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Rend. Fis. Acc. Lincei 

s. 9, v. 10:25-62 (1999) 

La Biochimica prima della «doppia elica» 

Memoria (*) di Alfredo Ruffo 

Abstract. — The Biochemistry before the «Double Elix». The main results obtained by the biochemical 

research between the years from 1930 to ’50 are briefly referred, covering a period of great technical 

innovations which promoted many discoveries and gave successful prestige to the biochemical knowledge 

in the scientific community. Particular care was dedicated to the discovery of the nature and functions 

of the enzymes, and their utilization for the identification of new compounds formed in the course of 

intermediate metabolism. The principal derivatives coming out from the breakdown of glucides, lipids, 

nucleotides and proteins were identified and the possibility of their synthesis prospected following the various 

metabolic steps. Among these, great attention was given to the cyclic sequential reactions responsible for the 

bioenergetic balance in living cells. All together the referred results seem particularly suitable to promote the 

forthcoming discovery of the «double elix» and the appreciated consequences for the future of the biological 

research. 

Key words: Double elix; Intermediate metabolism; Bioenergetics. 

Riassunto. — Sono stati riportati in forma riassuntiva alcuni dei risultati molto validi che hanno rappresentato 

il pieno successo della ricerca biochimica tra gli anni 1930 e ’50. Sono gli anni della grande svolta 

innovativa apportata dalle applicazioni tecnologiche che hanno facilitato dapprima la scoperta dell’attività 

catalitica degli enzimi, poi la loro identificazione con le macromolecole proteiche, quindi la loro purificazione 

fino alla cristallizzazione per cui a ciascun enzima è stata attribuita una funzione specifica sul modello 

di una proteina simbolo dei rapporti fra struttura e funzione, l’emoglobina. Su tali basi sono progredite le 

conoscenze sui vari componenti cellulari già noti come glucidi, lipidi, acidi nucleici e proteine, che sotto 

l’influsso dell’attività enzimatica vengono analizzati nel corso della loro demolizione e resintesi mettendo in 

evidenza la complessità delle reazioni che costituiscono il metabolismo intermedio. Viene infine dedicata 

grande attenzione alla scoperta dei cicli sequenziali, caratteristici delle ossidazioni terminali, per merito 

dei quali si realizza quel risparmio energetico che bilancia il dispendio dovuto alle sintesi macromolecolari 

responsabili del cosiddetto ordine biologico endocellulare. Tutto questo è messo nel dovuto risalto come 

base sperimentale di notevole spessore, sulla quale è stato possibile prevedere il successivo traguardo realizzato 

dalla scoperta della «doppia elica» e delle sue favorevoli conseguenze per la ricerca biologica negli anni 

successivi ai ’50. 

Gli anni che vanno dal 1930 al 1950 sono quelli che, a nostro avviso, segnano una 

svolta decisiva per il progresso delle conoscenze sulla materia vivente, dovuta al nuovo 

modo di affrontare la ricerca sulla base dell’applicazione delle tecnologie della chimica 

e della fisica, già allora notevolmente avanzate, ai vari problemi biologici non ancora 

risolti ed a quelli che attendevano una migliore soluzione. 

Una tale impostazione proveniva da valide esperienze che, negli anni precedenti, 

avevano promosso la nascita di una nuova disciplina, la biochimica accolta nel mondo 

scientifico dapprima con qualche sospetto, ma infine, riconosciuta come punta avanzata 

(*) Presentata nella seduta dell’8 maggio 1998.

26 a. ruffo 

nell’indagine biologica ormai indipendente dalla chimica da una parte e la fisiologia 

dall’altra che, all’epoca, ne contendevano l’appartenenza. Ma furono soprattutto il gran 

numero dei risultati ottenuti a partire dagli anni trenta e la loro qualità che ci autorizza 

a considerarli come quelli più ricchi di nozioni originali che presentano il vero marchio 

innovativo di «ricerca biochimica». 

A conferma riportiamo due eventi culturali diversi ma ugualmente dimostrativi. Da 

un lato la coincidenza dell’anno 1932 con quello di fondazione dell’Annual Review of 

Biochemistry edita dalla Stanford University Press quale prestigioso contributo alla necessità 

diriassumere in modo critico la gran mole di risultati che delimitavano i diversi 

settori d’indagine biochimica. Dall’altro, l’istituzione dell’insegnamento di Chimica Biologica 

nelle Facoltà Mediche anche nel nostro Paese con le prime cattedre apparse nelle 

Università diNapoli (1926), Roma (1930) e Padova (1931). 

Di questo periodo di intensa attività sperimentale, noi riusciremo a mettere in evidenza 

soltanto alcuni tra i più significativi risultati che hanno contribuito alla risoluzione 

dei grandi problemi dibattuti all’epoca, quali la composizione chimica delle varie specie 

cellulari, l’attività catalitica e la natura degli enzimi, l’aspetto macromolecolare che 

contraddistingue la struttura delle proteine, degli acidi nucleici e dei polisaccaridi, le 

loro interazioni con i numerosi lipidi che si andavano isolando. Si dovrà poi affrontare 

il problema degli scambi energetici con l’ambiente. Come molecole tanto complesse 

venivano scisse e risintetizzate, quali erano le condizioni termodinamiche che ne permettevano 

le trasformazioni, come i risultati raggiunti vennero inquadrati in un filone 

asé stante noto come «metabolismo» di cui oggi si distingue l’intermedio (catabolico 

ed anabolico) dal terminale conseguente alla scoperta dei cicli metabolici ai quali, per 

la loro importanza in bioenergetica, verrà dedicato maggior spazio nei paragrafi finali. 

Che grosso modo i componenti fondamentali di tutte le cellule viventi fossero una 

miscela di zuccheri e proteine più omeno combinati con gli acidi nucleici, ovvero con i 

lipidi, alcuni dei quali contenenti fosforo ed azoto, era già noto dall’inizio degli anni 30. 

Pertanto le ricerche che seguirono erano volte ad identificare tramite le nuove tecniche 

emergenti i singoli componenti di queste grandi famiglie chimiche di base ed i loro 

rapporti con le funzioni cui era preposto il distretto cellulare in cui erano contenuti. 

1. Innovazioni metodologiche 

Se vogliamo iniziare dalle innovazioni realizzate in seguito all’applicazione delle tecnologie 

allora più avanzate, forse pochi ricordano che i primi approcci dell’applicazione 

dell’analisi diffrattometrica ai raggi-X iniziarono sulla cellulosa all’inizio degli anni 30 

[1] e, solo dopo alcuni anni, William Thomas Astbury (1898-1961) [2], attratto dall’aspetto 

ancora misterioso delle molecole proteiche (v. infra, § 12.1) riuscì adimostrare 

la supercontrazione della cheratina, suggerendo vari modelli di struttura tridimensionale 

per distinguere le proteine fibrose dalle globulari in funzione del modo di ripiegamento 

delle catene peptidiche. Fu questo l’inizio di una lunga serie di ricerche che si estese anche 

alla struttura degli acidi nucleici ed alle nucleoproteine contenute nei virus (v. infra, 

§ 4).

la biochimica prima della «doppia elica» 27 

Nella stessa epoca apparve il microscopio elettronico quale mezzo d’indagine rivoluzionario 

che sostituiva l’illuminazione della luce con un fascio elettronico e le solite 

lenti con campi magnetici o elettrici e ben presto trovò leprime applicazioni in biologia 

ad opera di pionieri che permisero l’avvio di quelle ricerche che per la prima volta 

fecero intravedere la cosiddetta «ultrastruttura» cellulare [3]. Altre due importanti tecnologie 

contribuirono ad illustrare le proprietà chimico-fisiche delle molecole proteiche 

ed entrambe originarono dal vasto campo di indagine della chimica colloidale. Da un 

lato l’elettroforesi per merito di W. B. Hardy [4] che, applicando alle proteine le sue 

ricerche sulla migrazione di particelle colloidali in un campo elettrico, dimostrò che la 

direzione della migrazione delle proteine verso il catodo o verso l’anodo dipendeva dal 

pH della soluzione in cui venivano disciolte. Lavorando sull’albumina J. Needham [5] 

trovò per la prima volta un valore di pH in cui la migrazione si annullava avanzando 

il concetto di «punto isoelettrico», che influenzò tutte le ricerche successive sull’importanza 

delle cariche elettriche sulla struttura proteica. La distribuzione delle cariche 

elettriche degli aminoacidi e le loro interazioni sull’intera molecola proteica, analizzate 

dal punto di vista chimico-fisico permisero di elaborare un modello matematico [6] che 

raffigurava ad una sfera la molecola proteica la cui solubilità era prevedibile calcolando 

il valore del suo momento dipolare. Da una tale impostazione teorica nacque un filone 

di ricerche [7] che, negli anni successivi, ne confermarono la validità epermisero non 

solo di comprendere la causa della mobilità elettroforetica specifica delle varie molecole 

proteiche, ma anche perché variava la loro solubilità. Intanto nel laboratorio di 

Arne Wilhelm Kaurin Tiselius (1902-1971) ad Uppsala [8] venne messo a punto un 

apparecchio elettroforetico di grande risoluzione, che tuttora porta il suo nome, capace 

di separare le proteine del siero in quattro gruppi ben distinti e di ottenere frazioni 

proteiche isolate in base alla loro velocità dimigrazione. La portata applicativa di tale 

scoperta che permise l’identificazione e la purificazione di nuove molecole proteiche, 

venne riconosciuta nel 1948 con l’assegnazione ad Arne Tiselius del Premio Nobel per la 

Chimica. 

In modo analogo, cioè partendo dall’indagine sulla distribuzione ed il volume molecolare 

di metalli colloidali sottoposti ad elevati campi gravitazionali adoperando rotori 

che aumentavano 70.000 volte la gravità, The Svedberg (1884-1971) [9] inventò l’ultracentrifuga. 

Fu il mezzo con cui venne subito confermato l’elevato peso molecolare 

dell’emoglobina, già supposto da ricerche precedenti e venne dimostrato che la molecola 

proteica sedimentava sotto forma di un sistema omogeneo e compatto, aprendo 

l’indagine che permise di identificare le nuove molecole proteiche con ben definite entità 

fisiche e non aggregati di particelle disperse come allora si credeva. Per quanto 

poi riguarda la composizione chimica delle molecole proteiche, il grande contributo alla 

conoscenza della composizione in aminoacidi delle varie proteine che si andavano isolando, 

fu conseguente alla scoperta di A. J. P. Martin e R. L. M. Synge [10] della 

cromatografia di ripartizione dei vari aminoacidi fra una fase stazionaria ed una mobile, 

che si poteva realizzare sia su carta da filtro sia su colonne di resine scambiatrici di ioni, 

dalle quali i singoli aminoacidi venivano eluiti da soluzioni tampone di differente pH e 

quindi facilmente individuati dalla sensibilissima reazione colorata in violetto con la ni-

28 a. ruffo 

nidrina. Su queste premesse F. Sanger [11] negli anni successivi trovò un’altra reazione 

specifica, questa volta per il gruppo aminico in posizione a dell’aminoacido terminale 

di ogni singola molecola proteica. La reazione con il fluorodinitrobenzene che dà luogo 

ad un derivato di color giallo senza alterare la struttura delle proteine. Idrolizzandole 

in modo adatto ed applicando la cromatografia ai singoli dinitro-derivati, si realizza una 

demolizione graduale della molecola proteica che permette di conoscere la composizione 

dell’esatta sequenza aminoacidica. 

2. Natura chimica degli enzimi 

Ritornando indietro agli anni 30 diamo prima credito ad una metodica meno sofisticata 

ma più ricca di risultati di innovativo interesse biochimico, la «salatura» delle 

proteine. Tale procedimento fu largamente adoperato per le prime fasi di purificazione 

degli estratti enzimatici grezzi e rappresentò una indispensabile premessa per raggiungere 

l’ambito traguardo della loro cristallizzazione. Dopo il primo successo ottenuto in 

questo campo da John Howard Northrop (1891-1987) [12-14] che, nel 1930, riuscì a 

cristallizzare la pepsina, la storia dell’ureasi scritta da James Batcheller Sumner (1887- 

1955) [15] racconta con sottile umorismo la famosa disputa con la scuola di Richard 

Martin Willstätter (1872-1942) che era scettica sulla natura proteica degli enzimi. Oltre 

a Northrop il merito di questo risultato fondamentale per l’enzimologia va dunque a 

Sumner, che, lavorando alla Cornell University di Ithaca (New York), riuscì apurificare 

l’ureasi dai famosi estratti di semi di leguminose già noti possedere elevata attività 

catalitica sull’urea, fino ad ottenere l’enzima puro allo stato cristallino. Seguì quindi 

la cristallizzazione della catalasi estratta dal fegato di varie specie animali a confermare 

senza ulteriori obiezioni la struttura proteica degli enzimi [16]. Una trattazione completa 

sulla cristallizzazione e sulla natura chimica degli enzimi è riportata da J. H. Northrop, 

M. Kunitz e R. M. Herriot che descrissero in un libro [17] l’intenso lavoro eseguito tra 

gli anni ’30 e ’40 che permise di ottenere in forma cristallina oltre alla pepsina anche la 

tripsina i loro zimogeni ed infine la ribonucleasi. Contemporaneamente Wendell Meredith 

Stanley (1904-1971) applicò lestesse tecniche [18] per isolare i virus riuscendo 

a cristallizzare sotto forma di aghi sottili, il virus del mosaico del tabacco ben noto agente 

infettivo costituito da una nucleoproteina contenente RNA. Il virus era molto simile a 

quella che infetta le patate [19]. Non fa dunque meraviglia che il formidabile contributo 

sperimentale, impegnato per ottenere piena conferma della natura proteica degli enzimi, 

permise a Sumner, Northrop e a Stanley di conseguire il Premio Nobel per la Chimica 

nel 1946. Un altro enzima già noto e studiato da tempo, l’esocinasi, venne purificato 

dal lievito fino ad ottenere una preparazione omogenea che fosforilava il glucoso, 

il mannoso ed il fruttoso, la cui attività era incrementata dall’aggiunta di un estratto 

contenente un fattore catalitico ottenuto dai muscoli identificato poi con la miocinasi. 

Alla loro ulteriore purificazione fino alla cristallizzazione dell’esocinasi avvenuta nel 1946 

lavoravano illustri scienziati come Cori, Sidney P. Colowick e M. R. Mac Donald, che 

riportò inunnoto articolo [20] i brillanti risultati ottenuti.


2.1. Le vitamine come coenzimi. 

Adesso passiamo a descrivere enzimi di natura più complessa, che oltre alla proteina 

contenevano un componente non proteico, detto prostetico che risultò partecipare 

direttamente alla catalisi e perciò fu chiamato coenzima. La scoperta dei coenzimi 

delle deidrogenasi avvenne da parte del gruppo di Stoccolma nel 1936 dove Hans von 

Euler-Chelpin (1873-1964) nel 1929 aveva già ottenuto il Premio Nobel insieme a 

Sir Arthur Harden (1865-1940) per i loro studi sugli enzimi della fermentazione degli 

zuccheri. I risultati sulle deidrogenasi [21-24] portarono all’identificazione della nicotinamide, 

del pentoso-fosfato, dello adenosindifosfatato quali componenti fondamentali 

della cosiddetta cozimasi che catalizzava l’ossidazione dei triosi, finora ignorata nel suo 

intimo meccanismo d’azione. La sua purificazione portò alla successiva identificazione 

della formula con il adenosindifosfatato-nicotinamide-riboside, oggi detto NAD + ela 

sua scoperta coincise con quella contemporanea di Otto Heinrich Warburg [25-28] che, 

negli eritrociti di cavallo, trovò unenzima noto come Zwischenferment capace di ossidare 

il glucoso-6-fosfato ad acido-6-fosfogluconico in virtù diunprocesso ossidoriduttivo a 

carico della nicotinamide qui combinata con un riboside trifosfatato, l’attuale NADP + . 

Così vennero scoperti insieme i due fondamentali coenzimi delle deidrogenasi contenenti 

una vitamina, la nicotinamide come gruppo attivo, entrambi responsabili del 

trasporto di idrogeno e quindi dell’ossido-riduzione dei rispettivi substrati. A tale proposito 

vogliamo far notare che alla scoperta di quest’ultimo coenzima contribuì un’altra 

innovazione tecnologica di ampia portata introdotta da Warburg, la tecnica spettrofotometrica 

che per la prima volta mise in evidenza la possibilità dideterminare molto 

rapidamente un’attività enzimatica in base a variazioni dell’assorbimento all’UV dovute 

allo stato ossidato o ridotto di un componente della reazione. 

La presenza della nicotinamide nei coenzimi risvegliò l’interesse dei nutrizionisti e 

ne permise l’identificazione con il «fattore antipellagra» che era noto essere contenuto 

nei lieviti sotto il nome di complesso vitaminico B, i cui molteplici componenti all’epoca 

non erano stati ancora tutti identificati. Per quanto riguarda quello che prese il 

nome di vitamina B1 e la struttura di tiamina, il merito di essere riuscito ad isolarne 

mezzo grammo allo stato cristallino, partendo da circa 2 quintali di lievito, spetta a 

Sir Rudolph Peters ed ai suoi collaboratori [29]. Le loro ricerche iniziate negli anni 

’30 portarono alla scoperta dell’accumulo di acido piruvico nel cervello di piccioni in 

avanzata deficienza vitaminica, accumulo che scompariva per aggiunta alla dieta di piccole 

quantità di vitamina B1. In tal modo venne dimostrata per la prima volta la 

correlazione tra accumulo dell’acido piruvico nel cervello e l’insorgenza delle gravi alterazioni 

del sistema nervoso caratteristiche del «beri-beri» che, ad opera della vitamina, 

regredivano insieme alla scomparsa dell’acido piruvico. Non fa quindi meraviglia come 

indipendentemente e sempre nel 1932 Ernst Auhagen [30] scoprisse un nuovo fattore 

termostabile, la co-carbossilasi in estratti acquosi di lievito bollito. In sua assenza la 

fermentazione degli zuccheri si arrestava a livello dell’acido piruvico da cui il nome di 

«cofattore» della decarbossilasi identificato in seguito anche in idrolizzati del complesso 

vitaminico B estratto da tessuti animali [31]. Occorsero vari anni per purificarlo, ana-

30 a. ruffo 

lizzarlo e stabilirne la struttura con l’estere pirofosforico della tiamina, in sigla TPP, il 

cui meccanismo d’azione nel fegato sarà chiarito in seguito dalle ben note ricerche di 

Alessandro Rossi-Fanelli (1906-1990) e Noris Siliprandi [32]. 

Un’altra importante conquista sui rapporti tra vitamine ed enzimi è dovuta alla 

scoperta del coenzima-A così chiamato perché rendeva «attivo» l’acetato. Il merito 

spetta a Fritz Albert Lipmann (1899-1986) [33-34], che, partendo dal «potenziale di 

fosforilazione» conseguente ai ben noti risultati di W. H. Engelhardt [35], che avevano 

ampiamente illustrato la potenza energetica dell’ATP, riuscì prima, nel 1939, ad 

identificare, quale intermediario dell’ossidazione batterica del piruvato, la formazione 

dell’acetil-fosfato. Poi si accorse, nel 1941, che nei tessuti animali la reazione era diversa 

[36] e l’attivazione dell’acetato dipendeva dalla presenza di ATP e di un nuovo 

cofattore termostabile e dializzabile contenente un’altra vitamina, l’acido pantotenico, che 

chiamò coenzima A, in quanto capace di «attivare» l’acetato provocando l’acetilazione 

della sulfanilamide e di altri accettori, tra cui l’acido ossalacetico, già noto componente 

fondamentale del ciclo citrico. Così venne anche dimostrato, per la prima volta, che 

la reazione iniziale del ciclo, e cioè lasintesi di citrato (v. infra, § 13.3), avviene ad 

opera della reattività dell’acetil-coenzima-A con l’acido ossalacetico. Questo formidabile 

insieme di ricerche fu premiato nel 1953 con il conseguimento del Premio Nobel per 

la Fisiologia e Medicina insieme ad Hans Adolf Krebs (1900-1981) che, nel frattempo, 

aveva scoperto il «ciclo citrico» (v. infra, § 13.1). 

Ma non dobbiamo dimenticare che sul meccanismo dell’acetilazione nei tessuti animali 

aveva già lavorato David Nachmansohn [37]. Egli, nel 1937, aveva trovato una 

elevata concentrazione di acetil-colina-esterasi nei tessuti di Torpedo, unpesce capace di 

produrre energia elettrica, dimostrando che esisteva una relazione tra l’idrolisi dell’acetilcolina 

e la produzione di energia elettrica, ma da dove proveniva l’energia per la sua 

resintesi? Occorsero vari anni di esperimenti per venir a capo della questione, fino a 

che apparve nel 1943 il lavoro di D. Nachmansohn e P. Machado – citato in [37] –, 

in cui è descritta l’estrazione dal cervello di un enzima capace di acetilare la colina 

a condizione che l’ATP fosse presente. Un tale risultato fu molto discusso, perché, 

allora, era diffusa l’opinione che l’acetilazione fosse prodotta dall’acetil-fosfato o da 

altri acil-fosfati che si potevano formare nel corso del metabolismo ossidativo. Lo 

stesso Lipmann per sincerarsene andò a lavorare nel laboratorio di Nachmansohn e, 

dal confronto dei loro risultati, apparve chiara la differenza fra il sistema di acetilazione 

scoperto nei tessuti animali che adoperava ATP come sorgente energetica e quello di 

origine batterica che invece utilizzava l’acetil-fosfato. Pertanto fu raggiunta l’intesa che 

la prima reazione di acetilazione scoperta nei tessuti animali era quella che produceva 

acetilcolina in un sistema enzimatico solubile estratto dagli organi elettrici della Torpedo 

adoperando l’energia proveniente dall’idrolisi dei legami pirofosforici dell’ATP. Da 

questa premessa presero slancio le ricerche che permisero a Lipmann la scoperta del 

coenzima-A. 

Infine concludiamo sugli enzimi descrivendo un episodio rimasto celebre in campo 

di cinetica enzimatica. Infatti, a convalida del meccanismo di azione degli enzimi con il 

famoso Complesso Enzima-Substrato, il contemporaneo sviluppo degli studi di cinetica


aveva portato a varie formulazioni del calcolo della velocità di reazione. Fra queste 

merita un particolare commento la pubblicazione dell’articolo sulla determinazione delle 

costanti di dissociazione enzimatica, a firma di Hans Lineweaver e Dean Burk [38] 

perché dovette superare nel 1934 la decisa opposizione di ben 6 referees che non volevano 

accettare il lavoro sul loro giornale. Oggi il proposto grafico dei «doppi reciproci» è 

riportato su tutti i libri di testo di Biochimica come modello più adatto per calcolare 

rapidamente la costante di Michaelis e Menten, base indiscussa della cinetica enzimatica 

e ben noto riferimento teorico per la successiva scoperta dei «siti attivi» degli enzimi. 

3. Ricordo di alcuni ben noti protagonisti 

Alla fine di questo paragrafo, dopo tanti contributi fondamentali sulla conoscenza 

degli enzimi, vorrei concedermi una breve pausa per dedicare un omaggio o, meglio, un 

affettuoso ricordo ad alcuni tra gli illustri scienziati finora nominati, che ho avuto modo 

di incontrare più volte in Italia ed all’estero. Il primo ricordo che li accomuna fuori del 

laboratorio, èlasemplicità eilgusto della loro conversazione sempre piacevole, lontana 

dal rango accademico e dalla loro notorietà internazionale, ricca di spunti letterari, che 

mostravano la preminenza della cultura umanistica su quella scientifica. Sir Rudolph 

Peters era un vero rappresentante del gran mondo inglese, educato e vissuto ad Oxford, 

alto, elegante, i candidi capelli su di un volto asciutto dagli occhi mobilissimi, pronti 

ad osservare ogni piccolo particolare ed a ricavarne commenti salaci, che deliziavano gli 

ascoltatori conquistati dal suo innato «sense of humour». Quando veniva in Italia, di 

cui conosceva ed ammirava la storia e l’arte con particolare competenza quella promossa 

dal Papato, avrebbe voluto incontrare il Papa in carica compiacendosi del passato ma 

soprattutto per invocarlo a benedire ancora una volta «gli enzimi» che producevano il 

buon vino delle nostre terre! 

Lipmann e Nachmansohn erano vecchi amici, entrambi provenienti dalla prestigiosa 

scuola di Otto Meyerhof ed, insieme, profughi in USA in seguito ai tristi eventi del 

nazismo nel 1934. Lipmann in apparenza era introverso, forse per il peso di aver lasciato 

l’Europa che molto amava e, infatti, aveva scelto di risiedere a Boston, che giudicava la 

più europea delle città americane. Ma quando il ghiaccio era rotto e si parlava, oltre 

che di scienza, di attualità culturali o di questioni mondane, il suo riserbo spariva e 

la conversazione correva rapida e piacevole, piena di considerazioni e di aneddoti, che 

mettevano in luce la sua cultura letteraria e l’interesse per i problemi morali e materiali 

che travagliavano la Società d’allora, prevedendo il rischio di dividere fatalmente il 

destino dei popoli, con lo scoppio della guerra. 

David Nachmansohn invece era un uomo di simpatia immediata, sempre pronto a 

lasciare una sessione di un Congresso per andare a bere un bicchiere con un amico 

ed a conversare di ogni cosa, passando con eguale competenza dalla risoluzione di un 

problema termodinamico all’ammirazione ed al commento di un bel volto femminile. Il 

suo aspetto colpiva per l’amabilità dei modi e la ricercatezza del vestire, sobrio ed austero 

come un vero discendente della Corte Imperiale, di cui era solito ricordare gli splendori 

ma anche criticare le responsabilità ela decadenza. Nell’insieme somigliava ad un celebre

32 a. ruffo 

attore tedesco dell’epoca, Eric von Stroheim, e, quando glielo dicevo, sorrideva negando 

il confronto, ma il sorriso nascondeva un piccolo lampo di compiacimento! 

Prima di chiudere, vorrei ricordare un altro grande scienziato, Sir Hans Adolf Krebs, 

benché ilsuo nome non sia ancora apparso fra gli enzimi finora trattati, ma solo perché 

ne aveva fatto tanto buon uso da scoprire come si organizzassero fra di loro per dar 

luogo a due capolavori del metabolismo terminale, il ciclo dell’urea e quello citrico 

(v. infra, § 13.1 e § 13.2). Per tali ragioni condivise con Lipmann il Premio Nobel nel 

1953. Con lui l’amichevole consuetudine durò piùalungo perché negli anni ’49 e ’50 

fui ammesso a frequentare il suo laboratorio di Sheffield ed a collaborare ad una ricerca 

[39] che, per la prima volta, dimostrò come l’ossidazione enzimatica del chetoglutarato 

desse origine a 4 molecole di ATP. Oltre a quanto ebbi ad imparare in impegno teorico 

e sperimentale, di quel periodo conservo un ricordo di relazioni umane con Lui e con 

i suoi collaboratori che trascendono dai rapporti di lavoro e confluiscono in un’intesa 

morale e materiale che andrebbe tutt’oggi riportata come esempio di successo della 

collaborazione scientifica internazionale. Infine mi sia concesso di paragonare la Sua 

figura di Maestro a quella altrettanto elevata di un altro Maestro che abbiamo avuto 

in Italia nello stesso periodo, Gaetano Quagliariello (1883-1957), entrambi uniti da 

reciproca stima ed amicizia, entrambi promotori della ricerca biochimica nei rispettivi 

Paesi, dove tutt’ora i loro numerosi allievi tengono alto il prestigio delle Scuole da cui 

provengono, contribuendo con il loro impegno al tumultuoso sviluppo bio-tecnologico 

che in questi ultimi anni ha portato la biochimica di nuovo all’avanguardia della tematica 

e dei risultati che guidano la biologia moderna. 

4. Nucleotidi ed acidi nucleici 

Volgendo ora lo sguardo ad altri componenti cellulari credo che la prima identificazione 

con il desossi-riboso dello zucchero contenuto nel DNA fosse opera di P. A. 

Levene e collaboratori [40-41], che già datempo avevano iniziato ricerche fondamentali, 

che portarono alla scoperta della struttura tetranucleotidica degli acidi nucleici. Circa 

la possibilità didistinguere il DNA dal RNA con la reazione di Feulgen, assai in voga 

all’epoca, vanno ricordati i contributi ottenuti, alla Stazione Zoologica di Napoli, da 

Jean Brachet (1909-1988) con ricerche istochimiche su embrioni di vari organismi marini 

[42]. Egli aveva elaborato una tecnica capace di distinguere il contenuto del DNA 

da quello del RNA, che trovò inaumento in quelle cellule in cui la produzione di enzimi 

aumentava con lo sviluppo, tanto da prospettare sin da allora la possibile influenza 

del RNA sulla sintesi proteica. A conclusioni ancora più vicine alla correlazione tra 

l’elevato contenuto di riboso-nucleotidi del RNA ed elevata produzione di proteine nel 

citoplasma era giunto T. Casperson [43] con altri mezzi di indagine che mostrarono 

la composizione chimica dei cromosomi di Drosophila e quelli della ghiandola salivare. 

I suoi risultati lasciavano già intravedere la proprietà dei geni a sintetizzare le proteine 

prospettando l’ipotesi che il materiale genico si potesse identificare con gli acidi nucleici. 

Intanto i nuovi metodi analitici di purificazione dell’acido nucleico estratto dal timo, 

permettono il riconoscimento delle varie basi contenute nei singoli nucleotidi, tra cui la


citosina, l’adenina, le idrossi-purine quali componenti dei nucleotidi contenuti nel sangue 

e nei muscoli [44]. Contemporaneamente vengono trovati nella mucosa intestinale due 

nuovi enzimi idrolitici uno dei quali agisce in modo specifico sulla molecola dell’acido 

nucleico per produrre i rispettivi nucleotidi e gli si attribuisce il nome di polinucleotidasi. 

È l’inizio per indagare sulla natura dei legami che tengono uniti i nucleotidi 

tra di loro negli acidi ribo- e desossiribo-nucleico tramite l’azione idrolitica degli enzimi 

capaci di attaccare specificamente il legame da idrolizzare contenente fosforo. Anche qui 

non può sfuggire la coincidenza tra la scoperta delle prime nucelotidasi e l’attuale «abbondanza» 

degli enzimi, oggi detti di «restrizione», scoperti recentemente in vari batteri 

largamente adoperati in ricerche di genetica molecolare, per ottenere frammenti ristretti 

e riproducibili di polinucleotidi, di cui si vuol indagare la composizione. 

Infine altre ricerche sull’elevata viscosità del DNA attribuiscono elevato peso molecolare 

all’acido desossiribonucleico, confermato dalle immagini diffrattometriche ottenute 

ai raggi-X da Astbury e P. O. Bell [45], che indicano la polimerizzazione di almeno 

2000 mononucleotidi nella molecola del DNA. Più omeno a questo livello navigavano 

le conoscenze sugli acidi nucleici prima della grande svolta che creò lapremessa per il 

riconoscimento della «doppia elica» e del conseguente «distacco del macromolecolare» 

che portò alle origini di una nuova disciplina, la biologia molecolare. 

5. Lipidi e derivati 

Altrettanto intenso il lavoro sulla chimica dei costituenti acilici dei grassi naturali e 

degli oli vegetali nelle cui strutture di trigliceridi si ritrovano esterificati in preminenza 

acidi grassi a 16 e 18 atomi di C saturi, insieme a piccole quantità dicomponenti 

insaturi in una o più posizioni. La loro presenza individuata da un gruppo che fa capo 

a Erwin Chargaff [46] venne confermata anche nei fosfatidi estratti dalla milza, dal 

fegato, dal latte ed in alcuni di essi vengono identificati nuove catene aciliche insature, 

isolate in seguito ad idrolisi di una frazione purificata contenente lecitine e cefaline. Il 

meccanismo enzimatico della desaturazione dovuto all’azione di deidrogenasi specifiche 

presenti non solo nel tessuto adiposo e nella bile, ma anche nel fegato, nel rene e 

in estratti di colture di E. coli ed in vari semi, è stato studiato a fondo da Gaetano 

Quagliariello e dai suoi allievi [47-48]. Degni di rilievo sono i risultati ottenuti da 

Francesco Paolo Mazza [49-51] sulla idrolisi e sintesi enzimatica degli acidi biliari. Egli 

ottenne nuovi risultati, che indirizzarono indagini successive sulle interazioni possibili 

fra enzimi e substrati apparentemente insolubili come si riteneva allora fossero le lunghe 

catene apolari dei vari acidi grassi. Un’ampia rassegna sulle ricerche che mostrano il 

livello delle conoscenze nel campo del metabolismo dei grassi è riportata da Camillo 

Artom [52] insieme ad una serie di risultati originali relativi al ruolo dei fosfolipidi nel 

tessuto nervoso. 

Contemporaneamente subisce una decisiva schiarita la chimica delle cosiddette «sostanze 

steroidi», il cui nome era stato proposto da R. K. Callow e F. G. Young [53] 

per considerare nel loro insieme tutti i composti derivati dal colesterolo contenenti l’anello 

ciclopentano-peridrofenantrene. La tecnica della precipitazione specifica con la

34 a. ruffo 

digitonina permise l’analisi di moltissimi composti, che differivano per le catene laterali 

elaposizione ed il numero dei doppi legami. Tra i composti di maggiore interesse 

biologico, quelli relativi agli intermedi tra il colesterolo e gli acidi biliari che dimostrarono 

la possibilità diun’analoga trasformazione enzimatica anche in vivo. Ugualmente 

fondamentali le numerose ricerche che mostrarono l’identità dell’anello policiclico del 

colesterolo con quello dell’ergosterolo e dei composti derivati dalla sua irradiazione UV 

che porta alla formazione della vitamina D. Infine vogliamo segnalare la scoperta dei 

gangliosidi [54] quali nuovi componenti delle membrane cellulari, risultati che per la 

prima volta dimostrarono come i lipidi si possano trovare combinati oltre che con il fosforo 

e l’azoto, anche con composti di natura chimica assai diversa, come l’acido sialico 

e l’acido neuraminico la cui funzione nelle membrane degli eritrociti sarà illustrata solo 

molti anni dopo [55]. 

6. Carboidrati 

Non abbiamo accennato finora ai carboidrati perché all’epoca erano i componenti 

meglio noti per il gran numero di risultati ottenuti dai chimici che si occupavano 

delle sostanze naturali. I biochimici quindi già sapevano che nelle cellule si ritrovavano 

sotto forma di monosaccaridi, disaccaridi ed assai più complessa di polisaccaridi quale 

riserva energetica cellulare, tra cui l’amido, la cellulosa ed il glicogeno, caratteristici 

rappresentanti del mondo vegetale e rispettivamente animale. Perciò illoro interesse 

fu subito volto a studiare le trasformazioni che subivano negli organismi viventi di cui 

rappresentavano la più efficiente fonte energetica soprattutto quando si ritrovavano sotto 

forma di esteri fosforici, argomenti che meritano un adeguato trattamento più avanti a 

proposito del loro metabolismo. Invece vogliamo qui ricordare come, tramite le ricerche 

sulla chimica dei prodotti di ossidazione degli esosi, si riuscì dapprima ad identificare con 

un acido esuronico la cosiddetta vitamina C, quel ben noto agente riducente di elevata 

attività «antiscorbuto» isolato da Albert von Szent-Györgyi (1893-1986) ([56-57], v. 

anche [106-107] e infra, § 13.3) in forma cristallina dalle arance, dai limoni, dalla 

lattuga e dalle ghiandole surrenali. Poi si riuscì astabilirne l’esatta struttura identificata 

con il lattone dell’acido 3-cheto-L-gulonico, quando lo si riuscì adottenere per sintesi 

chimica ad opera di A. C. Bacharach e E. L. Smith [58]. 

7. Premessa al problema del metabolismo 

A parte le conoscenze di base acquisite finora, un nuovo modo di affrontare i problemi 

biologici relativi alle trasformazioni che subivano i vari composti nell’interno 

della cellula vivente è dovuta al contributo portato da un grande scienziato tedesco, 

Otto Heinrich Warburg (1893-1970); ed alla scuola da lui fondata già ben nota per la 

scoperta del ruolo catalitico esercitato dalle ferroporfirine sull’ossigeno molecolare che gli 

fruttarono il Premio Nobel per la Fisiologia e Medicina nel 1931. Il laboratorio di Biochimica 

a Berlino-Dalhem del famoso Kaiser Wilhelm Institute für Biologie, rappresentò 

per oltre un decennio una fucina di scoperte rivoluzionarie che modificarono a fondo


le conoscenze dell’epoca. Le ragioni del successo dipesero non solo dall’impostazione 

teorica che guidava la ricerca, ma anche dall’abilità tecnica e dalla inventiva sperimentale 

dei suoi valorosi allievi e collaboratori fra cui spiccano i nomi di W. Christian, F. 

Kubowitz, E. Negelein, E. Haas, T. Bucher, Krebs e tanti altri [59-60]. 

Abbiamo già accennato prima all’applicazione della spettroscopia nell’UV e nel visibile 

che permise la scoperta del meccanismo d’azione dei coenzimi piridinici e poi di 

quelli flavinici, i famosi «fermenti gialli» che anch’essi trasferiscono idrogeno. Ma come 

non ricordare la tecnica delle fettine di tessuti sopravviventi incubate nelle vaschette di 

vetro collegate agli ancora più famosi manometri differenziali che hanno permesso di determinare 

il consumo di O 2 elaproduzione di CO 2 ad intere generazioni di biochimici 

in tutto il mondo? E non basta: innovative tecniche di chimica organica avanzata permisero 

di identificare ed isolare i composti altamente instabili dalla fermentazione degli 

zuccheri, come l’acido 1-3-difosfoglicerico ed il fosfoenolpiruvato e di suggerire originali 

procedimenti per ottenere in grandi quantità proteine enzimatiche purificate. Warburg 

era dotato di una forte personalità qualche volta rude, ben nota a Napoli quando 

frequentò laStazione Zoologica e soprattutto votata ad ottenere successo nell’impresa 

iniziata, anche sfruttando la sua abilità alla polemica. Tuttavia, a tanti anni di distanza, 

mi sembra che nella sua persona si possa simbolicamente rappresentare l’artefice di quel 

«balzo degli anni 30» accennato all’inizio, per cui la biochimica assunse dignità, autorità 

ed indipendenza nei confronti delle più note discipline operanti, all’epoca, nell’agone 

scientifico internazionale (v. [61]). 

Dal punto di vista pratico, la sua opera ha permesso di affrontare in modo nuovo 

gli incombenti problemi che a mano a mano si erano accumulati per effetto delle 

trasformazioni indotte dagli enzimi sui costituenti cellulari provenienti dai carboidrati, 

dai grassi, dalle proteine e dagli acidi nucleici. Nacque così il bisogno di orientare 

numerosi risultati che si erano già ottenuti in un capitolo unico anche se di vaste 

dimensioni, che prese il nome di metabolismo intermedio, che tuttora è oggetto di studio 

da parte dei ricercatori interessati da tale tematica, la cui importanza è oggi rivalutata 

dalla famosa rivista The Biochemist che gli dedica un intero fascicolo dal titolo: Teaching 

Metabolism for the future (vol. 21, 1999: 1-68). 

7.1. Metabolismo dei glucidi. 

Per quanto riguarda i carboidrati, il problema della loro utilizzazione e conseguente 

sintesi è stato affrontato trascurando l’aspetto interessante della cosiddetta «mobilizzazione» 

del glicogeno nel fegato perché ormai di competenza fisiologica (v. P. Ostern et 

al. [62]). Descriveremo invece come i singoli enzimi trovati nel citoplasma dei lieviti 

einvari microorganismi producono la fermentazione alcolica in paragone a quelli isolati 

dai muscoli e dal fegato che invece producono la glicolisi. Inoltre, in seguito alle 

ricerche di Otto Meyerhof [63-65], di W. H. Chambers [66] e di Cori [67], siamo 

in grado di descrivere tutte le singole reazioni che, nelle varie cellule, dal glicogeno 

portano all’acido lattico tramite la glicolisi anaerobica, mentre, in presenza di ossigeno, 

producono l’ossidazione del piruvato con utilizzazione della maggior parte dell’energia

36 a. ruffo 

che, in condizioni adatte, permette anche la resintesi di glucoso (v. infra, § 13.6). I 

nuovi enzimi sono la fosforilasi così chiamata perché introduce un radicale fosforico 

nella posizione-1 del glucoso proveniente dall’estremità non riducente del glicogeno con 

un meccanismo detto appunto fosforolitico e poi la fosfomutasi che trasferisce il fosforo 

nella posizione-6 e l’esocinasi che invece forma il glucoso-6-fosfato partendo da glucoso 

ed ATP. Per quanto riguarda il guadagno energetico proveniente dalla loro ossidazione, 

apparvero per la prima volta gli intermediari fosforici detti di alta energia (v. [33] e 

[35]), responsabili della conseguente sintesi di ATP, descritto da Herman M. Kalckar 

[68] quale vero distributore chimico di energia, in tutte le cellule viventi. 

Il contributo apportato dalla coppia Carl Ferdinand Cori (1896-1984) e Gerty Theresa 

Radnitz Cori (1896-1957) per la conoscenza della struttura, del meccanismo d’azione 

e della funzione degli enzimi connessi col metabolismo dei carboidrati fu premiato 

con l’assegnazione del Nobel per la Fisiologia e Medicina nel 1947. 

7.2. Metabolismo dei lipidi. 

L’energia potenziale i cui valori erano ben noti dalle vecchie misure ottenute al 

calorimetro è elevata, non solo nei carboidrati ma ancora molto di più, nelle molecole 

di acidi grassi che rappresentano il valido supporto energetico dei trigliceridi, i cosiddetti 

grassi neutri. Anche gli enzimi che li producono, le lipasi ed altre esterasi più omeno 

specifiche che attaccano i grassi naturali erano abbastanza conosciute per poter indagare 

sul destino metabolico dei loro prodotti di scissione. 

Che gli acidi grassi venissero gradualmente demoliti in unità bicarboniose e si formassero 

i corpi chetonici, era noto sin da quando, all’inizio del secolo venne confermata 

anche in vitro la classica teoria della b ossidazione. Ma si attesero molti anni pieni di 

risultati incerti e molte volte contrastanti, prima che si chiarisse il meccanismo con cui 

si verificavano le singole reazioni. Il merito è legato soprattutto ai nomi di J. G. Quastel, 

L. F. Leloir, J. M. Munoz, A. L. Lehninger, Feodor Lynen e molti altri (v. [69]) 

che partendo dalle ricerche sulla desaturazione enzimatica degli acidi grassi di Gaetano 

Quagliariello e collaboratori (v. [47] e [48]), ripresero il problema tra gli anni ’40 e 

’50 e riuscirono ad individuare gli enzimi relativi e gli intermediari che si producevano 

applicando la tecnica del consumo di O 2 in miscele di incubazione prima con fettine 

di fegato e poi su sospensioni cellulari ed infine su estratti privi di cellule. Ci si accorse 

che l’ossidazione degli acidi grassi avveniva solo se il sistema era addizionato da ATP, 

metalli bivalenti e citocromi, ovvero se le sospensioni erano accoppiate all’ossidazione 

di qualche altro metabolita capace di produrre ATP dall’acido adenilico e fosfati. Fu la 

scintilla che fece brillare la luce proveniente da una lampada che, invero, si era accesa 

per un’altra ragione e cioè inconseguenza della scoperta di poter ottenere mitocondri 

«puri» da una sospensione di vari tessuti opportunamente centrifugati su gradiente di 

saccaroso. Adoperandoli al posto degli estratti, si vide che l’ossidazione di numerosi 

acidi grassi avveniva nei mitocondri ed era strettamente correlata alla fosforilazione ossidativa 

che produceva ATP necessario per attivare le lunghe catene di acidi grassi. Oltre 

al riconoscimento delle deidrogenasi e dei loro coenzimi che attaccavano in posizione


b gli acidi grassi, si era scoperto da un lato il coenzima-A (v. supra, § 2.1) e dall’altro 

un enzima, chiamato tiolasi, capace di introdurre il gruppo tiolico del coenzima nel 

gruppo carbossilico dell’acido grasso, dando origine ad un tioestere che, oltre a favorire 

la solubilità, era la forma attiva specifica per essere ossidata dalle deidrogenasi. Infine 

come prodotto terminale si ottenevano tanti equivalenti di acetil-CoA, quante erano le 

coppie di atomi di C costituenti la molecola demolita (v. [69]). Si conclude così con 

l’identificazione dell’acetil-CoA nei mitocondri, la acuta osservazione rilevata un secolo 

addietro dalla presenza di un composto bicarbonioso trovato nelle urine dei cani alimentati 

con un eccesso di acidi grassi! Vedremo più avanti che il destino metabolico 

dell’acetil-CoA coincide con la sua completa combustione che avviene tramite il ciclo 

citrico con relativo grande vantaggio energetico per l’intera cellula. 

7.3. Metabolismo degli aminoacidi. 

Passando agli aminoacidi, possiamo dire che la storia si ripete perché anche qui era 

già dimostrata sin dall’inizio del secolo la loro ossidazione nei rispettivi chetoacidi nei 

tessuti animali in seguito ad un processo di deaminazione. Ma benché intorno agli 

anni ’30 si fosse identificato un enzima flavinico capace di ossidare entrambi gli isomeri 

ottici dei vari aminoacidi, la sua funzione venne discussa perché era molto intensa solo 

sugli antipodi D- rispetto alle forme L- naturali. Pertanto non era responsabile dell’elevato 

incremento del consumo di O 2 che più omeno contemporaneamente era stato 

osservato in fettine ed omogenati di fegato, rene e muscoli opportunamente incubati 

con diversi aminoacidi. Passarono molti anni prima che il meccanismo di transaminazione, 

conseguente alla scoperta del trasporto enzimatico di un gruppo aminico di un 

aminoacido a quello chetonico di un chetoacido di struttura diversa risolvesse il problema. 

Alla sperimentazione sul meccanismo del trasferimento del gruppo aminico ed 

all’identificazione degli enzimi relativi chiamati transaminasi, contribuirono varie scuole 

fra cui ricorderemo quella di A. E. Braunstein in Russia [71], di E. E. Snell in USA 

(v. [70]) e di Francesco Cedrangolo in Italia [72-73] e che portarono da un lato alla 

scoperta del piridossalfosfato con il coenzima delle transaminasi e dall’altro al ruolo della 

glutammicodeidrogenasi-NAD-dipendente nell’ossidare, tramite l’acido glutammico, tutti 

gli altri aminoacidi donatori a loro volta del gruppo amminico all’acido chetoglutarico. 

Un’altra proprietà dell’acido glutammico degna di menzione è quella messa in evidenza 

da Giuseppe Porcellati e Francesco Salvatore di combinarsi con l’NH 3 prodotta nel 

corso del metabolismo dell’isoniazide e dell’idrazina [74]. Anche qui il destino metabolico 

dello scheletro carbonioso dei diversi aminoacidi, tramite l’acido chetoglutarico 

è legato al ciclo citrico (v. infra, § 13.1) e quello dell’ammoniaca alla successiva scoperta 

dell’enzima che la condensa con il CO 2 tramite l’ATP. Esso prenderà ilnome di 

carbamilfosfato-sintetasi e parteciperà all’andamento di un altro ciclo metabolico di fondamentale 

importanza, quello dell’urea anch’esso descritto più avanti (v. infra, § 13.2). 

8. Contributo degli isotopi 

A questo punto conviene, ancora una volta, richiamare l’attenzione sul grande im-

38 a. ruffo 

pulso apportato alla biochimica dalle innovazioni tecnologiche. Intorno agli anni ’40, 

dopo la scoperta della radioattività «artificiale» fu possibile adoperare vari radioisotopi 

di numerosi elementi di interesse biologico nella sperimentazione in vivo e in vitro. Fra 

questi il primo ad essere largamente adoperato in ricerche metaboliche fu il fosforo-32 

per cui si può dire che non ci fu ricerca sui meccanismi enzimatici di fosforilazione e 

di transfosforilazione che non venne confermata o addirittura scoperta (v. infra, §§ 13.4 

e 13.5, «fosforilazione ossidativa») senza l’ausilio del ben noto contatore di Geiger. Fu 

proprio nel 1939 che George de Hevesy (1885-1966) illustrò alla Chemical Society di 

Londra i risultati raggiunti iniettando fosfati radioattivi in uova di gallina incubate fino 

allo stadio di embrione [75]. La radioattività siritrovava in tutti i fosfolipidi ed in 

altri composti fosforici organici opportunamente isolati, dimostrando la loro origine per 

sintesi diretta con il fosfato inorganico. Questi primi risultati aprirono il campo ad 

una serie di ricerche innovatrici, la cui risonanza internazionale permise a de Hevesy di 

conseguire il Premio Nobel per la Chimica nel 1943. 

Ma quando poi si resero utilizzabili anche gli isotopi stabili dell’idrogeno, ossigeno e 

carbonio, anche la spettrografia di massa entrò afar parte analitica dei più moderni laboratori 

biochimici interessati al problema del metabolismo. Dell’uso degli isotopi come 

indicatori trassero maggior vantaggio tutte le ricerche che dibattevano il problema allora 

difficile ed incerto del metabolismo biosintetico, che aveva già preso una certa distanza 

da quello catabolico, presentandosi con il nome innovativo di anabolismo. I primi risultati 

rilevanti si ottennero sul metabolismo azotato alimentando ratti con tirosina e 

leucina marcate con azoto-15. Più della metà dell’isotopo somministrato venne trovato 

in vari tessuti, legato ai gruppi aminici degli aminoacidi non essenziali cioè diquelli 

che si potevano sintetizzare negli organismi dei mammiferi. In tal modo l’osservazione 

della rapida ed elevata mobilità isotopica del gruppo −NH 2 precedette la scoperta del 

meccanismo di transaminazione operata dall’acido glutammico cui si ègià accennato 

(v. supra, § 7.3). Per quanto poi riguarda l’azione della glutammicodeidrogenasi sull’incubazione 

dell’acido chetoglutarico con ammoniaca marcata, venne dimostrato che 

l’enzima, quando era attivato dal coenzima NADPH, provocava la aminazione riduttiva 

dell’acido chetoglutarico trasformandolo in acido glutammico. Una scoperta che 

chiarì come avviene la fissazione biologica dell’azoto inorganico e quindi, tramite le 

transaminasi, venne spiegata anche la conseguente sintesi di tutti gli altri aminoacidi 

che costituiscono le proteine degli organismi viventi ([75] v. anche [70-73]). 

Altrettanto sorprendenti i risultati ottenuti con l’uso degli acidi grassi deuterati che 

oltre a confermare il processo della b-ossidazione dimostrano [76] la loro resintesi in 

topi alimentati con dieta priva di grassi e di steroli, ma arricchita con acqua pesante. 

In tali condizioni venne per la prima volta isolato [77] anche il colesterolo deuterato ed 

avanzata l’ipotesi della sua sintesi tramite la condensazione successiva di piccole unità 

forse bicarboniose, alle quali venne attribuita grande importanza metabolica. Infatti, 

in condizioni sperimentali diverse, partendo da acetato marcato, si potevano ottenere 

anche gli acidi grassi deuterati a 16 e 18 atomi di C, quelli maggiormente contenuti 

nei più diffusi trigliceridi naturali. Quando poi si adoperò acetato marcato con l4 C, si 

riuscì aconfermare l’ipotesi di K. Bloch (v. [78]) che l’acetil-CoA fosse il precursore


di tutti gli atomi di C contenuti nelle lunghe catene di acidi grassi che si formavano 

negli organismi viventi, indicando la strada che ha portato alla più recente scoperta 

della sintetasi degli acidi grassi, uno dei più grandi e complessi sistemi enzimatici che 

si conosca in natura, che adopera molteplici molecole di acetil-CoA quale materiale di 

partenza. 

9. Fotosintesi 

Ma forse i risultati [79] che più mutarono la conoscenza di argomenti di interesse 

biologico furono quelli che si realizzarono nel campo della fotosintesi in seguito al contributo 

dell’isotopo 14 del carbonio la cui lunga vita permise di ampliare e chiarire i 

punti rimasti insoluti sulla fissazione del CO 2 e sulla sua riduzione in un composto 

sconosciuto che si trasformava in glucoso. Quando si poté disporre di soddisfacenti 

quantità di 14 CO 2 il problema fu ripreso da A. Benson e Melvin Calvin (1911-1997) 

[80-82] sperimentando su sospensioni di Chlorella incubata in diverse condizioni di illuminazione. 

La massima incorporazione di radioattività furitrovata nei campioni esposti 

alla luce in una frazione cromatografica di natura acida, insolubile in etere, ma eluibile 

con ammoniaca da una resina scambiatrice di ioni il che fece pensare che il composto 

radioattivo si potesse identificare con un acido carbossilico probabilmente l’acido 

3-fosfoglicerico. Ma il suo riconoscimento, per altro all’epoca molto discusso, fu ritardato 

a causa delle difficoltà dianalizzare la piccola quantità del prodotto ottenuto, 

fino a che un nuovo procedimento tecnico basato sulla sovrapposizione della carta cromatografica 

ad appropriate pellicole fotografiche produsse radiogrammi che risolsero il 

problema in modo soddisfacente. Dopo un periodo brevissimo (1 min) di illuminazione 

delle sospensioni di alghe o di estratti di foglie, la radioattività apparve distribuita 

in 3 regioni del radiogramma: una superiore (meno solubile) corrispondente alla zona 

degli acidi carbossilici ed altre 2 inferiori corrispondenti a quelle degli esosodifosfatati 

ed esoso-monofosfatati. 

Le premesse per interpretare una tale distribuzione, che faceva supporre l’esistenza di 

un accettore specifico su cui si fissasse il CO 2 radioattivo, erano gettate e l’attenzione 

venne rivolta alla sua provenienza, che era sconosciuta. Stranamente queste ricerche 

coincisero con quelle condotte da un altro gruppo per scopi completamente diversi. 

Infatti, dopo la scoperta di Warburg e W. Christian (v. [27]) della deidrogenasi NADP + 

dipendente nelle emazie, che ossidava il glucoso-6-fosfato ed il suo prodotto l’acido 6fosfo-gluconico, 

varie ricerche ripresero il problema giungendo alla conclusione che, 

nei tessuti animali, esisteva una via di demolizione diretta degli zuccheri, diversa dalla 

già nota glicolisi che, tramite la possibile decarbossilazione dell’acido 6-fosfo-gluconico, 

portava alla formazione dei pentosi. Ma il problema rimase insoluto fino a che non 

si scoprirono gli enzimi specifici, che agivano sui pentosi e la proprietà decarbossilante 

dell’enzima che li produceva. Per far breve una storia lunga e piena di brillanti risultati, 

scritta in dettaglio da Sandro Pontremoli e Enrico Grazi [83], fra gli anni ’40 e ’50, ad 

opera di una stretta collaborazione fra le scuole di B. Horrecker a Bethesda e di Arturo 

Bonsignore a Genova, lo scopo fu raggiunto da una serie di ricerche innovative che

40 a. ruffo 

portarono alla scoperta di nuovi enzimi chiamati transchetolasi e transaldolasi. Numerose 

ricerche contribuirono a purificarli ed identificarli con enzimi appartenenti al gruppo 

delle transferasi. Tutti insieme presentano la proprietà ditrasformare reversibilmente gli 

esosofosfati in pentosofosfati con un meccanismo non ossidativo, cui partecipano oltre 

ai pentosofosfati, un intermediario ben noto, l’aldeide 3-fosfoglicerica insieme a nuovi 

zuccheri a 7 atomi di C, come il sedoeptuloso-7-fosfato ed a4atomi come l’eritroso- 

4-fosfato. Un mirabile intreccio di reazioni interdipendenti che, confermate in seguito 

con l’uso di esosi marcati con 14 C, è alla base del cosiddetto ciclo dei pentosofosfati, 

una scoperta che ha dimostrato l’unica via alternativa alla demolizione glicolitica del 

glucoso ed ha messo nella dovuta evidenza quale sia l’origine biologica dei pentosi e la 

loro utilizzazione [83]. 

Il gruppo di Melvin Calvin, che aveva seguito con attenzione tali ricerche e le 

aveva applicate al loro problema, riuscì negli anni successivi a ritrovare fra le «macchie» 

dei radiogrammi nella zona dei pentosi il ribuloso-5-fosfato che ad opera dell’ATP si 

fosforilizza in ribuloso-1,5-bifosfato ed a dimostrare la sua abilità afissare il CO 2 . Infatti 

un enzima chiamato carbossidismutasi [82], poi purificato dai cloroplasti di varie piante, 

permette la carbossilazione del ribuloso seguita dalla dimerizzazione di un intermedio 

instabile a 6 atomi di C che spontaneamente si scinde in 2 molecole di acido 3-fosfoglicerico. 

Su tali basi era tracciata la via che conduceva alla sintesi degli esosofosfati 

tramite reazioni che si svolgevano al buio a condizione che fossero presenti sufficienti 

quantità del coenzima NADPH allo stato ridotto. La trasformazione del CO 2 in glucoso 

era finalmente spiegata attraverso la via inversa della glicolisi. 

A questo punto si innesca la fase di recupero prevista dal ciclo dei pentosofosfati, che 

genera nuove molecole di ribuloso 1,5-bisfosfato su cui si fissano altrettante molecole 

di CO 2 e così via, in una successione di tre stadi, il primo carbossilante, il secondo 

riducente ed il terzo rigenerante che permisero a Melvin Calvin di concludere le sue 

ricerche con la brillante descrizione di una serie di reazioni presentate con il titolo 

The Photosynthetic Carbon-Cycle al III Congresso Internazionale di Biochimica tenutosi 

a Bruxelles nel 1955. Da allora, dopo varie conferme il ciclo di Calvin è entrato a far 

parte saliente del capitolo sulla fotosintesi in tutti i libri di testo di Biochimica e di 

Botanica. 

10. Biosintesi degli aminoacidi e delle purine 

Lasciando ora le piante per rientrare nel mondo animale e dei microrganismi ci 

accorgiamo che l’uso del 14 C come «tracciante» di vecchie e nuove vie metaboliche 

e delle loro interrelazioni, ha portato contributi fondamentali per chiarire problemi 

metabolici che attendevano una migliore soluzione. Vogliamo ricordarne ancora due 

che testimoniano come entro il breve volgersi degli anni tra il ’40 ed il ’50, siano 

state conquistate nuove conoscenze basali oltre che sul meccanismo biosintetico degli 

aminoacidi anche sull’uricogenesi, un argomento che era noto da tempo distinguere il 

metabolismo azotato degli ovipari da quello dei mammiferi che invece eliminavano urea 

(v. infra, § 13.2).


Per quanto riguarda gli aminoacidi a prescindere dalla conferma che «tutti» possono 

venir sintetizzati nei microrganismi del tipo Escherichia coli adoperando l’ammoniaca 

marcata come unica sorgente azotata, i risultati più importanti sulla loro biosintesi 

nei tessuti animali, fatta eccezione per i7indispensabili, hanno confermato il ruolo 

distributivo dei gruppi NH 2 da parte dell’acido glutammico. Infatti è stato messo in 

evidenza come tramite la proprietà degli enzimi transaminanti esso venga trasferito su 

accettori provenienti dalla glicolisi, come l’acido piruvico che dà luogo alla alanina, o dal 

ciclo citrico come l’acido ossalacetico che forma l’acido aspartico ovvero il chetoglutarico 

che forma il glutammico [84]. 

Tra gli aromatici merita un cenno a parte il metabolismo della tirosina nei tessuti 

animali in quanto risultò progenitrice della epinefrina, l’ormone della capsula midollare 

surrenale e attraverso un intermediario comune la dopa-amina anche delle melanine, i 

ben noti pigmenti responsabili del colore della cute e del fenomeno del mimetismo, 

caratteristico di alcune specie animali. Argomenti che hanno permesso a Luigi Panizzi 

(1909-1988) e Rodolfo Nicolaus [85] di ottenere risultati fondamentali sulla melanogenesi 

del «nero di seppia» alla Stazione Zoologica di Napoli e poi a Nicolaus ed allievi di 

avvicinarsi sempre più alla complessa struttura della melanina. Ugualmente interessante 

dal punto di vista metabolico la dimostrazione dovuta ad Ernesto Quagliariello e collaboratori 

[86] secondo cui da un altro aminoacido aromatico, il triptofano, tramite vari 

intermediari, tra cui l’acido chinolinico e 3-idrossiantranilico, particolarmente studiati 

dalla scuola di Francesco Cedrangolo, si ottiene come prodotto finale il ribonucleotide 

dell’acido nicotinico, spiegando in tal modo la via biosintetica della nicotinamide. Che 

l’acido nicotinico non fosse necessario all’accrescimento dei ratti era stato già visto da 

Alfredo Ruffo e Alessandro Vescia [87] su animali a dieta controllata per un’indagine 

alimentare promossa dal CNR negli anni 40. 

Abbiamo già avuto occasione di constatare come vari risultati ottenuti negli anni 

meno recenti abbiano avuto, oltre all’originalità, il merito di aprire la ricerca verso 

problemi di ampiezza maggiore. Un esempio proviene dalla scuola di Bologna dove 

Giovanni Moruzzi ed allievi [88], studiando l’effetto dell’acido orotico sulla sintesi del 

Co-A e della vitamina B12, prevedono il suo impiego come possibile precursore di 

nucleotidi pirimidinici. Al loro lavoro va aggiunto quello di un valido gruppo dedicato 

all’azione delle vitamine nello sviluppo, tra cui ricordiamo i contributi di C. A. Rossi, 

A. Rabbi e C. M. Caldarera. Un altro caso che merita di essere considerato come 

proiezione sperimentale in tematiche differenti è quello dell’acido 3-idrossiantranilico, 

che essendo risultato in ulteriori ricerche agente disaccoppiante la fosforilazione ossidativa 

mitocondriale, ed assieme ad altri o-fenoli agente cancerogeno per il cancro vescicale, 

viene posto oggi al centro di un problema di grande attualità relativo alla cancerogenicità 

conseguente al danno del DNA mitocondriale. Pertanto invito i lettori a consultare 

nella rubrica correspondence di FEBS Letters (260, 1990, 318-321) l’articolo dal titolo 

Comment : Mitochondria and Carcinogenesis, afirma di Ernesto Quagliariello, Sergio Papa 

e Cecilia Saccone. 

Ritorniamo adesso a trattare un ulteriore problema risolto dall’intervento degli isotopi, 

la sintesi dei nuclei purinici e pirimidinici. Quando venne affrontato era l’epoca

42 a. ruffo 

in cui a causa della differenza con cui termina il metabolismo azotato nei mammiferi 

che eliminano urea e quello degli ovipari che invece eliminano acido urico, era in corso 

un’ampia discussione filogenetica sull’evoluzione delle razze animali. Ma a livello biochimico 

le ragioni del divario erano tutte da dimostrare. In realtà anche prima di adoperare 

isotopi traccianti vari tentativi avevano prodotto risultati che mostravano che nella via 

sintetica delle purine l’azoto proveniva dall’ammoniaca e non dall’urea come tutti prevedevano 

in seguito alla scoperta di Krebs delle reazioni che formano urea nei mammiferi 

(v. infra, § 13.2). Il tentativo che più siavvicinò alla realtà fuquello eseguito dallo 

stesso Krebs e collaboratori [89] secondo cui la sintesi della purina nel fegato e nel rene 

di piccioni e galline viene fortemente accelerata dall’aggiunta di glutamina, asparagina, 

piruvato ed ossaloacetato, facendo intravedere la possibilità che alla sintesi partecipassero 

oltre ai gruppi aminici anche lo scheletro carbonioso dei composti adoperati. 

Ma anche qui la soluzione del problema non si ottenne fino a che non si introdussero 

nella sperimentazione gli eventuali precursori marcati con 14 Ce 15 N. Occorsero vari 

anni (1947-53) di intenso lavoro fino a che da una parte il gruppo di G. R. Greenberg 

e dall’altra quello di J. M. Buchman (v. [90]) riuscirono a dimostrare in omogenati di 

fegato di piccione sintesi di ipoxantina partendo da precursori marcati molto semplici 

come il CO 2 , il formiato e la glicina. I dati salienti di queste ricerche stabilirono 

che la glicina, la glutamina e l’acido aspartico contribuiscono per la maggior parte 

all’incorporazione dell’azoto nel nucleo purinico e che per quanto riguarda gli atomi di 

carbonio la biosintesi non era completa se non si aggiungeva alla miscela di incubazione 

un radicale fosforico insieme a riboso. Tali osservazioni misero in evidenza che la 

chiusura dell’anello avveniva solo in presenza di fosforiboso, avanzando l’ipotesi che uno 

dei fondamentali intermediari della sintesi fosse un ribonucleotide che, infatti, venne 

in seguito identificato con l’acido inosin-5-fosforico [90]. Sono queste le premesse 

che permisero negli anni successivi la scoperta degli enzimi che fosforilavano tramite 

l’ATP il 5-fosforiboso in un composto molto più reattivo il 5-fosforibosil-1-pirofosfato. 

Agendo da supporto comune su cui, atomo dopo atomo, si costruisce gradualmente 

l’intero anello purinico è ritenuto oggi il vero iniziatore della sintesi di tutti i nucleotidi 

purinici esistenti in natura. Insieme ai pirimidinici di cui all’epoca si ignorava la sintesi, 

costituiscono i ben noti progenitori degli acidi nucleici che tuttora custodiscono nelle 

loro complesse strutture il segreto della trasmissione dei caratteri genetici in ogni cellula 

vivente, sia essa di origine batterica, animale o vegetale. 

11. Biosintesi delle porfirine 

Un ultimo punto ci sembra utile illustrare prima di concludere con rispetto ed 

ammirazione sul contributo apportato alla cultura biochimica tra gli anni ’40 e ’50, 

dall’uso degli isotopi traccianti per chiarire i problemi più complessi del metabolismo 

biosintetico. Pensiamo per un attimo ai colori predominanti del pianeta su cui viviamo, 

il verde delle piante ed il rosso del sangue che nutre tutti i tessuti animali. Ci accorgiamo 

che sono dovuti alla presenza di 2 pigmenti, ben noti chimicamente sin dall’inizio del 

secolo: verde quello delle clorofille, rosso quello contenuto nelle emazie, nei muscoli e


in alcuni mitocondri allora noto con il nome generico di ematina. Nel loro insieme 

costituiscono 2 grandi famiglie di composti analoghi che si differenziano, per la natura 

dei sostituenti laterali, che ne caratterizzano la funzione, ma presentano la proprietà 

comune di derivare entrambi da un’unica struttura basale detta porfirina, costituita da 

4 anelli pirrolici che, tenuti insieme da 4 unità monocarboniose insature danno luogo 

ad una costruzione di aspetto quadrangolare, caratteristica, appunto delle porfirine. Una 

tale molecola è molto reattiva sia per la dislocazione degli orbitali, dovuta all’alternanza 

dei doppi legami, sia per la tendenza dell’azoto pirrolico a generare legami dativi. Per 

conseguenza non ci sorprende che il nucleo centrale sia particolarmente adatto a formare 

un ampio «campo legante» in cui restano «intrappolati» alcuni metalli dando origine 

a rispettivi chelati organici. In natura quando viene fissato il magnesio si ottiene il 

progenitore della vasta famiglia verde delle clorofille, quando invece il ferro, quello dei 

pigmenti eminici, rosso splendente. 

Il problema di scoprire come venissero sintetizzate strutture tanto complesse, venne 

risolto solo dopo che si adoperarono aminoacidi marcati con 15 Nacominciare dalla 

glicina la quale era già stata indicata come la più adatta allo scopo. Due gruppi di 

lavoro indipendenti, diretti uno da D. Rittenberg e l’altro da A. Neuberger (v. [91]) 

adoperarono glicina doppiamente marcata con 15 N e 14 C in posizione 2. Entrambi 

riuscirono a dimostrare che oltre all’azoto anche l’atomo di C-metilenico, quello legato 

al gruppo aminico, viene incorporato nell’eme, mentre altri esperimenti esclusero la 

partecipazione del gruppo carbossilico. 

Ma da dove proveniva il restante C, che completava la complessa struttura delle 

porfirine? Come abbiamo già visto accadere in altre situazioni analoghe, la soluzione di 

un problema si ottiene da risultati ricavati da un’area di ricerca completamente differente. 

Era da poco stato scoperto l’acetil-coenzima A e la sua proprietà direagire con l’acido 

ossalacetico, un acido bicarbossilico a 4 atomi di C, assai diffuso in tutte le cellule 

viventi in quanto proveniente da una serie di reazioni ad andamento ciclico che danno 

origine all’acido citrico (v. infra, § 13.1). 

L’attenzione dei ricercatori sulla sintesi delle porfirine fu attratta dalla natura dei 

composti facenti parte della sequenza di reazioni del ciclo, tutti acidi tra 6e4atomi 

di C, di cui uno contenente l’acetato, e con pazienza li saggiarono uno alla volta, marcandoli 

opportunamente per ritrovare quello che, combinandosi con la glicina, potesse 

dare origine ad un intermediario adatto a formare il pirrolo e da questi la porfirina. La 

lunga serie di ricerche dette esito positivo. Alla fine risultò che sia l’acido chetoglutarico 

sia il suo prodotto di decarbossilazione, l’acido succinico, erano eccellenti donatori 

di carbonio per la sintesi, il che permise di scoprire una nuova reazione tra 2 molecole 

di succinato ed una di glicina che giustificava la formazione di una molecola di 

pirrolo. 

Pertanto D. Shemin e J. B. Wittenberg [91] prospettarono una stretta relazione 

tra l’andamento del ciclo citrico e la sintesi della porfirina, sebbene i relativi processi 

metabolici si svolgessero in compartimenti cellulari diversi. Dai risultati così ottenuti 

appariva che il succinato per combinarsi con il gruppo aminico della glicina si doveva 

trovare in condizioni di elevata reattività probabilmente attivato dal coenzima-A

44 a. ruffo 

che permetteva la formazione transitoria di un intermediario, poi identificato con l’acido 

d-aminolevulinico. Da 2 molecole di tale composto poteva ottenersi un derivato 

pirrolidinico, anch’esso riconosciuto con il porfobilinogeno, un composto già noto 

perché ritrovato in abbondanza nelle urine di ammalati di un morbo genetico, la porfiria 

acuta. Da 4 molecole di tale composto si originava la protoporfirina IX che a 

sua volta chelando il ferro si trasformava nel protoemo, il ben noto gruppo prostetico 

dell’emoglobina. 

Eleclorofille? Le abbiamo finora trascurate perché lericerche sulla loro biosintesi 

erano iniziate molto dopo quelle del protoemo e risolte solo negli anni successivi al 

’50, ma possiamo rassicurare chi legge che la via biosintetica trovata in vari mutanti di 

Chlorella, nelle piante ed in alcuni batteri fotosintetici è molto simile a quella descritta 

per il protoemo, salvo il fatto che la sintesi inizia adoperando l’azoto del glutammato 

invece della glicina, e si conclude con l’introduzione del magnesio al centro del nucleo 

tetrapirrolico al posto del ferro. 

12. Struttura delle proteine 

Torniamo ora all’emoglobina, di cui oggi si conosce tutto, dalla sequenza dei singoli 

aminoacidi che formano le 4 subunità polipeptidiche che danno origine alla struttura 

terziaria e quindi alla quaternaria, fino ai legami ed alle interazioni con il gruppo prostetico 

che sono responsabili delle modifiche conformazionali che ne permettono la sua 

funzione biologica di fissare l’O 2 e trasportarlo senza alterare il suo stato molecolare. 

Tanto è vero che oggi troviamo in tutti i libri di testo rappresentata la sua immagine 

quale «modello molecolare» adatto a spiegare i rapporti che esistono tra struttura e 

funzione. Ad un tale modello vengono paragonate le strutture di oltre mille enzimi 

solubili finora isolati, molti dei quali allo stato cristallino, per indagare sulle loro proprietà 

catalitiche. Ebbene questa molecola simbolo del successo della ricerca biochimica 

moderna non ha raggiunto per caso la notorietà che la distingue, né tantomeno, per un 

colpo di fortuna! Al contrario, l’attuale successo è pervenuto in seguito all’enorme 

impegno di lavoro sperimentale svolto proprio tra gli anni ’30 e ’50 da numerosi 

gruppi di ricerca che hanno affrontato il problema da un duplice punto di vista, quello 

della sua funzione di combinarsi reversibilmente con l’ossigeno molecolare e quello più 

misterioso di dove e come l’ossigeno venisse fissato, per quale ragione ed in quale 

forma venisse rilasciato, quali fossero le strutture responsabili di un meccanismo così 

preciso e delicato, come potesse essere messo in relazione con il cambiamento di colore 

verso il rosso più intenso conseguente alla reazione di ossigenazione. Inoltre c’è da 

notare che l’interesse sperimentale di tanti ricercatori per questa molecola è stato spinto 

all’inizio anche dalla sua proprietà, poco frequente tra le proteine, di cristallizzare facilmente 

in seguito a salatura e trattamento con etere. Proprietà già scoperta nel secolo 

scorso con i famosi cristalli di Teichmann tuttora celebrati nei Trattati di Medicina 

Legale per scoprire tracce di sangue e rimasta caratteristica della emoglobina per oltre 

mezzo secolo.


12.1. La conformazione a spirale. 

Ma quali erano le conoscenze negli anni ’30 sulle proteine in generale e sulla emoglobina 

in particolare? Che tutte le proteine fossero costituite da più omeno lunghe catene 

di aminoacidi tenuti insieme da legami peptidici era generalmente noto, ma come esse 

formassero aggregati tanto stabili da poter essere isolati dall’ultracentrifuga di Svedberg 

(v. supra, § 1) sotto forma di unità omogenee dal peso molecolare minimo intorno a 

17.500 Dalton, o multipli interi di esso, non era affatto conosciuto. 

Vennero poi prospettati legami «secondari» che si potevano giustificare ammettendo 

un possibile equilibrio tra le forme tautomere dei molteplici legami peptidici che tenevano 

unita la molecola ed eventuali legami di idrogeno tra l’azoto dei gruppi iminici e 

l’ossigeno dei gruppi carbonilici anch’essi conseguenti all’equilibrio tra le forme lattamiche 

e lattimiche del legame peptidico. Ma per una risposta esauriente occorsero dieci 

anni di lavoro in cui, nel laboratorio di Linus Carl Pauling (1901-1994) [69], sulla 

base dei concetti chimico-fisici fondamentali relativi alla struttura degli atomi che costituiscono 

la catena polipeptidica, vennero di nuovo calcolati l’intensità dei legami che 

si formavano, la rotazione degli angoli di valenza, la sovrapposizione degli orbitali, ed i 

risultati vennero paragonati a quelli ottenuti dall’analisi diffrattometrica. Solo allora fu 

avanzata la proposta di un riavvolgimento elicoidale ordinato intorno ad un asse centrale, 

le cui spire tenute insieme da legami di idrogeno, si ripetevano a distanze determinate. 

Vari risultati invero concordarono nell’indicare che la forma più stabile dell’avvolgimento 

polipeptidico è quella dell’a-elica. Ma il diritto di rappresentare il «modello ufficiale» 

della struttura proteica con l’a-elica fu acquisito dopo un’altra serie di ricerche eseguite 

ai raggi X sulla struttura cristallina di singoli aminoacidi e di vari peptidi. Vennero così 

confermati i caratteri di «doppio legame» da cui l’impossibilità dirotazione del legame 

peptidico, responsabile della solidità equindi della struttura «primaria» della intera catena 

polipeptidica. Venne quindi dimostrato che la proiezione dei legami di idrogeno 

è diversa a seconda della natura degli aminoacidi che compongono la catena polipeptidica 

per cui il riavvolgimento può dar origine a due differenti strutture «secondarie» 

dipendenti dalla composizione della sequenza aminoacidica della catena «primaria». Da 

cui la conclusione tratta dal lavoro di Pauling e B. B. Corey che porta la data del 1950 

ed il titolo Two hydrogen-bonded helical configurations of the polypeptide chain [92-93], che 

illustra la natura di due strutture fondamentali delle molecole proteiche esistenti in natura, 

una dell’a-elica, caratteristica delle proteine globulari solubili e l’altra a b-foglietti 

rappresentativa delle proteine fibrose, insolubili. Forse la conferma più ambita della 

configurazione ad a-elica venne dalle ricerche più omeno contemporanee che il gruppo 

di Sir William Lawrence Bragg (1890-1971), Sir John Cowdery Kendrew (1917-1997) 

e Max Ferdinand Perutz [94] conduceva al Cavendish Laboratory di Cambridge sulla 

struttura cristallografica dell’emoglobina e della mioglobina analizzate ai raggi X. Non 

si erano ottenuti risoluzioni del tutto convincenti analizzando le immagini con i metodi 

ortodossi, ma eseguendo le misure tenendo conto del modello proposto da Pauling e B. 

B. Corey si trovarono valori che oltre al ripiegamento delle catene ad a-elica permisero 

di confermare la struttura tetramerica ed i siti di simmetria delle 4 subunità. Poi tutti

46 a. ruffo 

sanno come andò afinire: a Pauling fu assegnato il Premio Nobel per la Chimica nel 

1954 ed altrettanto ambito traguardo venne raggiunto da Kendrew e Perutz nel 1962 

dopo che fu presentata oltre alla mioglobina, la raffigurazione quasi completa dell’intera 

molecola di emoglobina. 

12.2. Il contributo dell’emoglobina. 

Ma sull’emoglobina non hanno lavorato solo i Premi Nobel! Abbiamo già detto della 

sua tendenza a cristallizzare. Se volessimo soltanto sfogliare le pubblicazioni dedicate a 

metodi innovativi o altri accorgimenti tecnici sulla cristallizzazione saremmo costretti a 

vari mesi di assidua lettura! Specialmente quando ci si accorse che la cosiddetta «emoglobina 

dei muscoli» presentava caratteristiche diverse da quella del sangue ad iniziare dalle 

condizioni in cui si formavano i cristalli. Trovate quelle migliori per isolarla, apparve 

chiara la differenza dovuta al fatto che si trattava di una sola catena polipeptidica con 

un solo protoemo e con qualche differenza nella composizione di aminoacidi. Insomma 

era una nuova proteina che con l’emoglobina aveva in comune solo il colore rosso e la 

proprietà dilegarsi reversibilmente con l’ossigeno molecolare, per cui le venne imposto 

il nome quanto mai appropriato di mioglobina. Si può facilmente immaginare l’interesse 

suscitato da questa scoperta ed il gran numero di ricerche che indagarono sulle 

identità edifferenze tra queste due molecole in rapporto alle loro funzioni. Fra le tante 

vogliamo ricordare quelle di A. Rossi-Fanelli e della sua scuola [95-97] per l’insieme 

dei risultati che, come vedremo, hanno conseguito vasta risonanza internazionale. Iniziate 

sulla cristallizzazione e sulla struttura della mioglobina nel 1938 presso l’Istituto di 

Chimica Biologica dell’Università diNapoli e continuate nell’arco di dieci anni prima 

a Pavia e poi a Roma, portarono nuovi risultati ampiamente confermati sulle proprietà 

chimico-fisiche e sulla sequenza aminoacidica della mioglobina umana in paragone all’emoglobina 

anch’essa cristallizzata da sangue umano. Sempre su questo argomento un 

ulteriore risultato ottenuto negli anni ’50, fa spicco sia per originalità della ricerca, sia 

per il consenso conseguito in campo internazionale. Per la prima volta l’emoglobina 

umana viene separata nei suoi componenti protoemo e globina con un metodo semplice 

e facilmente riproducibile che permette d’isolare la globina allo stato nativo, tanto da 

poterla ricombinare in vitro con il protoemo per ricostituire una nuova molecola di 

emoglobina. Le sue proprietà, accuratamente analizzate, sono indistinguibili da quelle 

dell’emoglobina umana nativa. Il lavoro suscitò tale interesse da superare entro breve 

tempo le 500 citazioni su pubblicazioni apparse nelle più qualificate riviste internazionali, 

per cui nell’anno 1985 ricevette l’ambito riconoscimento di «Citation Classic» da 

parte della ben nota rivista Current Contents (vol. 28, n. 22, p. 19). 

Nessuna meraviglia quindi se tutt’oggi, sulla scia tracciata dal Maestro, una schiera 

di giovani allievi, tra cui emergono i nomi, oltre che del compianto Eraldo Antonini 

(1931-1983), di Maurizio Brunori, Carlo De Marco, Francesco Bossa, Doriano Cavallini, 

Emilia Chiancone, Paolo Fasella, Bruno Mondovì, Paolo Cerletti e Noris Siliprandi, 

continuano a lavorare con successo nelle nuove sedi, ovvero nel vecchio Laboratorio dell’Università 

diRoma «La Sapienza» sui rapporti tra struttura e funzione delle emo- e


metallo-proteine producendo ulteriori risultati degni della massima considerazione internazionale. 

Ma ora ritorniamo indietro quando questa tematica era ancora agli albori e l’interesse 

era concentrato sull’affinità dell’ossigeno per il protoemo e quali fossero le interazioni 

che lo legavano alla globina. Su tali argomenti vanno ricordati i contributi di Rodolfo 

Margaria (1901-1983) [98] che, tra i primi, dimostrò che anche CO 2 si lega stabilmente 

sull’emoglobina desossigenata a livello dei tessuti ed in tale condizione viene trasportata 

ai polmoni dove si libera. Ricerche che aprirono l’indagine sul potere tampone esercitato 

dall’emoglobina e sull’ionizzazione dei gruppi aminoacilici sensibili alla variazione del pH 

dell’ambiente in cui avviene l’ossigenazione e la desossigenazione. Poi vennero trovate variazioni 

del punto isoelettrico di emoglobina isolata da differenti specie animali ed anche 

fra quella fetale e quella di uomo adulto che spinsero le ricerche verso eventuali differenze 

sulla composizione di aminoacidi che costituiscono la globina, secondo la sua origine. 

12.3. Paragone con gli invertebrati. 

Differenze che si rilevarono molto consistenti quando si passò aduno studio comparativo 

fra la composizione dell’emoglobina dei vertebrati rispetto a quella degli invertebrati. 

Qui si giunse alla scoperta dell’esistenza di gruppi prostetici «non eminici», fra 

cui quelli delle emocianine contenenti rame invece del ferro e delle emoeritrine dove 

l’atomo di ferro si trova a contatto diretto con la globina, in una forma completamente 

diversa da quella eminica. Sulla struttura, sulle proprietà chimico-fisiche ed il meccanismo 

d’azione di questi nuovi pigmenti animali capaci di trasportare O 2 fanno testo 

le ricerche di Jean Roche (1901-1992) e della sua scuola [99] che, nel loro insieme, 

costituiscono uno dei primi esempi di biochimica comparata. Tale problematica, negli 

anni successivi, ha trovato applicazione e sviluppo nel mondo degli animali marini 

presso la Stazione Zoologica di Napoli diretta fino al 1954 da Rinaldo Dohrn, figura 

eminente di studioso e tenace organizzatore. Vi portarono rilevanti contributi scienziati 

provenienti da ogni parte del mondo attratti dalla possibilità didisporre di un materiale 

biologico selezionato e di una attrezzatura eccellente che permetteva di sperimentare e 

mettere a confronto tematiche di differenti interessi che andavano dal campo della zoologia 

a quello della fisiologia ed alla chimica della fecondazione, dell’embriologia e dello 

sviluppo. 

Chi abbia desiderio di consultare i 27 nitidi volumi delle Pubblicazioni della Stazione 

Zoologica di Napoli [100] che fanno seguito ai precedenti ben noti Mitteilungen 

aus der Zoologischen Station zu Neapel editi dal fondatore della Stazione, Anton Dohrn 

(1840-1909), vi troverà risultati di grande prestigio ottenuti da scienziati illustri come 

J. S. Huxeley e J. Joung provenienti da Londra e Oxford, dei coniugi Runnström di 

Stoccolma, R. Wurmser di Parigi, Z. M. Bacq di Liegi, per citarne solo alcuni! E poi 

quelli di tanti italiani fra cui più attinenti alla nostra disciplina quelli di Giuseppe Montalenti 

(1904-1991) su vari problemi di citologia genetica ed evoluzionistica, di Silvio 

Ranzi (1902-1996) sull’effetto degli ioni sullo sviluppo embrionale, di Alberto ed Anna 

Monroy sulla fisiologia e la chimica della fecondazione, di Vincenzo Baccari, Enzo Boeri

48 a. ruffo 

e Alessandro Vescia sulla reversibilità delle interazioni fra emoglobina, ossigeno ed altre 

metallo-proteine di Giovanni Chieffi sugli ormoni degli invertebrati, di Luigi Califano e 

Gaetano Salvatore (1932-1997) sulla natura e funzioni di una nuova proteina respiratoria, 

l’emovanadina. E per finire una ricerca che apre la via ad una metodologia in grande 

sviluppo negli anni ’50, l’uso di precursori marcati per scoprire il complicato processo 

della sintesi degli acidi nucleici. Edoardo Scarano e Herman M. Kalckar, adoperando 

glicina e adenina marcate con 14 C incubate con embrioni di riccio di mare, trovarono 

che la glicina viene utilizzata prima dell’adenina dagli enzimi responsabili della sintesi 

dei nucleotidi precursori del DNA. Argomento che porterà Severo Ochoa alla scoperta 

del meccanismo d’azione delle polinucleotide-fosforilasi ed Enzo Leone (1917-1984) a 

quello della ribonucleasi ed infine verrà ripreso indipendentemente da Pietro Omodeo e 

Marcello Siniscalco entrambi interessati, per ragioni diverse, al metabolismo degli acidi 

nucleici nello sviluppo embrionale. Il volume 27, che porta la data del 1955 e che 

chiude questa prima serie delle Pubblicazioni, è interamente dedicato all’opera di Rinaldo 

Dohrn con articoli in suo onore firmati da O. H. Warburg, J. Brachet, Z. M. 

Bacq oltre a tanti altri illustri estimatori italiani e stranieri. 

13. I cicli metabolici 

A questo punto mi sembra di aver toccato vari aspetti che hanno permesso di tracciare 

una breve e certamente incompleta descrizione dei risultati alcune volte eclatanti, che 

la biochimica ha realizzato tra gli anni ’30 e ’50. Ci resta ora da considerare un altro 

«grande problema biologico» quello che riguarda gli scambi energetici con l’ambiente 

ritenendo che si tratti di quello che maggiormente distingue le reazioni della materia 

vivente da quelle dell’ambiente in cui è contenuta. 

Se per un momento ricordiamo che nel corso di millenni l’evoluzione a livello molecolare 

delle varie specie viventi sul nostro pianeta ha trasformato le reazioni metaboliche 

da fermentative in ossidative si comprende perché acausa della comparsa dell’O 2 ed alla 

sua utilizzazione, è stata data una nuova dimostrazione di come «l’ordine biologico» si 

mantiene in natura. Sono le reazioni ossidative della «bioenergetica» tanto vantaggiose 

da realizzare il massimo rendimento con il minimo lavoro. Il vantaggio deriva soprattutto 

da una serie di reazioni sequenziali che hanno preso il nome di «cicli metabolici». 

Le reazioni più efficienti presentano la caratteristica molto originale di procedere con 

un andamento «ciclico» perché il«componente iniziale» reagendo con il composto che 

viene trasformato dà luogo ad una serie di composti differenti che alla fine rigenerano 

il «componente iniziale». In tal modo il ciclo funziona come un vero e proprio 

«catalizzatore». Ma come e quando sono stati scoperti i cicli metabolici e quale èil 

reale vantaggio termodinamico per cui, malgrado si costruiscano nelle cellule strutture 

«ordinate», le leggi fondamentali della termodinamica vengono tutte rispettate? 

13.1. Ossidazione dei prodotti della glicolisi: il ciclo citrico. 

Nel paragrafo sul metabolismo intermedio dedicato alla glicolisi, sono stati riportati 

risultati che mostravano come in anaerobiosi si renda utilizzabile una minima parte,


circa il 10% dell’energia contenuta nella molecola del glucoso. La maggior parte viene 

prodotta nel successivo processo ossidativo di cui si conosceva poco fino a quando 

non venne chiarito il destino metabolico del piruvato (v. supra, § 2.1). A questo 

punto le ricerche s’incontrarono con nuovi risultati di eccezionale importanza ottenuti 

da Krebs e W. H. Johnson [101] che nel 1937 dimostrarono l’effetto catalitico del 

citrato sulla respirazione cellulare di poltiglie muscolari. Il dato nuovo dal punto di 

vista metabolico riguardava un meccanismo ossidativo ad andamento ciclico, secondo 

cui uno dei componenti delle reazioni, l’acido ossaloacetico, si condensava con una 

sostanza «sconosciuta» proveniente dalla demolizione dei carboidrati, per dar origine 

ad acido citrico che, a sua volta, tramite una serie di reazioni successive, rigenerava 

acido ossaloacetico, e così via! È questo un punto saliente della ricerca metabolica di 

quell’epoca perché per la prima volta viene indicata la via vantaggiosa della demolizione 

ossidativa dei carboidrati [101]. Infatti la nuova serie di reazioni ad andamento ciclico 

ad ogni giro riproduce un «catalizzatore», in questo caso il citrato, capace di bruciare 

completamente il residuo carbonioso (forse un trioso) prodotto dalla glicolisi. 

Sebbene non sfugga ad alcuno l’importanza di una simile scoperta, dobbiamo dire 

subito che non si tratta di una assoluta novità. Lo stesso Krebs anni prima [102], in 

condizioni sperimentali diverse, aveva trovato che la sintesi dell’urea, il noto prodotto 

terminale del metabolismo azotato in tutte le specie di mammiferi, si verificava nel fegato 

tramite un meccanismo ciclico (v. infra, § 13.2) in cui un aminoacido, l’ornitina, 

veniva trasformata in modo da produrre urea e quindi riformata alla fine del ciclo, 

agendo anche in questo caso da «catalizzatore». Pertanto i cicli dell’urea e quello citrico 

restano i caratteristici prototipi di questo nuovo livello di organizzazione metabolica che 

ottenne la definizione, ormai corrente, di «ciclo metabolico». In entrambi i casi si è 

svolto un processo in cui un cambiamento chimico totale, misurabile quantitativamente, 

è prodotto da una sequenza di reazioni di natura diversa che si succedono l’una dopo 

l’altra, rigenerando alla fine il componente utilizzato all’inizio. In seguito altri cicli analoghi 

sono stati trovati ad andamento più vasto, come quello di Calvin della fotosintesi 

(v. supra, § 9), quello dell’ossidazione degli acidi grassi, quello dei pentoso-fosfati, la cui 

importanza metabolica verrà scoperta negli anni successivi al ’50, ed infine quello del 

gliossilato su cui torneremo avanti a proposito della regolazione del ciclo citrico. 

13.2. Il ciclo dell’ornitina. 

Il primo ciclo con le caratteristiche di dar luogo ad un prodotto finale, quantitativamente 

apprezzabile, l’urea, tramite una serie di reazioni che si succedono per rigenerare 

il composto iniziale è quello dell’ornitina, scoperto da Krebs e Kurt Henseleit nel 1932 

[102]. Merita la nostra attenzione per il grande rilievo conseguito all’epoca per chiarire 

il meccanismo con cui si formava l’elevata quantità diurea con cui era noto «terminare» 

il metabolismo azotato in tutte le specie di mammiferi. In un uomo di 70 kg se ne 

producono tra 20 e 30 gr al giorno. 

Sulla base dei nuovi risultati sulla utilizzazione della ornitina fu possibile proporre 

il verificarsi di un nuovo processo caratterizzato da reazioni sequenziali che permette-

50 a. ruffo 

vano la sintesi di grandi quantità diurea tramite la reattività dell’aminoacido ornitina 

capace di fissare notevoli quantità diCO 2 ed NH 3 trasformandole opportunamente in 

un «ciclo» che inizia e termina a livello dell’ornitina. Si ottenevano come intermediari 

citrullina ed arginina che infine ad opera dell’arginasi formava urea e di nuovo ornitina, 

in accordo con una serie di reazioni riportate oggi in tutti i testi di Biochimica. A 

proposito dell’arginina èdaricordare una precedente, validissima osservazione di Antonino 

Clementi (v. [103]), che aveva trovato assente l’arginasi dal fegato di vari ovipari, 

indicando, per la prima volta, la sostanziale differenza sulla eliminazione dell’azoto tra 

ovipari e mammiferi. 

Cicli di tale genere non erano stati descritti fino allora, e la comunità biochimica 

internazionale reagì positivamente alla scoperta che, oltre tutto, dimostrava un aspetto 

nuovo di come si produceva un composto «finale» del metabolismo azotato quale l’urea 

nei mammiferi. Tuttavia non mancarono le critiche soprattutto da parte di fisiologi 

che in esperimenti di perfusione di fegati di cane o di ratto negarono la possibilità che 

l’ornitina, la citrullina e perfino l’arginina partecipassero alla formazione della urea! 

Ma le conferme giunsero alcuni anni dopo con il progredire della tecnica della omogenizzazione 

tissutale che indicò lanecessità diattivare gli omogenati con l’aggiunta di 

ATP. Nel 1946 P. P. Cohen e S. Grisolia (v. [104]) ripresero il problema mettendo in 

evidenza le migliori condizioni sperimentali per realizzare la sintesi dell’urea in omogenati 

di fegato, dando inizio ad un nuovo interesse su tale problema che in una decina 

di anni produsse una lunga serie di nuovi risultati ottenuti da nomi celebri come quelli 

di S. Ratner, V. Nocito, M. E. Jones e dello stesso Krebs, da cui si identificarono nuovi 

intermediari, come il carbamil-fosfato e l’arginin-succinato e i relativi enzimi che li producono. 

Ricaviamo da un noto libro [105] la descrizione dettagliata di tali esperimenti, 

il primo dei quali, e forse il più importante, è quello di S. Grisolia e P. P. Cohen 

(1951-1953) sulla scoperta della carbamil-fosfato sintetasi nel fegato di vari mammiferi. 

Si tratta dell’identificazione di un nuovo enzima il cui meccanismo d’azione rimase 

misterioso per lungo tempo a causa della struttura instabile del composto di reazione 

fino a quando non venne prodotto in una preparazione da fegato di ratto stabilizzata 

dall’aggiunta di mercaptoetanolo, cianuro e glicerolo che permise di individuare tutti i 

componenti della reazione: 

2ATP + NH3 + CO2 −→ 2ADP + H3PO4 + H2N−−CO:OPO3H2 Il riconoscimento del prodotto instabile con il carbamil-fosfato dette luogo a diverse 

incertezze superate dalla brillante dimostrazione che quello ottenuto per sintesi chimica 

era il «vero» donatore del gruppo carboamidico all’ornitina, per formare la citrullina. 

Altrettanto complessa fu l’indagine per il riconoscimento e la purificazione dell’enzima 

che catalizza la trasformazione della citrullina in arginina. Il merito va alle ricerche 

di S. Ratner e J. Pappas (v. [104]) che tra il 1947 ed il 1949 trovarono nel fegato di 

bue un sistema enzimatico capace di utilizzare in presenza di ATP il gruppo aminico 

dell’aspartato. L’enzima in seguito purificato per precipitazione alcolica frazionata risultò 

essere costituito da 2 componenti, uno condensante capace di fissare il gruppo aminico 

dell’acido aspartico (unico fra 20 aminoacidi esaminati) alla citrullina trasformandola


in acido arginin-succinico ed un altro ad attività idrolitica che trasformava il composto 

di condensazione in arginina ed acido L-malico ben noto componente del ciclo citrico 

(v. supra, § 13.1). Tale stretta correlazione trovata tra l’andamento del ciclo citrico 

ed ureogenesi fa pensare che le scoperte di Krebs dei 2 cicli sebbene avvenute indipendentemente 

l’una dall’altra, abbiano avuto la prodigiosa, quanto inattesa coincidenza 

di indicare le vie terminali con cui si conclude, nella maggioranza dei mammiferi, il 

metabolismo dei composti carboniosi e di quelli azotati. Pertanto oggi in tutti i Trattati 

di Biochimica l’ureogenesi dei mammiferi si identifica con il ciclo dell’ornitina e la 

premessa per la formazione terminale dell’H 2 Oedel CO 2 con il ciclo citrico. 

Siamo così giunti a trattare gli argomenti dibattuti intorno agli anni ’50, avvicinandoci 

a passi veloci alla fatidica data del 1953, in cui venne proposta dalla ormai celebre 

scoperta di James Dewey Watson e Francis Harry Compton Crick (Premio Nobel 1962) 

l’altrettanto famosa struttura di doppia elica attribuita al DNA. Tuttavia ci accorgiamo 

che non è possibile fermarsi all’improvviso tenendo fede strettamente alle date indicate, 

senza mancare di considerare le conseguenze delle ricerche che erano in corso, che per 

quanto riguarda il ciclo citrico come vedremo, erano ormai spinte verso traguardi che 

prospettavano il ruolo del ciclo quale meccanismo unitario di convergenza dei coenzimi 

ridotti verso la fosforilazione ossidativa mitocondriale dove avviene lo smaltimento dei 

prodotti terminali della respirazione cellulare, H 2 OeCO 2 indipendentemente dalla loro 

provenienza. 

Ad esempio vorremo ricordare quelle ricerche che nel 1950 vertono sulle reazioni 

di regolazione del flusso del ciclo, a cominciare dall’effetto della compartimentazione 

mitocondriale che provoca una speciale interazione da «ingombro» fra enzimi sequenziali 

ed all’effetto dei processi di fosforilazione e defosforilazione che influenzano l’attività di 

vari enzimi, ponendo in primo piano il problema della regolazione fisiologica del ciclo, 

già notoriamente sotto controllo degli enzimi piridinici ridotti e dell’ATP originatosi 

dalla loro riossidazione. Pertanto iniziando dalle origini giungeremo a descriverne i 

tratti salienti. 

13.3. Origine dei precursori. 

L’impostazione della ricerca che portò alla scoperta del ciclo citrico trae origine dai 

precedenti risultati di Albert von Szent-Györgyi [106-107] (v. anche [56]) che avevano 

prospettato la vantaggiosa partecipazione ai processi ossidativi di vari acidi bicarbossilici 

come il succinico, il fumarico e l’ossaloacetico senza però definire il loro meccanismo 

d’azione. 

Albert von Szent-Györgyi era uno scienziato di straordinaria capacità esimpatia che 

meriterebbe un ricordo a parte tra i protagonisti più valorosi degli anni trenta. Qui 

ci limitiamo a far notare che proprio il suo contributo alla scoperta dell’attività catalitica 

dell’acido fumarico sulle ossidazioni biologiche venne considerato equivalente 

alla scoperta della vitamina C (v. supra, § 6) per l’assegnazione del Premio Nobel con 

cui fu premiato nel 1937. Il che doveva esser noto, e venne apprezzato da Krebs, 

che nel famoso lavoro pubblicato lo stesso anno su Enzymologia prende lo spunto due

52 a. ruffo 

volte dai risultati di von Szent-Györgyi per impostare i suoi esperimenti sull’effetto del 

citrato. Da qui venne l’idea della sua resintesi in una sequenza di reazioni ad andamento 

ciclico, dovuta alla partecipazione di un composto, forse un «trioso» proveniente 

dalla ossidazione dei prodotti della glicolisi. Per quanto i primi risultati fossero stati 

negativi sull’identificazione del «trioso» con il piruvato o con il suo prodotto di decarbossilazione, 

l’acetato, la partecipazione di tali composti alla condensazione con l’acido 

ossaloacetico per formare citrato non venne esclusa da Krebs e Johnson [101] sulla 

base di quei risultati che indicavano incremento della sintesi di citrato qualora venissero 

aggiunti glicogeno, esosomono-fosfati o glicerofosfato, tutti ben noti precursori del 

piruvato. Nel frattempo si era scoperta la partecipazione dei coenzimi tiaminpirofosfato 

(TPP) e del CoA quali forme attive rispettivamente della vitamina B1 e dell’acido 

pantotenico e quella di un nuovo cofattore di natura assai semplice, l’acido lipoico o 

tiottico e di tutti fu dimostrata la proprietà nello stimolare la decarbossilazione ossidativa 

del piruvato di cui già sisapeva che il NAD + era l’accettore di idrogeno naturale 

della piruvico-deidrogenasi. Erano questi i risultati premonitori della scoperta di Lipmann 

che identificò con l’acetil-CoA il prodotto che si formava dal piruvato (v. supra, 

§ 2.1). Trattandosi di un tioestere e cioè uncomposto di elevato contenuto energetico 

in quanto paragonabile ad un’anidride mista molto reattiva, si comprese subito che 

era stato trovato il vero progenitore capace di reagire con l’ossaloacetato per formare 

citrato. 

Le reazioni che mostrano la sua sintesi dal piruvato si svolgono secondo questa 

formulazione: 

CH3−−CO−−CO2H + CoA−−SH + NAD + TPP + Mg2+ + lipoato 

−−−−−−−−−−−−−−−−−−→ 

TPP + Mg 2+ + lipoato 

−−−−−−−−−−−−−−−−−−→ CH 3 −−CO−−S−−CoA + CO 2 + NADH + H + 

Essa dimostra che l’unità bicarboniosa che entra nella molecola del citrato, opportunamente 

«modellata» dalla piruvico deidrogenasi, èl’acetil-CoA. 

A questo punto, va tenuto conto del ruolo fisiologico dovuto all’origine metabolica 

dell’acetil-CoA. Quella finora descritta riguarda la quota proveniente dalla demolizione 

dai glucidi ed è notevole. Ma una quantità ancora maggiore se ne forma in seguito 

alla trasformazione delle lunghe catene di acidi grassi nel ben noto processo della bossidazione 

e quindi proviene in elevata quantità anche da lipidi. Inoltre c’è daaggiungere 

l’aliquota proveniente dagli aminoacidi glicogenetici, per cui si conclude che 

l’acetil-CoA rappresenta il punto di convergenza metabolico degli scheletri carboniosi dei 

principali componenti cellulari. Il suo ingresso nel ciclo permette il loro successivo smaltimento 

sotto forma di 2 molecole di CO 2 quale prodotto terminale di tutti i composti 

carboniosi. 

Siccome contemporaneamente ad ogni giro del ciclo 4 coppie di atomi di H sottratte 

dalle deidrogenasi si scaricano sulla catena respiratoria mitocondriale per formare quattro 

molecole di H 2 O, si comprende come il meccanismo ciclico con cui viene bruciato l’acetato 

corrisponda alla completa combustione dei composti carboniosi, indipendentemente 

dalla loro origine e pertanto bene si identifica con il «metabolismo terminale».


Oggi sappiamo, inoltre, che l’acido ossalacetico è impegnato in ulteriori ed importanti 

vie metaboliche, alcune delle quali di interesse biosintetico come la sintesi dei carboidrati, 

tramite gli enzimi che lo trasformano in fosfoenolpiruvato, e la sintesi degli aminoacidi 

tramite le transaminasi, che producono acido aspartico dall’ossalacetico. In tali casi la sua 

presenza nei tessuti animali è assicurata da altri enzimi carbossilanti biotina-dipendenti, 

che lo formano dal piruvato mentre nelle piante ed in vari batteri ad opera della malato 

sintetasi che utilizza gliossilato ed acetil-CoA per la sintesi di malato. Pertanto, negli anni 

più recenti (1950-1970), all’ossaloacetato è stato assegnato un ruolo molto importante 

non solo quale catalizzatore nel metabolismo ossidativo, ma quale metabolita «chiave» 

capace di intervenire, a secondo del fabbisogno fisiologico, in molteplici vie metaboliche. 

13.4. La compartimentazione enzimatica. 

Un contributo fondamentale per comprendere la posizione del ciclo citrico nel metabolismo 

cellulare è stato portato tra gli anni ’40 e ’60 dallo sviluppo delle tecniche di 

centrifugazione frazionata degli omogenati tissutali tramite la velocità disedimentazione 

in ultracentrifuga su differenti gradienti di densità, realizzati in pratica da opportune 

concentrazioni di saccarosio. In tal modo fu possibile isolare 4 frazioni cellulari ben 

distinte: la nucleare, la mitocondriale, la microsomiale ed infine una frazione chiamata 

da H. A. Lardy (v. [108]) «citosol» ad indicare quella parte della cellula privata oltre 

che dei nuclei, anche dei mitocondri e del reticolo endoplasmatico e che pertanto 

corrisponde ai componenti solubili del citoplasma cellulare. 

Che tutti gli enzimi del ciclo fossero contenuti nella frazione mitocondriale era prevedibile 

dai risultati ottenuti nel 1948 da D. E. Green e collaboratori [109], che avevano 

isolato dal rene di coniglio una preparazione «corpuscolata» chiamata «cicloforasi» in 

quanto era capace di ossidare il piruvato e tutti gli altri componenti del ciclo ben noti 

sin d’allora. Quando poi la tecnica di centrifugazione frazionata dell’omogenato permise 

di isolare i mitocondri dal fegato e da altri organi su gradienti di saccaroso, fu facile 

constatare che gli enzimi contenuti in quella frazione erano gli stessi di quelli presenti 

nella preparazione di «cicloforasi». In tal modo venne iniziato uno studio sistematico 

sulla distribuzione dei singoli enzimi isolati uno alla volta dalle varie frazioni cellulari, 

che oltre a confermare la presenza di tutti gli enzimi del ciclo nei mitocondri dimostrò 

che alcuni di essi, come l’aconitasi e l’isocitrico-NADP-deidrogenasi, erano contenuti anche 

nel citosol (v. infra, § 13.5), impostando così unnuovo problema la cui soluzione 

definitiva non è stata tuttora raggiunta. 

13.5. Purificazione degli enzimi del ciclo. 

Oggi molti di essi sono stati purificati e si conoscono i loro pesi molecolari e le 

interazioni con i siti delle deidrogenasi su cui si legano i rispettivi coenzimi. Pertanto 

un’enorme quantità dilavoro sperimentale eseguito da successive generazioni di ricercatori 

ha accumulato in questi ultimi anni un altrettanto elevato numero di pubblicazioni 

su problemi correlati alla distribuzione pressoché ubiquitaria del ciclo nei vari tessuti 

animali, vegetali e nei batteri, sul meccanismo d’azione dei vari enzimi ed infine sulla

54 a. ruffo 

complessità funzionale del ciclo, dovuta alla scoperta dei meccanismi di regolazione 

enzimatica [110-111]. 

Per quanto riguarda le funzioni degli enzimi estratti dai mitocondri e dal citoplasma 

altamente purificati, oggi se ne potrebbe ripetere la sequenza in vitro adoperando quelli 

che sono addirittura in vendita sotto forma di preparati del commercio. Seguendo 

la loro successione in senso orario, iniziamo dapprima con la citrato-sintetasi che si 

identifica con una C-C-liasi capace di condensare l’acetil-CoA con l’acido ossaloacetico 

tramite l’intermediario citril-CoA. Il secondo è l’aconitato-idratasi, in breve aconitasi, un 

enzima la cui attività disottrarre e reintrodurre una molecola di H 2 O, tramite l’acido 

cis-aconitico, è stata a lungo discussa, così come la proprietà diessere presente anche nel 

citoplasma che oggi apre nuovi orizzonti a causa dell’identità strutturale recentemente 

trovata [112] tra aconitasi ed una proteina citoplasmatica che regola il metabolismo del 

ferro. 

Inoltre è nota per aver dato origine alla famosa teoria dei «3 punti di contatto» fra 

enzima e substrato, per cui in tali complessi anche una molecola simmetrica come il 

citrato si viene a legare su gruppi funzionali diversi dell’enzima, trasformandosi in una 

molecola chirale come il suo prodotto di reazione, l’isocitrato. Di isocitrico-deidrogenasi 

sono stati trovati 2 enzimi diversi, uno contenuto solo nei mitocondri, in forma tetramerica 

che adopera il NAD + come coenzima ed un altro monomero, NADP + -dipendente 

che oltre che nei mitocondri, si trova anche solubile nel citosol, insieme all’aconitatoidratasi, 

sopra descritta, ponendo il problema, non ancora risolto, delle loro funzioni nel 

compartimento extra-mitocondriale. Entrambi formano l’acido chetoglutarico e CO 2 . 

Il quarto enzima èlachetoglutarico-deidrogenasi NAD + dipendente che dà luogo a 

CO 2 ed acido succinico. È uno dei grandi complessi enzimatici isolati recentemente, 

molto simile alla piruvico-deidrogenasi e come questa, costituita da varie subunità dicui 

una capace di attivare il prodotto della reazione trasferendolo sul coenzima A. L’energia 

in esso contenuta viene immediatamente utilizzata per la sintesi di una molecola di 

GTP, fornendo l’esempio unico fra le reazioni metaboliche, di fosforilazione a livello di 

substrato nel corso di un processo ossidativo (v. Krebs et al. [39]). 

Il quinto la succinico-deidrogenasi-FAD dipendente, forma acido fumarico ed è strettamente 

associato alla membrana interna della matrice mitocondriale da cui è difficile 

separarlo ed il sesto la fumarasi un’altra idratasi analoga alla aconitasi che aggiungendo 

una molecola di H 2 O all’acido fumarico, lo trasforma in un composto asimmetrico, l’acido 

l-malico, che viene ossidato dalla relativa deidrogenasi anch’essa attivata dal NAD + . 

In tal modo alla fine di questa ultima reazione sequenziale, si riforma il componente 

«iniziale» del ciclo, l’acido ossaloacetico a garanzia che si è concluso il «giro» completo 

del ciclo. 

A conti fatti, dunque, si verificano nei mitocondri 4 reazioni ossidative che danno 

origine a 3 coenzimi piridinici ed uno flavinico allo stato ridotto, pronti, per così dire, 

ad esercitare la loro «forza riducente» sugli appositi accettori che si trovano nelle immediate 

vicinanze, infissi sui complessi enzimatici delle creste mitocondriali che, nel loro 

insieme, costituiscono la «catena respiratoria». È qui che avviene la loro riossidazione 

che, utilizzando due molecole di O 2 , forma 4 molecole di H 2 O producendo un ele-


vato guadagno energetico sotto forma di sintesi di ATP nel ben noto processo della 

«fosforilazione ossidativa». 

Calcolando il bilancio termodinamico in equivalenti di molecole di ATP sintetizzate 

si ricava facilmente il paragone energetico fra glicolisi (v. supra, § 7.1), che ne forma 

2 per ogni equivalente di glicoso glicolizzato ad acido lattico, e ciclo citrico che ne 

produce circa 12 per ogni equivalente di acetil-CoA ossidato. Non resta alcun dubbio 

sull’efficienza termodinamica del processo ciclico. 

13.6. I meccanismi di regolazione. 

Il confronto tra struttura chimica e meccanismo d’azione dei singoli enzimi del ciclo, 

avvenuto negli anni più recenti, ha messo in evidenza un nuovo problema d’importanza 

metabolica dovuto al riconoscimento di «siti non catalitici» sulle strutture enzimatiche, 

sui quali possono combinarsi alcuni metaboliti o altre molecole di natura diversa, capaci 

di modificare, in senso positivo o negativo, la velocità della reazione catalizzata. Se 

un tale fenomeno si verifica su uno o più enzimi responsabili delle reazioni del ciclo, 

necessariamente il suo «flusso» subisce un cambiamento. Dalle numerose ricerche che 

hanno indagato su tale problema, si possono trarre alcune conclusioni di carattere generale. 

I primi risultati [113] hanno mostrato l’effetto inibente sulle deidrogenasi dovuta 

ai coenzimi piridinici ridotti ed, ancora più evidente, da parte dell’ATP formatosi dalla 

loro riossidazione sulla catena respiratoria. Il loro aumento riduce la velocità del ciclo e 

per conseguenza provoca l’accumulo di vari intermediari, come il citrato precursore di 

acidi grassi (v. infra, § 13.7) e il chetoglutarato che per transaminazione può dare acido 

glutammico e da questo la «famiglia» di aminoacidi da esso derivati. Ricordiamo che 

i loro gruppi aminici, tramite le reazioni di transaminazione e di deaminazione ossidativa 

(v. supra, § 7.3), forniscono l’NH 3 per l’ureogenesi dei mammiferi e l’uricogenasi 

negli ovipari. Inoltre anche l’ossaloacetato transamina ad acido aspartico ad opera di 

aminotransferasi specifiche, mentre in diverse condizioni metaboliche dà origine a fosfoenolpiruvato 

capace di risalire la via glicolitica fino a glucoso (v. supra, § 7.1). Infine 

qualora si verifichi accumulo di citrato, previo trasporto attraverso la membrana mitocondriale, 

ad opera della ATP-citratoliasi citoplasmatica, si ottiene di nuovo ossaloacetato 

(precursore di gluconeogenesi) insieme ad acetilCoA (precursore di acidi grassi e quindi 

di lipogenesi). S’intravede in tal modo un primo meccanismo di regolazione capace di 

coordinare il flusso del ciclo con altre vie metaboliche dette «ancillari» tramite l’effetto 

esercitato sui singoli enzimi mitocondriali da composti originatisi nel corso delle reazioni 

del ciclo stesso, cioè coenzimi ridotti ed ATP, che quindi agiscono come «retroinibitori». 

Inoltre da un’altra vastissima serie di ricerche risulta una evidente interazione fra 

ioni calcio e le deidrogenasi NAD + dipendenti connesse con il ciclo nei tessuti animali, 

che vengono attivate dall’aggiunta di piccole quantità di calcio, probabilmente 

per effetto dell’intervento ormonale che nei mammiferi regola il trasporto di Ca 2+ nei 

mitocondri. Siccome contemporaneamente si osserva inibizione di enzimi responsabili 

della sintesi di urea, quali la carbamil-fosfato e la citrullina-sintetasi, nonché inibizione 

della piruvico-carbossilasi, la cui efficienza èlapremessa per risalire a glucoso, sembra

56 a. ruffo 

possibile attribuire al calcio proprietà stimolanti il ciclo citrico ed inibenti l’ureagenesi e 

la gluconeogenesi. Questo vale per i nostri cicli; ma per farsi un’idea dell’importanza del 

calcio sul metabolismo cellulare occorre rivolgersi ai numerosi lavori di Ernesto Carafoli 

[114]. Una serie di risultati da cui si ricava un vero avvertimento da parte del piccolo 

Ca 2+ della sua potenza fisiologica esercitata sulla reattività delle enormi macromolecole 

proteiche. Ma non solo il calcio. Molti altri metalli come Cu 2+ ,Mn 2+ ,Mg 2+ ,Fe 2+ , 

Zn 2+ interagiscono con proteine ed enzimi modificandone le funzioni. Uno dei più 

antichi esempi è quello trovato da A. Rossi e A. Ruffo [115] sulla partecipazione del 

manganese alla formazione del complesso dell’arginasi con il substrato. 

13.7. Relazioni tra ciclo citrico e gliossilato. 

Ma dove appare una correlazione che merita tuttora un maggiore approfondimento 

sperimentale èalivello dell’effetto prodotto dal gliossilato il cui metabolismo presenta 

differenze sostanziali nelle piante e microorganismi rispetto ai tessuti animali. La ragione 

principale del divario sta nel fatto che nei tessuti animali mancano 2 enzimi, 

la isocitrato-liasi che trasforma l’acido isocitrico in succinico e gliossilico, e la malatosintetasi 

che catalizza la condensazione del gliossilico con l’acetil-CoA formando una 

molecola di acido malico. 

È stato visto da H. Kornberg e Krebs [116] che nelle piante 

e vari microorganismi il gliossilato formato dall’isocitrato si condensa subito con un’altra 

molecola di acetil-CoA per dare malato, altro ben noto componente del ciclo citrico 

(v. supra, § 13.1). Pertanto appare la possibilità diinstaurarsi un altro «vero ciclo metabolico», 

quello del gliossilico, collaterale al citrico, capace di utilizzare in totale 2 molecole 

di acetil-CoA per dar luogo ad una molecola di succinato, che entrando nel ciclo 

citrico funziona da precursore di glucoso, tramite la trasformazione dell’acido ossaloacetico 

in fosfoenolpiruvico (v. supra, § 13.3). Il nuovo ciclo spiega, tra l’altro, come vari 

batteri possano crescere e riprodursi su terreni contenenti acetato come unica sorgente 

carboniosa. Considerando il suo andamento, ci accorgiamo che il ciclo al contrario del 

citrico, produce un composto più complesso, il succinato, partendo da 2 più semplici, 

l’acetato, cioè funzionando come un vero ciclo anabolico, ed in questo senso èdaconsiderarsi 

capace di invertire l’andamento del ciclo citrico in caso di carenza metabolica 

di glucoso utilizzando l’acetil-CoA proveniente ad es. dall’ossidazione degli acidi grassi. 

Ma cosa accade nei tessuti animali? Varie ricerche avevano dimostrato che il gliossilato 

è assente o scarsamente contenuto negli organi in cui è stato ricercato, in quanto 

la possente reattività del suo carbocatione aldeidico produce inattivazione di parecchie 

strutture enzimatiche. Tuttavia la presenza di due ben noti enzimi, la D-aminoacidoossidasi 

e la glutammico-gliossilico-transaminasi capaci di formarlo agendo sulla glicina, 

hanno fatto pensare che in tale «forma aminata e ridotta» lo si ritrova per così dire 

«camuffato» nei tessuti animali e che dalla glicina lo si possa ottenere qualora dovesse 

partecipare a qualche reazione connessa con il ciclo citrico. Una tale possibilità ha 

acquisito credibilità allorché lavorando sull’inibizione dell’ossidazione del citrato Ruffo, 

Anna Adinolfi e Marta Romano [117] hanno trovato nei mitocondri di fegato e di rene 

di vari animali, una nuova reazione del gliossilato con l’ossaloacetato che dà luogo alla


formazione di un nuovo acido tricarbossilico, l’acido ossalomalico. La reazione avviene 

anche in vitro in condizioni fisiologiche di temperatura e pH, ed è favorita dalla presenza 

di metalli bivalenti come Ca 2+ eMg 2+ .Ilsale trisodico dell’acido ossalomalico così ottenuto 

si dimostrò unpotente inibitore competitivo dell’aconitato-idratasi, l’enzima che 

trasforma il citrato in isocitrato [118], ed inoltre agisce anche sulla isocitrato-(NADP + )deidrogenasi 

in modo duplice. Saggiato sull’ossidazione dell’isocitrato la inibisce per 

competizione con Ki dell’ordine 1 mM. Ma aggiunto all’enzima insieme ad NADPH e 

cioè incondizioni di catalizzare la reazione inversa a quella ossidativa, anche l’ossalomalato 

funziona da substrato e viene ridotto, dando origine ad un composto che perde la 

sua proprietà inibente. Pertanto appare che il gruppo chetonico dell’acido ossalomalico 

è responsabile dell’inibizione ossidativa perché silega al sito attivo dell’enzima, come se 

fosse chetoglutarato, che èilsubstrato naturale della reazione inversa. 

L’insieme di tali risultati permette di proporre l’acido ossalomalico come un nuovo 

regolatore a livello molecolare della velocità diflusso del ciclo nei tessuti animali. Infatti 

l’inibizione esercitata sull’aconitasi, che blocca il ciclo e produce accumulo di citrato, 

può essere rimossa per l’intervento della isocitrato-deidrogenasi che in presenza di NADP 

allo stato ridotto trasforma l’inibitore in un composto inattivo [118]. Se ciò non dovesse 

avvenire si realizzerebbe la previsione del Collega Siliprandi secondo cui si tratta di un 

inibitore «suicida». 

Ricerche più recenti hanno messo in evidenza che l’ossalomalato agisce anche su alcune 

culture cellulari inibendone la crescita probabilmente a causa del blocco del ciclo. 

In tali condizioni, su varie cellule in cultura sono state trovate variazioni del metabolismo 

lipidico e protidico che sono tuttora in corso di valutazione. Inoltre, sperimentando 

su cellule 3T3-L1, una linea di fibroblasti di origine fetale che tendono a trasformarsi 

in adipociti, si osservò, per aggiunta di ossalomalato alle culture un fenomeno inatteso 

a livello cellulare e cioè stimolo della trasformazione dei fibroblasti in adipociti maturi. 

Risultati che nel loro insieme suggeriscono una tematica di maggiore apertura che ci risulta 

in corso di sperimentazione da parte di un giovane gruppo esperto in biotecnologie. 

Analoga dedizione ai nuovi problemi derivati dal ciclo è stata già realizzata da numerosi 

ricercatori anglosassoni che hanno continuato a dedicare la loro attività diricerca a vari 

argomenti legati al ciclo non solo relativi al campo dell’enzimologia, ma proiettati verso 

problemi di attualità «post doppia elica» quali la genetica molecolare, l’ingegneria proteica, 

la regolazione dello sviluppo e l’evoluzione dell’organizzazione cellulare. I risultati 

ottenuti sono raccolti in una piacevole edizione curata da J. Kay e P. D. N. Weitzman 

[119] a ricordo di un Simposio tenutosi a Leichester, il cui titolo non poteva esser 

scelto più pertinente: «Ha mezzo secolo e gira ancora». Una ben meritata conferma 

della traccia lasciata dalle scoperte di Krebs nella comunità biochimica internazionale. 

14. Considerazioni conclusive 

Giunti alla fine del periodo prescelto, in attesa di esprimere un commento sugli 

argomenti riportati nelle pagine precedenti, è sorto un dubbio che ha fermato la mia 

attenzione proprio sull’evento finale, la scoperta della «doppia elica». Mi sono chie-

58 a. ruffo 

sto: qualora la biochimica non avesse prodotto i risultati sopra descritti la scoperta 

sarebbe avvenuta ugualmente? Chi scrive ha esclamato un sì spontaneo, per la grande 

ammirazione dovuta alla vena creativa degli scopritori che ha portato a conclusione un 

problema aperto da decenni, di difficile risoluzione sperimentale. Ma poi, proprio tenendo 

conto dell’impegno dedicato da tanti altri ricercatori ed alla varietà diapprocci 

impiegati, l’affermazione ha perso lo slancio iniziale fino a trasformarsi nella ovvia constatazione 

che il progresso scientifico è conseguente solo ai risultati che già hanno prodotto 

le basi teoriche su cui si dibatte il problema da risolvere. D’altronde, non sono 

meno gratificanti i risultati ricordati nelle pagine precedenti. Vi troviamo le più brillanti 

innovazioni tecnologiche che hanno permesso una nuova impostazione degli esperimenti 

biologici, a cominciare dalla scoperta dell’ultracentrifugazione, della elettroforesi, della 

cromatografia di ripartizione fino alla analisi spettrofotometrica e diffrattometrica ed 

all’impiego degli isotopi. Sono i mezzi che hanno permesso di giungere a conquiste 

inattese in quella epoca, come la scoperta della struttura e del meccanismo d’azione 

degli enzimi che hanno sconvolto il concetto corrente della catalisi inorganica, dimostrando 

che invece l’attività catalitica è una proprietà caratteristica delle macromolecole 

proteiche le cui estese superfici sembrano particolarmente adatte a recepire il contatto 

con i più svariati substrati per modificarne le strutture in modo demolitivo, ovvero 

costruttivo. 

È questa forse la parte che ha permesso alla ricerca biologica dell’epoca di allungare 

il passo verso traguardi di successo che hanno risolto problemi una volta inaccessibili, 

come il ritrovamento sotto forma di CO 2 ed H 2 Oditutti i composti carboniosi che 

costituiscono le cellule viventi ed ancora più affascinante come molecole così semplici 

sotto l’influsso della luce e la guida degli enzimi si trasformano in glucoso, molecola 

fondamentale per garantire la sopravvivenza cellulare. Sono questi soltanto una piccola 

parte dei risultati che hanno dato forma e sostanza al metabolismo intermedio il cui 

contributo si estende ben oltre alle trasformazioni prodotte sui glucidi, fino a quelle delle 

proteine, dei grassi, degli acidi nucleici. In questo campo risultati di prestigio hanno 

individuato il meccanismo della transaminazione per spiegare il destino metabolico dell’azoto 

degli aminoacidi e scoperto la sintesi e scissione delle basi azotate costituenti 

i nucleotidi per spiegare quello dell’azoto purinico e pirimidinico. Infine non meno 

importante il ruolo della bioenergetica che ha dimostrato il vantaggioso rapporto termodinamico 

della materia vivente con l’ambiente, secondo cui l’andamento ciclico di 

reazioni sequenziali hanno felicemente risolto il problema dell’«ordine biologico» che 

prevede continua formazione di strutture macromolecolari, a spese dell’energia ricavata 

dalle piccole molecole «bruciate» nel metabolismo terminale. 

Insomma, una serie di risultati che ci permettono di concludere che non si poteva 

pretendere di più emeglio nel periodo che precedette la scoperta della «doppia elica» 

che, oggi, ha certamente accresciuto la notorietà della biochimica ed indicato nuove 

prospettive. Tuttavia la ricerca che l’ha preceduta già sivanta del gradito riconoscimento 

a suo tempo formulato da un illustre scienziato di Cambridge di quell’epoca Frederich 

Gowland Hopkins, che rispose a chi dubitava della sua essenza: «La Biochimica? non 

è chimica per tutti, è superchimica».


Ringraziamenti 

Si ringrazia la Dott.ssa Gianna Benigni per la competenza e la precisione con cui ha revisionato il 

manoscritto. 

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Pervenuta il 24 aprile 1998, 

in forma definitiva il 14 maggio 1999. 

Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali 

Università degli Studi di Napoli «Federico II» 

Via D. Montesano, 49 - 80139 Napoli

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