Quando vedi la tavola periodica, cosa ti viene in mente? I pezzi su uno scarabeo? Forse pensi al tuo corso di chimica al liceo. Forse pensi al tavolo colorato intonacato sul muro di un’aula universitaria. Forse ricordi il tuo insegnante preferito che ha dato fuoco a qualcosa davanti alla classe. Sono un assistente professore di chimica presso l’Università di Richmond e quando sento la frase “la tavola periodica”, penso alla vita.
Penso a come le molecole e le sostanze chimiche che ci circondano e dettano la nostra quotidianità le attività sono costituite dagli elementi su quel tavolo: sostengono la nostra vita, portano bellezza nel mondo e sono vitali in medicina.
Ogni colonna della tavola periodica è chiamata gruppo. Ogni membro del gruppo ha una disposizione simile di elettroni che può dare come risultato proprietà chimiche simili. Gli elementi del gruppo 15: azoto, fosforo, arsenico, antimonio, bismuto e moscovio – sono interessanti per me per il loro ruolo fondamentale nella vita, così come nel mio laboratorio di ricerca. Un elemento che studiamo è il fosforo a causa del il suo ruolo fondamentale nel destino delle cellule.
Ma prima di entrare in questi dettagli, diamo una breve occhiata a ciascuno dei 15 elementi del gruppo. Sono un insieme unico nella loro storia, usi e proprietà.
Gruppo 15 – dare la vita e provocare la morte
L’azoto (N) nella sua forma atmosferica (N₂) costituisce approssimativamente 78% dell’aria che respiriamo. Quando i batteri che vivono all’interno delle radici delle piante lo convertono in una forma utilizzabile attraverso un processo chiamato fissazione dell’azoto, questa forma elementare di azoto viene incorporata in molti composti necessari per la vita: proteine e DNA, per esempio. In fondo alla colonna c’è Moscovium (Mc), che è interessante perché non esiste realmente in natura. È un elemento radioattivo che può essere generato solo in laboratorio e sopravvive per meno di un secondo.
L’arsenico (As) potrebbe esserti familiare a causa della sua associazione con gli avvelenamenti. Nel 1494, Pico della Mirandola, un filosofo umanista italiano durante il Rinascimento, fu avvelenato dall’arsenico, sebbene i dettagli che circondano la sua morte prematura siano ancora dibattuti. Per molto tempo si è creduto che Napoleone Bonaparte morisse di esposizione all’arsenico nel 1821, ma dopo ampi confronti di campioni di capelli conservati provenienti da diverse fasi della sua vita, i ricercatori hanno concluso che i livelli aumentati di arsenico erano molto probabilmente dovuti alle tecniche di conservazione del tempo. Più recentemente, l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha stimato che l’acqua potabile contaminata da arsenico in Bangladesh abbia provocato oltre 9.000 morti nel 2001. Non è del tutto chiaro come l’arsenico avveleni e uccide, ma non c’è dubbio che l’elemento causi la distruzione di organi vitali nell’uomo body.
Quando l’elemento antimonio (Sb) è combinato con tre atomi di ossigeno per formare il triossido di antimonio, viene ampiamente utilizzato come ritardante di fiamma per mobili, tappeti , teli, gomma, plastica e adesivi. Le quantità di questa molecola in questi prodotti per la casa tendono ad essere molto piccole e questi livelli di antimonio sono considerati sicuri.
Il bismuto (Bi) è un metallo che si trova nella stessa riga della tavola periodica di un certo numero di metalli tossici; tuttavia, i composti contenenti bismuto sono innocui. I composti di bismuto possono essere trovati nei cosmetici grazie al loro caratteristico e desiderabile luccichio argenteo. Anche se non hai utilizzato prodotti per la cura personale contenenti bismuto, probabilmente l’hai riscontrato nel noto antiacido Peptobismol®, che viene utilizzato per trattare i disturbi di stomaco, o il 4 luglio quando stai guardando i fuochi d’artificio. È un composto di bismuto che provoca il crepitio dei fuochi d’artificio a base di uova di drago.
Ultimo, ma non meno importante, del gruppo 15 elementi è il fosforo (P). Fu scoperto nel 1669 dall’alchimista Hennig Brandt e chiamato dalla parola greca “fosforo”, che significa portatore di luce. Questo perché quando la forma elementale interagisce con l’ossigeno atmosferico produce una luce brillante. I chimici hanno capito come sfruttare il potere di questa reazione per lo sviluppo di fiammiferi. La punta rossa su un fiammifero contiene ancora oggi una forma di fosforo.
Fosfati: regolano il destino delle cellule tumorali
Oltre alle scintille generate dall’elemento , il fosforo si trova in un composto noto come fosfato: il fosforo legato a quattro atomi di ossigeno.Nelle cellule, quando una molecola di fosfato è attaccata a una proteina, può accendere o attivare la proteina in modo che possa svolgere la sua funzione nella cellula, come stimolando la crescita.
Quando il fosfato non è più attaccato alla proteina, le cellule smettono di crescere. Puoi pensarlo quasi come le partite sopra descritte: quando c’è il fosfato, la partita può accendersi e gli affari possono procedere. Quando il fosfato viene rimosso, il fiammifero è solo un bastoncino e non viene fornita luce; non tanto lavoro può accadere al buio.
Nelle cellule cancerose, lo stato del fosfato è fuori controllo. Immagina molte partite accese e una stanza molto luminosa che può provocare una raffica di attività. Questa attività può avere gravi conseguenze per le cellule. Ad esempio, la crescita e la migrazione non regolamentate possono portare al cancro.
Nel mio laboratorio presso l’Università di Richmond, siamo interessati a comprendere questi fosfati e una proteina in particolare che interagisce con loro. Questa proteina, chiamata MEMO1, si trova in quantità elevate nelle pazienti con cancro al seno e aiuta i fosfati a rimanere sempre attaccati alle proteine. Stiamo cercando di capire come MEMO1 interagisce con questi fosfati e stiamo sviluppando strategie per interrompere queste interazioni.
Ci auguriamo che il nostro lavoro riveli un modo per aiutare a rimuovere i fosfati per fermare la crescita incontrollata delle cellule, in altre parole, per spegnere i fiammiferi.
Quindi la prossima volta che ascolterai le parole “tavola periodica”, pensa alla vita. Pensa alle molecole che incontri ogni momento di ogni giorno, pensa alla medicina che ti mantiene in salute e pensa a quelli di noi che stanno lavorando per capire come mantenerti in questo modo .