Racemizzazione degli amminoacidi

tipo di racemizzazione

La racemizzazione degli amminoacidi è un metodo di datazione che sfrutta il processo naturale di racemizzazione per stimare l'età di un campione biologico.[1][2][3][4][5] Questa tecnica viene applicata in paleobiologia, archeologia, scienza forense, tafonomia, sedimentologia e altri campi.

Nei cristalli, gli amminoacidi esistono in due forme speculari, definite enantiomeri (o isomeri ottici), che orientano il piano della luce polarizzata verso sinistra (forma "levogira" o "L") o verso destra (forma "destrogira" o "D"): negli organismi viventi è presente soltanto la forma levogira L.

Con il sopravvenire della morte dell'organismo, le molecole degli amminoacidi iniziano a diventare destrogire, fino a raggiungere uno stato di equilibrio tra i due isomeri ottici, nel quale la luce non sarà più deviata, in quanto la forma levogira e quella destrogira si equivalgono. Questo stadio viene definito racemo.[6] La misura del rapporto tra le configurazioni D e L in un campione biologico permette di avere una stima del tempo trascorso dalla morte dell'organismo vivente.[7]

Fattori che influiscono sulla racemizzazioneModifica

La velocità con la quale avviene la racemizzazione non è del tutto costante: varia infatti in funzione della temperatura e a seconda del tipo di amminoacido.

Il metodo di datazione basato sul fenomeno non è di facile applicazione, a causa della difficile determinazione delle temperature medie a cui il campione è stato sottoposto nel corso della sua storia. Ad esempio l'esposizione ad una sorgente di calore di origine naturale o antropica, come un incendio, può accelerare enormemente l'inversione dalla forma levogira a quella destrogira.

A partire dagli anni settanta il metodo è stato applicato in archeologia per la datazione delle ossa. Il limite cronologico di validità del metodo risale fino a circa 100.000 anni fa. Poiché il clima influenza la velocità a cui il fenomeno avviene, è necessario preliminarmente calibrare il metodo specificatamente per il sito indagato, per mezzo di altri tipi di analisi. Successivamente a tale calibrazione il metodo della racemizzazione potrà essere utilizzato per la datazione di reperti organici, risalendo nel tempo molto oltre le possibilità del metodo del radiocarbonio.

Amminoacidi utilizzatiModifica

Nelle analisi della racemizzazione si fa normalmente riferimento al rapporto D-alloisoleucina/L-isoleucina (rapporto A/I o D/L), che ha il vantaggio di essere facile da misurare e cronologicamente valido per tutto il Quaternario.[8]

Le tecniche di cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) possono misurare su un singolo cromatogramma fino a 9 amminoacidi utili nella geocronologia su differenti scale di tempo: acido aspartico, acido glutammico, serina, alanina, arginina, tirosina, valina, fenilalanina, leucina).[9][10][11]

In anni recenti ci sono stati progressi nel misurare separatamente gli amminoacidi con la tecnica intra-cristallina, che sembra migliorare in alcuni casi i risultati.[12]

NoteModifica

  1. ^ J. L. Bada, Amino Acid Racemization Dating of Fossil Bones, in Annual Review of Earth and Planetary Sciences, vol. 13, 1985, pp. 241-268, Bibcode:1985AREPS..13..241B, DOI:10.1146/annurev.ea.13.050185.001325.
  2. ^ L. Canoira, M. J. García-Martínez, J. F. Llamas, J. E. Ortíz e T. D. Torres, Kinetics of amino acid racemization (epimerization) in the dentine of fossil and modern bear teeth, in International Journal of Chemical Kinetics, vol. 35, n. 11, 2003, p. 576, DOI:10.1002/kin.10153.
  3. ^ J. Bada e G. D. McDonald, Amino Acid Racemization on Mars: Implications for the Preservation of Biomolecules from an Extinct Martian Biota (PDF), in Icarus, vol. 114, 1995, pp. 139-143, Bibcode:1995Icar..114..139B, DOI:10.1006/icar.1995.1049, PMID 11539479.
  4. ^ B. J. Johnson e G. H. Miller, Archaeological Applications of Amino Acid Racemization, in Archaeometry, vol. 39, n. 2, 1997, p. 265, DOI:10.1111/j.1475-4754.1997.tb00806.x.
  5. ^ 2008 [1] Archiviato il 22 gennaio 2015 in Internet Archive. quote: The results provide a compelling case for applicability of amino acid racemization methods as a tool for evaluating changes in depositional dynamics, sedimentation rates, time-averaging, temporal resolution of the fossil record, and taphonomic overprints across sequence stratigraphic cycles.
  6. ^ (EN) IUPAC Gold Book, "racemate"
  7. ^ Amino Acid Geochronology Laboratory, Northern Arizona University, su jan.ucc.nau.edu. URL consultato il 2 aprile 2020 (archiviato dall'url originale il 14 marzo 2012).
  8. ^ NEaar: North East Amino Acid Racemization, su york.ac.uk, University of York.
  9. ^ Kaufman, D.S. e W.F. Manley, A new procedure for determining dl amino acid ratios in fossils using reverse phase liquid chromatography, in Quaternary Science Reviews, vol. 17, n. 11, 1998, pp. 987-1000, Bibcode:1998QSRv...17..987K, DOI:10.1016/S0277-3791(97)00086-3.
  10. ^ Kaufman, D.S., 2000 in Perspectives in Amino Acid and Protein Geochemistry, Oxford University Press, New York, 145-160.
  11. ^ Method, su Amino Acid Geochronology Laboratory, Northern Arizona University.
  12. ^ Penkman, K.E.H., D.S. Kaufman, D. Maddy e M. J. Collins, Closed-system behaviour of the intra-crystalline fraction of amino acids in mollusc shells, in Quaternary Geochronology, vol. 3, 1–2, 2008, pp. 2-25, DOI:10.1016/j.quageo.2007.07.001, PMC 2727006, PMID 19684879.

Voci correlateModifica

  Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia