

I vini sono il prodotto di una reazione nota con il termine di fermentazione alcolica. Gli zuccheri presenti nell’acino rappresentano il substrato sul quale particolari microorganismi detti saccaromiceti lavorano per produrre alcol etilico e anidride carbonica. Tecnicamente la fermentazione alcolica è inibita per alti quantitativi di zuccheri; inoltre temperature relativamente alte, intorno ai 37 gradi centigradi, bloccano l’attività dei suddetti microorganismi non avviando quella che si chiama fermentazione tumultuosa. In questa fase le bucce in macerazione liberano sostanze aromatiche che contribuiscono alla formazione degli odori, i terpeni. Inoltre nelle bucce sono contenute particolari sostanze antiossidanti, i polifenoli, i quali conferiscono la colorazione al vino.

Dopo la fermentazione tumultuosa avviene la fermentazione lenta o malolattica durante la quale l’acido malico, che conferisce al vino un sapore acidulo/aggressivo, viene trasformato in acido lattico. Quest’ultimo attribuisce al vino sentori più morbidi dai caratteristici aromi burrati.

Seguono le operazioni di travaso, affinamento e imbottigliamento e maturazione in seguito alle quali il vino viene commercializzato.