Laura Mazzanti Prof. Ordinario Biochimica
Facoltà di Medicina e Chirurgia
Università Politecnica delle Marche
Si legge in Eraclito "dalla terra nasce l'acqua, dall'acqua nasce l'anima…"L'origine acquatica della vita è stata da sempre riconosciuta da tutte le culture che hanno popolato la terra. Acqua è il liquido amniotico in cui si sviluppa il feto, è la pioggia che cade sui campi, è la fonte che disseta. L'acqua purifica il corpo da malattie e umori nocivi, permette gli scambi e i commerci che si svolgono sul mare.
In tutti questi aspetti la simbologia legata all'acqua ha dato vita a un ricco e variegato mondo immaginifico popolato di divinità, miti, leggende, luoghi sacri e figure misteriose che incarnano di volta in volta gli aspetti particolari di questo elemento e la sua centralità nella vita dell'uomo.
Gli spiriti elementari dell'acqua venivano identificati nella Vecchia Religione con il nome di Ondine. Anche per le ondine, come per il retroterra folcloristico legato alle Fate, la tradizione è molto vasta andando a coinvolgere quasi ogni cultura che avesse a che fare con il mare od in generale la navigazione.Storie di Sirene e creature marine, popolano non solo la letteratura più disparata, ma in particolare il folclore irlandese e quello scozzese, anche se racconti di creature delle acque sono presenti in quasi tutto il mondo e in quasi ogni epoca.
Da quando, nel VI secolo a.C., Talete ha dato inizio, in Grecia, Da quando, nel VI secolo a.C., Talete ha dato inizio, in Grecia, alla scienza ed alla filosofia occidentali, l’acqua è stata alla scienza ed alla filosofia occidentali, l’acqua è stata accettata per quasi duemila anni quale elemento base accettata per quasi duemila anni quale elemento base dell’universo.dell’universo.
Per i greci il più antico dio dell'acqua è Oceano , figlio di Gea (la terra) e di Urano (il cielo). Oceano è sia la divinità dell'acqua sia il fiume che circonda la terra. Dall'unione tra Oceano e Teti - l'umidità che tutto pervade e nutre, hanno origine i tremila fiumi della terra e le Oceanine. Oceano è chiamato da Omero 'origine del tutto' a sottolineare la nascita della vita terrena dall’acqua.
Ma è con il filosofo greco Talete nel 600 a.C. che i miti legati all'acqua si condensano in un vero e proprio discorso filosofico in cui l'arché, il principio primo di tutte le cose, è l'acqua sulla quale galleggia la terra. Teoria ripresa probabilmente dai diversi miti orientali sull'origine della vita. Talete trae le sue conclusioni dopo aver osservato che tutti i semi e i nutrimenti sono umidi e sostiene che "l'acqua è il principio di tutte le cose; le piante e gli animali non sono altro che acqua condensata e acqua torneranno ad essere dopo la morte".Per Talete la Terra ha la forma di un disco ondulato che galleggia sul fiume Oceano. L'acqua è l’ARCHE’, l'elemento primordiale, origine di tutte le cose: senza acqua risulta impossibile la vita; essa esiste in tre forme che sono trasformazioni dello stesso elemento (solido, liquido ed areiforme). Tutto è fatto di acqua e tutto fa ritorno all’acqua.
Ipotesi biochimiche sull’origine della vita
L’ipotesi più accreditata sull’origine della vita è quella di Oparin (1924), secondo cui i primi composti organici, gli aminoacidi e i nucleotidi, si sono formati nel brodo primordiale, in condizioni diverse da quelle attuali poiché l’atmosfera primitiva era certamente priva di ossigeno. Nel 1953 l’ipotesi fu verificata trattando con scariche elettriche una miscela di acqua metano ed ammoniaca. Il risultato dimostrò che in effetti si potevano ottenere aminoacidi (che formano le proteine), carboidrati e le basi azotate (che formano gli acidi nucleici, quindi DNA ed RNA).
La vita sembra essere un evento casuale, dovuto alla combinazione di diversi fattori concomitanti. Sulla terra ci sono voluti 1-2 miliardi di anni per avere la comparsa della vita. Negli oceani primitivi comparvero i primi organismi unicellulari, i procarioti, e poi da questi si passò agli organismi unicellulari contenenti un nucleo e gli organelli, gli eucarioti.
H2O
L'Acqua, molecola alla base della vita umana, ha incredibili proprieta’, straordinarie stranezze, rilevate da una serie di ricerche effettuate negli ultimi anni, che ne possono giustificare la denominazione di "composto piu’ versatile dell'Universo".
Le particelle di cui sono formati i corpi, si chiamano
atomi. In natura esistono poco più di una novantina di
tipi d’atomi differenti; atomi di uno stesso tipo
costituiscono sostanze chiamate elementi. Le sostanze il
più delle volte sono formate dalla combinazione di
gruppi distinti di due o più atomi e costituiscono
particelle più grandi chiamate molecole.
La molecola è la più piccola parte di una sostanza che
ne mantiene tutte le caratteristiche. Un atomo è
formato a sua volta da particelle più semplici: un nucleo
formato da protoni e neutroni e un’orbita con elettroni.
I protoni contengono una carica corretta, gli elettroni
negativa e i neutroni non ne contengono alcuna.
L’acqua è un composto diL’acqua è un composto di idrogeno idrogeno HH e e ossigeno Oossigeno O Per ogni grammo di idrogeno ci sono 8 grammi di Per ogni grammo di idrogeno ci sono 8 grammi di
ossigeno (1 atomo O pesa quanto 16 atomi H)ossigeno (1 atomo O pesa quanto 16 atomi H) Ogni atomo di ossigeno è legato a 2 atomi di idrogeno Ogni atomo di ossigeno è legato a 2 atomi di idrogeno a formare la molecola a formare la molecola HH22OO I nuclei degli atomi O e H attirano gli stessi elettroniI nuclei degli atomi O e H attirano gli stessi elettronima quello di O li attira con una forza maggiore!ma quello di O li attira con una forza maggiore! La molecola HLa molecola H22O non presenta una carica elettrica, ma O non presenta una carica elettrica, ma
la disomogenea distribuzione degli la disomogenea distribuzione degli elettronielettroni ( () attorno i ) attorno i nucleinuclei ( (+) la rende+) la rende polarepolare
La La polaritàpolarità della molecola della molecola HH22OO è alla base delle è alla base delle eccezionali proprietà dell’acquaeccezionali proprietà dell’acqua
Caratteristiche chimiche dell’acquaCaratteristiche chimiche dell’acqua
O
H H
---
- -
-
δ
δ+
-O
H H
---
- -
-
δ
δ+
-
La molecola dell'acqua è formata da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno, la sua formula chimica è H2O; l'atomo di ossigeno è più grosso dell'atomo d'idrogeno per cui la molecola non ha una forma lineare ma i tre atomi formano un angolo di circa 105° con una parziale lacuna elettronica sull’idrogeno (polo positivo) e un surplus elettronico vicino all’ossigeno che ha due parziali cariche negative (polo negativo). L’acqua è quindi una molecola polare, anzi è la molecola polare per eccellenza, un solvente polare, ma è anche una molecola neutra.
H
O105°
Nel nostro corpo e’ "l'ingrediente" piu’ abbondante: in un adulto ammonta al 70% del peso, ma raggiunge il 75% nei bambini, mentre negli anziani scende sotto il 50%. E' il nostro elisir di giovinezza, ma l'acqua presente negli esseri viventi ha tutt'altro che un ruolo passivo: le ultime ricerche dimostrano che e’ determinante nel dirigere processi biologici e sembra essenziale per un efficiente "lettura" delle informazioni nel DNA. Le straordinarie prestazioni dell'acqua si devono alla sua struttura chimica, che la rende il composto piu’ semplice e versatile dell'Universo.
Gli organismi viventi sono costituiti soprattutto da acqua, presente al 70-75% nell’uomo. Da qui si può comprendere l’importanza dell’acqua per la vita.
Il feto galleggia nel sacco amniotico simile ad un astronauta nella sua capsula spaziale; intorno i villi della placenta formano una specie di corona radiante. Le costellazioni e le nebulose di questo firmamento sono costituite da cellule del sangue materno e da cristalli del sale nelle acque fetali
cervello 73%
cuore 75%
polmoni 66%
fegato 26%
reni83%
muscolatura
75%
sangue 83%
L’acqua nell’uomo e… nella donna
L’acqua e l’uomoL’acqua e l’uomo
Il corpo umano è costituito per il 60-70%
di acqua
Un adulto deve assumere in media 2.5l di acqua al giorno.
FUNZIONI NEL NOSTRO CORPO
Rende solubile molte sostanze che possono essere utilizzate dal nostro organismo
Permette di eliminare sostanze dannose attraverso l’urina e il sudore
Regola attraverso la sudorazione la temperatura dell’organismo
ACQUA ELIMINATA AL GIORNO
Da 1 litro a 5litri attraverso i reni
Da 0,5 litri a 1 litro attraverso la pelle
200-100ml attraverso i polmoni, il naso e la bocca mentre espiriamo
50-100 ml attraverso l’intestino con le feci
Il legame a idrogenoIl legame a idrogeno
Gli atomi di H di una Gli atomi di H di una molecola vengono attirati molecola vengono attirati da un atomo O di un’altra da un atomo O di un’altra molecolamolecola
-Il -Il legame a idrogenolegame a idrogeno è debole, si forma e si scinde in è debole, si forma e si scinde in continuazione continuazione liquidoliquido-per scindere i legami a idrogeno occorre fornire energia -per scindere i legami a idrogeno occorre fornire energia -le molecole si agitano -le molecole si agitano vapore vapore-quando il vapore condensa, si libera l’energia -quando il vapore condensa, si libera l’energia calore calore latentelatente
OH H
δ
δ+
OH
H
δ δ+
δ+
O
H
Hδ
Capacità Capacità termicatermica
l’acqua ha una elevatissimacapacità termica
0,736vetro, Pyrex
0,24argento
0,45ferro
0,90alluminio
0,71carbonio,grafite
0,51carbonio, diamante
1,86acqua,vapore
2,03acqua,ghiaccio
4,184acqua, liquida
Calore specifico
( J/g° C)
Sostanza
per elevare di 1°C 1 g di acqua- da 14° a 15°- occorrono4,184 joule, ossia 1 caloria
questa proprietà dipende dai legami a idrogeno:l’agitazione termica dellemolecole viene contrastatadalle forze di attrazione
può immagazzinare grandi quantità di calore senza che la sua temperatura aumenti di molto e lo cede gradualmente
azione calmieratrice sul clima
L’ acqua: il migliore solventeL’ acqua: il migliore solventeL’acqua sul nostro pianeta e nel nostro L’acqua sul nostro pianeta e nel nostro
corpo contiene disciolte altre sostanzecorpo contiene disciolte altre sostanzeLe molecole di acqua disperdono le Le molecole di acqua disperdono le
molecole e gli ioni di altre sostanze polarimolecole e gli ioni di altre sostanze polaritiene in sospensione particelle più granditiene in sospensione particelle più grandimodifica le sue proprietà:modifica le sue proprietà: punto di ebollizionepunto di ebollizione punto di solidificazionepunto di solidificazione pressione osmoticapressione osmotica aciditàacidità
CapillaritàCapillaritàI legami a idrogeno permettono alle molecole di“arrampicarsi” lungo le pareti del contenitorese questo è sottile come un capello, la “cordata” può raggiungere altezze notevoli
così l’acqua puòarrivare anche allefoglie più alte diun albero e partecipare alla fotosintesi!
ma anche raggiungere, arrampicandosi lungo un muro,un piano alto dell’abitazione!
o, ancora, da una falda sotterranea, raggiungere le radici delle piante mantenendole in vita
LE PROPRIETA’ DELL’ACQUALE PROPRIETA’ DELL’ACQUA• Allo stato liquido ha un volume proprio e
quindi non è comprimibile • Allo stato liquido assume la forma del
recipiente che la contiene • Presenta deboli forze di coesione fra le
molecole • Ha un elevato calore specifico e un'alta
capacità termica: si scalda e si raffredda lentamente, proprio per la presenza di legami di idrogeno
LE PROPRIETA’ DELL’ACQUALE PROPRIETA’ DELL’ACQUA
• Quando si solidifica il volume aumenta, al contrario di ciò che accade con le altre sostanze; quindi la densità del ghiaccio diminuisce, pesa meno e perciò galleggia sull'acqua. Ciò ha una notevole importanza perché rende possibile la vita sotto i mari ghiacciati in superficie.
• Ha un suo peso ed esercita quindi anch'essa una pressione, la pressione idrostatica: è un fenomeno importante per le pressioni che l'acqua può esercitare negli abissi oceanici.
• Come un qualsiasi liquido, anche l'acqua, se è in riposo mantiene la sua superficie libera sempre piana ed orizzontale.
Le forme dell’acqua sulla TerraLe forme dell’acqua sulla Terra
• L’acqua si trova nei L’acqua si trova nei 3 stati fisici3 stati fisici
• Liquida -mari, Liquida -mari, fiumi, laghi, falde fiumi, laghi, falde sotterranee-sotterranee-
• Gassosa o Gassosa o vapor vapor d’acqua d’acqua ––atmosfera-atmosfera-
• Solida o Solida o ghiaccioghiaccio – –ghiacciai, banchisa ghiacciai, banchisa polare, iceberg-polare, iceberg-
Gli stati fisici dipendono dall’energiacinetica delle molecole di acqua:bassa nel ghiaccio, media nell’acqua liquida, alta nel vapore
Molecola
ghiaccio acqua vapore
GLI STATI dell’ acqua.
Ghiaccio
VAPORELIQUIDO
L’ACQUA CAMBIA STATO CON IL CALORE
NOI SIAMO ABITUATI A VEDERLA LIQUIDA, a 0 °C solidifica, a 100 °C evapora
Oceani
97%
altro 3% altro 1%
acqua sotterranea22%
calottepolari
ghiacciai
iceberg
77 %
Fiumi< 4-10%
Distribuzione dell’acqua sulla TerraDistribuzione dell’acqua sulla Terra
Laghi
61 %
atmosfera
umiditàsuolo
39 %
Il ciclo dell’acquaIl ciclo dell’acqua L’acqua si muove incessantemente dall’oceano all’atmosfera L’acqua si muove incessantemente dall’oceano all’atmosfera
ai fiumi, ai laghi, ai ghiacciai e da questi ancora ai fiumi, ai fiumi, ai laghi, ai ghiacciai e da questi ancora ai fiumi, all’atmosfera, al mare, liquida, gassosa, solida…all’atmosfera, al mare, liquida, gassosa, solida…
E poi penetra nel suolo, entra nei viventi e torna ai fiumi, al E poi penetra nel suolo, entra nei viventi e torna ai fiumi, al suolo, al mare, all’atmosfera da cui torna al mare, al suolo… suolo, al mare, all’atmosfera da cui torna al mare, al suolo…
Il ciclo dell’acqua
La maggior parte dell’acqua presente in natura è raccolta nei mari, nei fiumi e nei laghi.Per effetto del calore del Sole quest’acqua si riscalda ed evapora, trasformandosi in vapore acqueo che sale verso l’alto.Il vapore acqueo a una certa altezza incontra dell’aria fredda e si condensa, trasformandosi in goccioline d’acqua che si uniscono tra di loro e formano le nuvole.
Attraverso le precipitazioni atmosferiche, l’acqua contenuta nelle nuvole ritorna poi sulla superficie terrestre sotto forma di pioggia, neve o grandine... e tutto ricomincia daccapo.Quindi, attraverso continui cambiamenti di stato, l’acqua sale dalla terra al cielo, da lì ridiscende sulla terra, poi risale nuovamente verso il cielo... e così via.Se l’acqua non facesse continuamente questo grande "giro", chiamato ciclo dell’acqua, in altre parole, se l’acqua non si rigenerasse, la vita sulla Terra sarebbe impossibile.
L'acqua e’ stata trovata nelle nubi interstellari della nostra galassia, la Via Lattea. Si presume che l'acqua sia abbondante anche in altre galassie, dato che i suoi componenti elementari, idrogeno e ossigeno, sono tra i piu’ abbondanti elementi dell'universo.L'acqua si ritrova quindi nelle comete, nei pianeti e nei loro satelliti. Ad oggi nel nostro sistema solare, l'acqua e’ stata trovata sulla Luna, sui pianeti Mercurio, Marte, Nettuno e Plutone e sui satelliti di alcuni pianeti, tra cui Tritone e Europa.
L’acqua una risorsa scarsaL’acqua una risorsa scarsa
L’idrosfera è costituita per il 97,5% da acqua salata e per il resto da acqua dolce
La quantità d'acqua dolce disponibile pro capite diminuisce sensibilmente con il passare degli anni . Ciò
è dovuto in generale a tre fenomeni:Aumento della popolazione mondiale che determina una vertiginosa crescita della domanda.Inquinamento dell'acqua che proviene da varie fontiCambiamenti climatici globali
INQUINAMENTOINQUINAMENTO
o Scarichi civili che versano nei fiumi materia organica in quantità tali da superare le potenzialità autodepurative dei corsi d'acqua.
o Scarichi industriali che immettono nell'ambiente acquatico metalli pesanti e altre innumerevoli sostanze tossiche per gli organismi vegetali e animali, uomo compreso.
o Fertilizzanti e pesticidi veicolati dalle acque di scolo provenienti dai campi coltivati, che provocano fenomeni di eutrofizzazione.
o Piogge acide, ricaduta tramite pioggia di sostanze emesse da industrie e veicoli a motore e trasportate attraverso l'atmosfera.
MESSAGGI DALL’ACQUAUn sorprendente messaggio ci giunge dall'acqua attraverso le ricerche di Masaru Emoto, scienziato e ricercatore giapponese, che ha messo a punto una tecnica per esaminare al microscopio e fotografare i cristalli che si formano durante il congelamento di diversi tipi d'acqua, come l`acqua di rubinetto di diverse città del mondo, l`acqua proveniente da sorgenti, laghi, paludi, ghiacciai di varie parti del mondo.Gli venne poi l`idea di esporre l`acqua alle vibrazioni della musica, di parole sia scritte che dette e fin anche dei pensieri.Si è visto che i cristalli dell`acqua trattata mutano di struttura, inviando dei messaggi.Le immagini di seguito riportate mostrano, come l`acqua, sia quasi un nastro magnetico liquido in grado di registrare in modo molto sensibile le informazioni energetiche che riceve dall'ambiente.Masaru Emoto, nato nel 1943 in Giappone, ha cominciato nel 1984 le sue ricerche approfondite sull`acqua, dopo aver incontrato il bio-chimico Dr. Lorenzen, l`inventore della cosiddetta “microcluster water”, un`acqua energetizzata avente effetti terapeutici.
“L’acqua e’ quella che per vitale amore a questa arida terra e’ dedicata”.
(Leonardo Da Vinci - Codice Arundel)
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