Dei 118 elementi conosciuti, gli scienziati credono che 25 siano essenziali per la biologia umana. Quattro di questi (idrogeno, ossigeno, azoto e carbonio) costituiscono un enorme 96% del nostro corpo. Gli altri 21 elementi, anche se necessari in quantità minori, svolgono funzioni affascinanti e vitali. Il fosforo è uno di questi elementi. Ha diversi usi al di fuori della biologia. Per esempio, può alimentare i fuochi d’artificio del 4 luglio! All’interno del nostro corpo, è cruciale per una vasta gamma di funzioni cellulari.
Il fosforo gioca un ruolo vitale nella vita come parte della spina dorsale del DNA. Il fosforo rosso aiuta ad accendere i fiammiferi, e il fosforo bianco brilla in presenza di ossigeno. Credito: Compound Interest. CC BY-NC-ND 4.0
. Clicca per ingrandire Una scoperta volatile e versatile
L’Alchimista che scopre il fosforo di Joseph Wright of Derby raffigura la scoperta del fosforo da parte di Hennig Brand.Il fosforo è il primo elemento con una storia di scoperta registrata. Oggi, lo estraiamo dalle rocce di fosfato, ma fu isolato per la prima volta dall’urina umana nel 1669. Nel tentativo di creare la pietra filosofale (una sostanza che, secondo la leggenda, poteva trasformare i metalli in oro), l’alchimista tedesco Hennig Brand bollì una grande quantità di urina umana in una pasta. Poi riscaldò la pasta fino a produrre un vapore che si condensò in goccioline bianche e cerose. Poiché la nuova sostanza brillava, la chiamò “fosforo”, dalla parola greca per “portatore di luce”.
Il fosforo bianco brilla al buio. Credito: Endimion17. CC-BY-SA 3.0 .Il fosforo si presenta in due forme principali. Il fosforo bianco, il tipo che Brand ha raccolto, è velenoso, può causare gravi ustioni, e scoppia spontaneamente in fiamme a circa 86 gradi Fahrenheit se esposto all’aria. La sua volatilità lo rende utile per razzi, fuochi d’artificio e armi. Gli scienziati hanno poi scoperto l’altra forma principale di fosforo, il fosforo rosso, che è stabile, non tossico e non brilla. Si può trovare il fosforo rosso sulla superficie di impatto delle scatole di fiammiferi di sicurezza.
Questi usi, insieme alle applicazioni in processi come la produzione di acciaio e di porcellana fine, costituiscono una piccola percentuale degli usi del fosforo negli Stati Uniti. La maggior parte del fosforo degli Stati Uniti è usato per produrre fertilizzanti e integratori per il bestiame, perché il fosforo è un minerale essenziale per le piante e gli animali.
Il “Noi” nel fosforo
Il fosforo aiuta a tenere insieme la doppia elica del DNA. Credit: NIGMS.Come altri esseri viventi, abbiamo bisogno di fosforo nella nostra dieta, e ottenere abbastanza del minerale dal nostro cibo è facile. Le carenze di fosforo sono molto rare e di solito si vedono solo quando le persone sono vicine alla fame.
In media, il nostro corpo contiene circa 750 grammi di fosforo, e circa l’85% di esso è immagazzinato nelle nostre ossa e nei denti. Ma il fosforo nel nostro corpo non si trova da solo. Invece, si trova in composti con altre molecole. Oltre a rafforzare le nostre ossa, questi composti sono componenti importanti delle membrane cellulari e della valuta energetica delle nostre cellule, l’adenosina trifosfato (ATP). I composti contenenti fosforo attivano anche molti enzimi e ormoni, e aiutano i globuli rossi a portare l’ossigeno in diverse parti del corpo.
Anche il nostro DNA ha bisogno di fosforo. Le molecole di DNA assomigliano a scale contorte; hanno due lati lunghi con pioli, chiamati basi, in mezzo. Le basi portano informazioni ereditarie, e i lati lunghi mantengono le basi organizzate. Il fosfato, un composto formato da un atomo di fosforo e quattro atomi di ossigeno, collega gli zuccheri che formano i lati lunghi, o dorsali, del DNA.
In generale, per la piccola percentuale del nostro corpo che il fosforo costituisce, ha un impatto enorme sulla nostra biologia. Non ha il potere della pietra filosofale che Brand stava cercando quando ha scoperto l’elemento, ma è ancora più prezioso.
Sostegno alla ricerca del NIGMS
Il NIGMS finanzia una vasta gamma di ricerche incentrate sul miglioramento della comprensione a livello molecolare dei processi biologici di base. Questi studi includono l’esplorazione del ruolo del fosforo in tali processi. In definitiva, la comprensione della funzione degli elementi e delle molecole nei sistemi biologici può aiutare i ricercatori a sviluppare modi per individuare o trattare le malattie.