Coesione

Coesione
n, koʊˈhiʒən
L’atto, lo stato o il processo di stare insieme

Definizione di coesione

Che cos’è la coesione? La coesione, nella definizione scientifica, si riferisce allo stato di coerenza o di adesione di entità simili. La coesione può essere osservata naturalmente in certe molecole, come l’acqua. Ciò che le fa coesistere o attaccare insieme è la forza intermolecolare che le tiene insieme. Tuttavia, quelle che sono attratte da altre molecole o da una sostanza diversa non mostrano coesione. Piuttosto, questo fenomeno è chiamato adesione.

Il significato di coesione è applicabile anche alla biologia. Si riferisce al processo, all’atto o allo stato in cui molecole o parti del corpo simili si legano o restano vicine. In botanica, per esempio, il termine può riferirsi alla fusione di parti della pianta, come nella sincarpia (la fusione dei carpelli di un pistillo).

Esempi di coesione e importanza biologica

Coesione delle molecole d’acqua

L’acqua è un esempio di sostanza che mostra coesione. L’acqua è composta da molecole di monossido di idrogeno (HOH), cioè due idrogeni e un ossigeno. Guardate il diagramma schematico della struttura chimica di una molecola d’acqua. La molecola mostra polarità, cioè lo stato di avere due cariche opposte. L’ossigeno ha una carica leggermente negativa che risulta in un polo parzialmente negativo, mentre i suoi idrogeni hanno una carica leggermente positiva che risulta in un polo parzialmente positivo. La polarità fa sì che le molecole d’acqua si attacchino o si attraggano a vicenda.

Le molecole d’acqua sono tenute insieme da una forza coesiva. Questa forza è un tipo debole o transitorio di legame chimico chiamato legame idrogeno intermolecolare. Si forma tra l’idrogeno di un HOH e l’idrogeno di un altro HOH. Come risultato, formano una goccia d’acqua mentre si uniscono. (Rif. 1)

Oltre alla coesione, l’acqua mostra anche l’adesione. Mentre la coesione riguarda l’attrazione tra molecole simili, l’adesione si riferisce all’attrazione di molecole dissimili. Così, mentre la coesione fa sì che l’acqua formi delle gocce, l’adesione mantiene la goccia su una superficie, come si vede sulla superficie delle foglie o dei fiori.

Se si lascia scorrere l’acqua gradualmente attraverso un contagocce, si noterà che scorre in una serie di gocce piuttosto che continuamente. La goccia assume anche una forma un po’ sferica (la gravità fa perdere alla goccia la sua presunta forma di sfera perfetta). (Rif. 2) Questo è dovuto alla tensione superficiale. Avete notato che quando riempite il bicchiere d’acqua fino all’orlo, si forma una forma a cupola in cima? Questa è la tensione superficiale.

La tensione superficiale, per definizione, si riferisce alla forza attrattiva che viene esercitata dalle molecole al di sotto delle molecole di superficie facendo assumere al liquido una forma con la minore superficie possibile. (Rif. 3) Questo termine è usato in particolare quando la superficie del liquido è in contatto con il gas, per esempio l’aria. (Rif. 2) Fa sì che la superficie dell’acqua resista alla rottura anche quando è sotto tensione o stress. Per quanto riguarda ciò che causa la tensione superficiale nell’acqua è attribuito essenzialmente alla coesione.

Nota la goccia d’acqua sulla superficie delle foglie nella foto. La forma sferica dell’acqua è attribuita alla tensione superficiale dell’acqua. La tensione superficiale è dovuta alla coesione (molecole d’acqua che si attraggono a vicenda). In questo esempio, la forza coesiva (forza tra le molecole d’acqua) appare più forte della forza adesiva (forza tra una molecola d’acqua e altre molecole, come le molecole dell’aria e la superficie della foglia).

Le molecole d’acqua hanno un’attrazione maggiore tra loro che con le molecole dell’aria. Così, tendono a mostrare una tensione superficiale. Questo è importante per le piante perché la coesione e l’alta tensione superficiale tendono a rallentare la perdita d’acqua – cioè l’acqua che esce attraverso gli stomi delle foglie.

La tensione superficiale è anche ciò che fa sì che certi insetti stiano fermi sopra l’acqua o che la attraversino. Nella foto qui sotto, notate come lo strider d’acqua è in grado di stare fermo senza affondare le gambe sotto la superficie dell’acqua.

Tensione superficiale, coesione e adesione sono i fattori essenziali che permettono la capillarità. Questo è importante, soprattutto nelle piante vascolari. L’acqua può risalire un tubo stretto contro la gravità grazie all’azione capillare. La tensione superficiale tira le molecole del liquido verso l’interno della superficie, ottenendo la minore superficie possibile. Poi, la coesione è responsabile dell’adesione delle molecole d’acqua. L’adesione aiuta la molecola d’acqua a legarsi alle pareti dei tessuti xilematici di una pianta. Così, l’acqua può risalire dalla radice verso l’alto attraverso lo xilema.

Coesione delle biomolecole

La coesione non è solo un fenomeno fisico-chimico. Si verifica anche biologicamente, come mostrato dalle biomolecole, come il DNA. Se vi ricordate nella divisione cellulare, come la mitosi e la meiosi, i cromatidi fratelli aderiscono fino a separarsi durante l’anafase. Questo evento di coesione è mediato da vari complessi proteici che sono chiamati collettivamente coesine. Qui sotto c’è un diagramma che rappresenta le quattro subunità proteiche della coesina: SMC3, SMC1, SCC1 e SCC3. Le coesine trattengono i cromatidi fratelli dopo che il DNA viene duplicato in preparazione alla divisione cellulare. Assicura che i cromatidi fratelli saranno mantenuti connessi tra loro fino a quando non raggiungono la regione equatoriale della cellula in divisione. È la perdita di coesione tra i cromatidi fratelli che permette la completa separazione durante l’anafase. Senza le coesine, la segregazione corretta potrebbe non essere garantita. (Rif. 4) Sia la mitosi che la meiosi utilizzano la coesione per tenere insieme i cromatidi fratelli e la coesione si stabilisce prima della mitosi e della meiosi. (Rif. 4)

1. Gocce d’acqua: Coesione e adesione dell’acqua. (2020). Appstate.Edu. http://www.appstate.edu/~goodmanjm/rcoe/asuscienceed/background/waterdrops/waterdrops.html
2. Che cos’è la tensione superficiale? Definizione ed esperimenti. (2020). ThoughtCo. https://www.thoughtco.com/surface-tension-definition-and-experiments-2699204
3. Definizione di TENSIONE SUPERFICIALE. (2020). Merriam-Webster.com. https://www.merriam-webster.com/dictionary/surface%20tension#:~:text=%3A%20the%20attractive%20force%20exerted%20upon, avendo%20la%20meno%20superficie%20area
4. Brooker, A. S., & Berkowitz, K. M. (2014). Il ruolo delle coesine in mitosi, meiosi, e la salute umana e la malattia. Metodi di biologia molecolare, 229-266. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-0888-2_11