Concetti di Protezione dell'ambiente

TOSSICITÀ DEI METALLI PESANTI

La strategia più efficiente, adottata dagli organismi marini, per contrastare la tossicità di elevate concentrazioni di metalli pesanti è la produzione di proteine con capacità chelanti, quindi di legare i metalli, queste sono le metallotioneine.

L'importanza delle MT deriva dal fatto che, prevenendo alterazioni, esse riescono a modulare i danni causati da una elevata concentrazione di ioni metallici liberi. Infatti, legandosi con essi, le MT ne riducono la biodisponibilità e di conseguenza la tossicità, mentre effettuano una regolazione omeostatica dei metalli essenziali, regolando quindi la disponibilità intracellulare del metallo stesso e prevenendo così alterazioni che potrebbero divenire irreversibili.

L'ampio spettro d'azione di queste proteine deriva dal fatto che esistono diversi tipi di famiglie multigeniche costituite da isoforme diverse, e ognuna di esse svolge un ruolo ben preciso per la difesa dell'organismo.

Importante dire anche che tutti gli organismi esprimono le MT, ma non sempre in ogni organismo sono rappresentate tutte le diverse isoforme. Inoltre la loro capacità difensiva deriva anche dalla loro struttura chimica tridimensionale, infatti le MT presentano numerosi residui di cisteina (-SH) in grado di legarsi con quasi tutti gli ioni metallici, e una forma di manubrio in cui i metalli vengono racchiusi e così isolati dall'ambiente.

Lo studio della struttura e delle funzioni delle MT, ha avuto inizio quando si capì che la contaminazione nell'ambiente da parte dei metalli pesanti, non era solo una possibilità ma un rischio reale. Questo fece scattare l'interesse verso tutti quei meccanismi legati alla tossicità dei metalli. Infatti è ormai noto che organismi che vivono in ambienti contaminati da metalli pesanti presentano alterazioni nei loro cicli vitali. Alcuni danni sono quelli riscontrati nei cefalopodi e nei molluschi.

Normali processi fisiologici non causando danni all'organismo; mentre sui metalli non essenziali di cui non si conoscono le funzioni biologiche agiscono sequestrandoli e isolandoli in compartimenti intracellulari rendendoli non disponibili e diminuendone così la loro tossicità. Da tutto ciò si evince che le MT possono essere suddivise in due pool: il primo costituito da proteine sintetizzate che sono coinvolti nei normali ruoli biologici della regolazione dei metalli essenziali e un secondo pool composto da proteine indotte che svolgono il loro ruolo nella detossificazione da metalli non essenziali. Semplificando il ruolo delle MT, possiamo dire che esso dipende dalla concentrazione cellulare e dalla richiesta dei metalli (parametri che variano in funzione delle necessità metaboliche, della riproduzione, dello sviluppo e differenziamento cellulare) che si basa sulla capacità di controllare l'accessibilità dei metalli in siti intracellulari specifici.

più basso, ma tutti gli altri processi fisiologici rimanevano invariati. Questi studi hanno evidenziato che le MT svolgono un ruolo fondamentale nel diminuire la tossicità del metallo, ma non sembrano svolgere altre funzioni. I danni causati dai metalli pesanti sono di diverso tipo: danni ai sistemi enzimatici, con alterazione dei processi di neurotrasmissione, danni nel trasporto trans-epiteliale di ioni e danni al sistema immunitario. Dopo aver fatto una rapida carrellata sulle caratteristiche delle MT in generale vediamo ora le MT presenti negli organismi acquatici. Le prime MT riscontrate in ambiente acquatico sono quelli appartenenti al pesce Subastes seboides e molluschi marini quali Crassostrea virginia e Mitilus edulis. Attualmente si conoscono diversi tipi di organismi acquatici produttori di MT ma solo di alcuni pesci (trota iridea, pianuzza invernale) e cinque invertebrati (riccio di mare, granchio, aragosta, ostriche e mitili) si conosce perfettamente la

Concentrazioni appena superiori a quelle considerate ottimali! Altri metalli sono invece decisamente tossici anche in tracce. Le piante devono perciò difendersi dalla tossicità dei metalli pesanti e cercare ad ogni costo di impedirne la libera circolazione entro le cellule, oppure ripararne prontamente i danni.

Se, come spesso avviene, i processi di disintossicazione e riparazioni sono pronti ed efficaci, le piante riescono a sopravvivere e a riprendere le loro funzioni vegetative e riproduttive. Se viceversa, specie in presenza di concentrazioni molto alte di metalli pesanti, quasi sempre di origine antropica, il sistema non riesce a rispondere efficacemente, la pianta deperisce e può soccombere.

Mentre gli animali possono rapidamente allontanarsi di fronte a molti stress ambientali, le piante superiori sono ancorate e le loro vie di fuga non possono che consistere in strategie di risposta, essenzialmente fisiologiche e morfologiche, inducibili nell'arco di pochi paragrafi.

minuti o, al massimo, poche ore dallo stress. Se l'attivazione di questi meccanismi non è estremamente rapida, il destino probabile per l'organismo vegetale è la morte. Questo grave rischio giustifica pienamente il notevole dispendio energetico sopportato dalla pianta per difendersi dalla stress, specie da quello acuto causato dai metalli pesanti. Le fitochelatine sembrano rappresentare l'omologo vegetale delle metallotioneine, esse hanno la capacità di chelare taluni elementi chimici, ossia di sottrarli alla libera circolazione all'interno della cellula. Si tratta di peptidi costituiti da (y-glutammil- cisteinil) -glicina. Grazie ai gruppi tiolici (SH) della cisteina, le fitochelatine possono formare complessi con numerosi metalli pesanti, chelandoli e sottraendoli così dalla libera circolazione all'interno del citoplasma delle cellule, possibilmente prima che essi possano esercitare effetti tossici.

CONTAMINAZIONI DA

METALLI

Mercurio

Una caratteristica del mercurio e dei suoi sali è la volatilità che comporta la fuga nell'aria.