Glossario

Alanina: è un amminoacido non polare, la sua molecola è chirale (che ammette un'immagine speculare non sovrapponibile).
Dopo la glicina, è il più piccolo degli amminoacidi. E’ stato isolato per la prima volta nel 1879.
Per l'organismo umano è un amminoacido non essenziale, dato che l'organismo umano è in grado di sintetizzarla. Può venire infatti prodotta nei muscoli a partire dall'acido glutammico tramite un processo chiamato transamminazione. Nel fegato l'alanina viene trasformata in acido piruvico. Infine, l'enzima alanina amminotransferasi catalizza la reazione nella quale il gruppo ammino dell'alanina viene trasferito all'acido α-chetoglutarico.

Figura 1 - Struttura chimica dell'alanina

Analizzatore: viene usato nella spettrometria di massa per separare gli ioni in funzione del loro rapporto massa/carica (m/z).
Esistono diversi tipi di analizzatore, classificati in funzione del loro principio di funzionamento:

• Analizzatore magnetico
• Analizzatore a quadrupolo
• Analizzatore a trappola ionica
• Analizzatore TOF

Figura 2 - Principio funzionamento dell'analizzatore magnetico

L’analizzatore quadrupolo è un analizzatore ideato da Wolfgang Paul, per il quale vinse il premio Nobel ex-aequo per la fisica nel 1989, gli strumenti con questo tipo di separatore risultano essere più compatti nelle dimensioni e generalmente meno costosi di quelli basati sul campo magnetico statico.
Il flusso di ioni attraversa uno spazio a sezione quadrata al centro di quattro barre orizzontali parallele alle cui coppie diagonalmente opposte vengono applicate correnti continue di segno opposto. Questo campo elettrico fisso, unito ad un altro oscillante con frequenze dell'ordine delle onde radio, fa muovere gli ioni secondo traiettorie sinusoidali consentendo solo a quelli di una data massa di attraversare l'intero quadrupolo e giungere al rivelatore.
La modulazione del segnale radio consente di scandire l'intero arco delle masse corrispondenti.

Figura 3 - Principio funzionamento dell'analizzatore quadrupolo

La trappola ionica è un analizzatore a quadrupolo con barre iperboliche piegato su se stesso in modo da formare un' anello. L'elettrodo centrale (il "buco della ciambella") è eliminato, ed il voltaggio continuo ed alternato sono applicati tra l'elettrodo esterno e gli elettrodi inferiore e superiore, che diventano due superfici convesse. Due piccoli buchi sugli elettrodi inferiore e superiore permettono la introduzione e l'uscita degli ioni. E’ possibile intrappolare per un tempo lungo a piacere gli ioni e farli frammentare grazie alla presenza di un gas.

Figura 4 - Struttura di una trappola ionica

Cellula: è l'unità fondamentale di tutti gli organismi viventi (con l'eccezione dei virus). Le sue principali caratteristiche sono di essere in grado di vivere autonomamente e soprattutto di riprodursi. Se si pensa all’evoluzione della vita sulla Terra, si può considerare la cellula come la struttura all’interno della quale i processi chimico-fisici che hanno dato origine alle molecole biologiche, e che sono alla base delle attività vitali, sono potuti avvenire in modo regolare e ordinato. La capacità di produrre reazioni ordinate e regolari è stata necessaria affinché tali reazioni potessero ripetersi in maniera identica, fornendo un primo esempio di fenomeno riproducibile.
Vi sono due tipi di cellule: le procariote, con una struttura molto semplice, senza nucleo; e le eucariote, nelle quali il materiale genetico all’interno della cellula è raccolto in un nucleo, racchiuso in un involucro che lo separa dalla restante parte, detta citoplasma. Sono eucariote tutte le cellule animali e vegetali. Ci riferiremo a un eucariote quindi come a una "cellula tipo" con caratteristiche funzioni fondamentali comuni a tutte le cellule umane. Durante l’evoluzione della vita, l’associazione e la cooperazione fra cellule è risultata vantaggiosa, dando origine a organismi a più cellule. Da qui la necessità per le cellule di differenziarsi per svolgere funzioni diverse; all’interno dello stesso organismo troveremo quindi cellule molto diverse fra loro come struttura, dimensioni e forma a seconda delle funzioni che svolgono. Tutte queste cellule sono però riferibili al modello generale della cellula eucariote. La cellula eucariota ha un volume maggiore rispetto a quella procariotica e contiene una serie di strutture dette organelli, o organuli. Una caratteristica delle cellule è di avere una membrana, detta plasmatica o cellulare, che le delimita rispetto all’ambiente esterno e conferisce loro identità. Vi è poi il materiale genetico (DNA) organizzato in cromosomi e contenuto nel nucleo, che è una struttura anch’essa delimitata da una membrana nucleare.
Il rimanente contenuto cellulare è detto citoplasma: nel suo interno si trovano organelli, come i mitocondri o i centrioli, immersi in una sostanza gelatinosa, il citosol Il citoplasma è separato in differenti scomparti da un sistema di membrane interne che delimitano strutture con funzioni specializzate come il reticolo endoplasmatico, l'apparato del Golgi, lisosomi e perossisomi.

Effetto induttivo: (o effetto di campo induttivo) in chimica è la capacità che un atomo o un gruppo funzionale ha di stabilizzare o destabilizzare una molecola, un radicale o uno ione tramite la propria elettronegatività.

Elio: l'elio è l'elemento chimico della tavola periodica degli elementi che ha come simbolo He e come numero atomico 2. E’ un gas nobile incolore e inodore; ha il più basso punto di ebollizione fra tutti gli elementi e può solidificare solo se sottoposto ad altissime pressioni. Si presenta come gas monoatomico ed è chimicamente inerte. E’ il secondo elemento più diffuso nell'universo, dopo l'idrogeno.
Tracce di elio, dovute al decadimento di certi minerali, sono presenti nell'atmosfera terrestre; l'elio si trova inoltre in alcune acque minerali e, in quantità economicamente sfruttabili, anche in alcuni gas naturali. E’ usato nei palloni aerostatici, come liquido refrigerante per i magneti superconduttori e come gas nelle miscele per le immersioni di profondità.

Genoma: o patrimonio genetico, è l'insieme dei geni di un organismo vivente.

Genomica: La genomica è una branca della biologia molecolare che si occupa dello studio del genoma degli organismi viventi. In particolare si occupa della struttura, contenuto, funzione ed evoluzione del genoma. è una scienza che si basa sulla bioinformatica per l'elaborazione e la visualizzazione dell'enorme quantità di dati che produce.
La genomica nacque negli anni 80, quando furono prese le prime iniziative per il sequenziamento di interi genomi. Tra gli obiettivi che si pone la genomica vi è dunque l'allestimento di complete mappe genetiche e fisiche del DNA degli organismi viventi, proseguendo con il suo completo sequenziamento. La sequenza del DNA viene poi annotata, ovvero vengono identificati e segnalati tutti i geni e le altre porzioni di sequenza significative, insieme a tutte le informazioni conosciute su tali geni. In questo modo è possibile ritrovare in maniera organizzata ed efficace le informazioni in appositi database, normalmente accessibili via Internet gratuitamente. Grazie al sequenziamento di diversi genomi è nata la genomica comparativa, che si occupa del confronto tra i genomi di diversi organismi, nella loro organizzazione e sequenza.

Glicerolo: il glicerolo, noto anche col nome di glicerina è un triolo, ovvero un composto organico nella cui struttura sono presenti tre gruppi -OH.
A temperatura ambiente è un liquido incolore piuttosto denso e viscoso; la presenza di tre gruppi -OH lo rende miscibile con l'acqua in ogni proporzione.
Trova impiego nella produzione di saponi, sciroppi, creme per uso farmaceutico e cosmetico, nonché come additivo alimentare, identificato dalla sigla E422. E’ anche un reagente usato nella sintesi di composti organici più complessi.
Il glicerolo è un componente dei lipidi (oli e grassi) e dei fosfolipidi, dai quali viene ottenuto per idrolisi o transesterificazione (trasformazione di un estere in un altro estere per reazione con un alcol). Quando l'organismo utilizza le sue riserve di grasso, dapprima le scinde in acidi grassi e glicerolo, quest'ultimo viene trasformato nel fegato in glucosio diventando una fonte di energia per il metabolismo cellulare.
Il glicerolo è anche un sottoprodotto della produzione del biodiesel.

Figura 5 - Struttura chimica del glicerolo

Ione: in chimica, una molecola o un atomo elettricamente carichi vengono detti ioni. Poiché hanno perso o guadagnato uno o più elettroni rispetto al normale, il processo di perdita/acquisizione viene detto ionizzazione.
Gli ioni caricati negativamente sono conosciuti come anioni (che sono attratti dagli anodi) e quelli caricati positivamente sono chiamati cationi (e sono attratti dai catodi). Gli ioni possono essere monovalenti (indicati con una + o -), bivalenti (con due + o -) e trivalenti (con tre +). Poi gli ioni si dividono in monoatomici e poliatomici.
La parola "ione" deriva dal greco ion, participio presente di ienai "andare", quindi "andante". "Anione" e "catione" significano "andante in su" e "andante in giù", mentre "anodo" e "catodo" significano "verso l'alto" e "verso il basso" (hodos = strada, via).

Ninidrina: la ninidrina (o 2,2-diidrossi-1,3-diossoidrindene) è un indicatore specifico per il rilevamento degli amminoacidi. Reagisce con essi (esclusa la prolina) sviluppando una intensa colorazione viola.
A temperatura ambiente, si presenta come un solido giallo chiaro dall'odore tenue caratteristico. La ninidrina reagisce con il gruppo amminico dell'amminoacido libero; la reazione è veloce ma, talvolta, per velocizzare è necessario il riscaldamento per pochi minuti. E’ un composto nocivo, irritante.
Reagendo con gli amminoacidi contenuti nelle secrezioni eccrine (sudore), consente di rilevare le impronte digitali lasciate su superfici porose (carta, tessuto, legno), che sviluppano la tipica colorazione violetta. In genere, la superficie viene spruzzata con una soluzione di ninidrina in acetone o freon (gas derivati dal metano e dall'etano).

Figura 6 - Struttura chimica della ninidrina

pH: il pH (dal latino pondus hydrogenii) è una scala di misura dell'acidità di una soluzione acquosa. Questo concetto fu ideato dal chimico danese Soren Sorensen nel 1909.
Il termine p (operatore) simboleggia due operazioni matematiche da operare sulla concentrazione idrogenionica [H⁺] o, più correttamente, sull'attività dello ione idrogeno in soluzione acquosa. Le due operazioni sono: il logaritmo in base 10 della concentrazione espressa in moli/litro e quindi il cambio di segno del risultato (moltiplicazione per -1).
Pertanto, si definisce come pH = -log₁₀aH⁺ in cui aH⁺ rappresenta l'attività degli ioni idrogeno, che coincide con la concentrazione molare dei medesimi in soluzioni acquose sufficientemente diluite (≤ 0,1 mol/l), pertanto: pH = -log₁₀[H⁺]
Il pH solitamente assume valori compresi tra 0 (acido forte) e 14 (base forte). Al valore intermedio di 7 corrisponde la condizione di neutralità, tipica dell'acqua pura a 25°C.
Il pH può essere misurato per via elettrica, sfruttando il potenziale creato dalla differenza di concentrazione di ioni idrogeno su due lati di una membrana (si veda piaccametro), o per via chimica, sfruttando la capacità di alcune sostanze (dette indicatori) di modificare il loro colore in funzione del pH dell'ambiente in cui si trovano. Normalmente, sono sostanze usate in soluzione, come per esempio la fenolftaleina e il blu di bromotimolo.
Molto spesso gli indicatori si usano anche supportati su strisce di carta (le cosiddette "cartine indicatrici"), le quali cambiano colore quando vengono immerse in sostanze acide o basiche. L'esempio più comune è quello delle "cartine al tornasole", di colore rosa in ambiente acido e azzurro in ambiente alcalino.

pK: è il logaritmo negativo della costante di dissociazione di un composto (K): pK = − logK = log(1 / K), la costante di dissociazione di un elettrolita è il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni degli ioni che si hanno dalla dissociazione di una molecola e la concentrazione della frazione indissociata della molecola stessa, una volta che si è raggiunto l'equilibrio ad una data pressione e temperatura.

Proteoma: termine coniato nel 1994 da Mark Wilkins che descrive l’ insieme delle proteine di un organismo o di un sistema biologico, ovvero le proteine prodotte dal genoma. Si può considerare il proteoma completo di un organismo come l'insieme globale delle proteine di tutti i proteomi cellulari.

Spettro: lo spettro rappresenta normalmente un istogramma che riporta l'abbondanza (il valore della massa di un composto in riferimento alla sua carica cioè m/z) di ogni ione in funzione della sua massa ipotizzando che tutti gli ioni prodotti dall'analisi abbiano carica singola.

Spettrofotometro/spettrometro: è un dispositivo per la misura dell'intensità luminosa, che può determinare l'intensità come funzione del colore, o in termini più fisici, della lunghezza d'onda della radiazione luminosa. Sono disponibili molti generi di spettrofotometri. Tra le distinzioni più importanti adottate per classificarli vi sono gli intervalli di lunghezze d'onda nei quali operano, le tecniche di misurazione che adottano, le modalità secondo le quali acquisiscono uno spettro e le sorgenti dell'intensità luminosa variabile per la cui misura sono stati progettati. Altri aspetti importanti degli spettrofotometri includono la loro banda spettrale e il loro intervallo di linearità.
L'applicazione forse più comune degli spettrofotometri è la misurazione dell'assorbimento luminoso, ma essi possono essere progettati anche per misurare la riflettanza diffusa o speculare. In termini strettamente fisici, anche la mezza emissione di uno strumento a luminescenza costituisce una specie di spettrofotometro.
Vi sono due maggiori categorie di spettrofotometri; quelli a fascio singolo e quelli a fascio doppio. Uno spettrofotometro a fascio doppio misura il rapporto dell'intensità luminosa di due diversi percorsi della luce, mentre uno spettrofotometro a fascio singolo misura una intensità luminosa assoluta. Sebbene le misure di rapporti siano più facili, e in genere più stabili, gli strumenti a fascio singolo presentano dei vantaggi; ad esempio possono avere degli intervalli dinamici più estesi.
Distinguiamo:

• Spettrofotometri della regione del visibile
• Spettroradiometri
• Spettrofotometri UV e IR

La spettrofotometria della regione del visibile, tra ca. 400 e ca. 700 nm, viene usata estesamente nella colorimetria scientifica. I produttori di inchiostri, le aziende della stampa, i produttori di tessili e molte altri tipi di imprese necessitano di dati ottenibili attraverso la colorimetria. Solitamente, nella spettrofotometria del visibile si effettuano misurazioni ad intervalli di lunghezza d'onda di 10 nanometri e si produce una curva di riflettanza spettrale. Queste curve possono essere utilizzate per controllare i lotti di coloranti per verificare se soddisfano i requisiti specifici. Gli spettrofotometri del visibile tradizionali non riescono a rilevare se un colorante presenta fluorescenza. Questo rende loro impossibile operare correttamente sui colori quando qualcuno degli inchiostri da stampa analizzato è fluorescente. Per i coloranti che presentano fluorescenza occorre usare uno spettrometro fluorescente bispettrale. Sono disponibili due assetti principali per gli spettrofotometri per lo spettro visibile chiamati rispettivamente d/8 o sferici e 0/45. Questi termini sono derivati dalla geometria della sorgente luminosa, dell'osservatore e dell'interno della camera di misurazione.

Gli spettroradiometri sono apparecchiature che operano in modo molto simile agli spettrofotometri per la regione delle radiazioni visibili e sono designati a misurare le distributioni della potenza spettrale di dispositivi ed impianti di illuminazione; i costruttori li usano per valutare e categorizzare i dispositivi che pongono in vendita e i loro clienti per garantire che quanto acquistano soddisfi le loro esigenze.

Gli spettrofotometri più comuni sono usati nelle regioni UV e visibile dello spettro; alcuni di questi strumenti operano altrettanto bene nella regione dell'infrarosso vicino. Gli spettrofotometri progettati per la regione principale dell'infrarosso sono molto differenti, a causa delle esigenze tecniche delle misurazioni in questa parte dello spettro. Uno dei fattori principali è il tipo di fotosensori che sono efficaci nelle diverse regioni spettrali, ma le misurazioni nell'infrarosso risultano impegnative anche perché virtualmente tutti gli oggetti emettono radiazioni IR in conseguenza di fenomeni termici, specialmente a lunghezze d'onda superiori ai 5 μm.
Molti spettrofotometri per analizzare lo spettro usano un monocromatore a prisma o a reticolo; sono però disponibili anche spettrofotometri che usano sequenze di fotosensori e, specialmente nell'infrarosso, vi sono spettrofotometri che utilizzano una tecnica di trasformata di Fourier (rappresentazione di un segnale in termini di frequenze e relative ampiezze) per acquisire le informazioni spettrali; tale tecnica è conosciuta con la sigla FTIR.
Lo spettrofotometro misura quantitativamente la frazione di luce che attraversa una determinata soluzione. In uno spettrofotometro, una luce proveniente da una lampada nella regione vicino-IR/VIS/UV (tipicamente una lampada a scarica in gas deuterio (isotopo stabile dell'idrogeno il cui nucleo è composto da un protone e un neutrone) per l'UV/VIS e particolari lampade ad incandescenza per l'IR) viene guidata attraverso un monocromatore che separa dallo spettro complessivo la radiazione di una particolare lunghezza d'onda. Questa luce passa attraverso il campione che deve essere sottoposto alla misurazione. Attraversato il campione, l'intensità rimanente della radiazione viene misurata mediante un rivelatore costituito da un fotodiodo (è un particolare tipo di sensore ottico in grado di riconoscere una determinata lunghezza d'onda e di trasformare questo evento in un segnale elettrico di corrente) o da un altro sensore luminoso; questo consente di calcolare la trasmittanza (la frazione di luce incidente ad una data lunghezza d'onda che attraversa un campione) della lunghezza d'onda in esame.
Mentre gli assorbimenti di lunghezze d'onda che cadono nell'ambito dell'UV/VIS danno luogo a variazioni di energia elettronica, gli assorbimenti nella regione infrarossa sono invece legati a variazione dell'energia vibrazionale delle molecole. Tali effetti, che stanno alla base di una misura spettrofotometrica, vengono comunemente sfruttati in chimica per determinazioni qualitative, quantitative ed inerenti lo studio della struttura e legame chimico.

Risonanza: in chimica, si ha risonanza quando più formule, dette formule limite, concorrono a definire la vera struttura di una molecola.
Viene simbolizzata con una freccia a due punte.
La risonanza è un grande fattore di stabilità sia per le molecole, che per i radicali, che per gli ioni. Attraverso la risonanza un radicale o uno ione vengono stabilizzati per via della dispersione della carica elettrica o della delocalizzazione dell'elettrone spaiato che ne consegue.